Cours Montage Des Roulements
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Cours Montage Des Roulements
Dans un premier temps, déterminer les actions extérieures sur l’arbre (de chaque côté !) et en déduire
la direction de la charge radiale transitant dans les roulements.
En présence de charges radiales notées 𝐹𝑟 , une bague de roulement en rotation par rapport à la charge
radiale est « laminée » si la bague et sa portée ne sont pas solidaires l’une de l’autre, du fait d’un
roulement de l’une sur l’autre. Dans ce cas, les portées, qui sont en général en matériau moins dur que
le roulement, subissent une usure due à ce laminage.
REGLE 1 : il faut "serrer" la bague tournante par rapport à la direction de la charge dans son logement
de façon à rendre les deux pièces solidaires.
Dans certains cas (montages indirects vus par la suite par exemple), l’immobilisation des bagues n’est
pas réalisée par des ajustements mais par l’adhérence des faces latérales des bagues avec d’autres
pièces, écrous par exemple. Dans ce cas, les bagues sont montées ajustées.
Les bagues des roulements sont en acier. Il est impensable de monter des bagues de roulement en en
acier dans un carter en aluminium pour cause d’usure intense des portées de roulements. Il est donc
nécessaire, dans le cas de carter en aluminium, d’interposer un boîtier en acier contenant les
roulements et encastré dans le carter en aluminium.
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Logement
BE
Arbre
Fr
BI
A
Elément
roulant
Exemple de cas ou l’alésage tourne par rapport à la charge : centrifugeuse où la masse fixée à l’arbre
est excentrée.
A.III.1.d Remarques
Le serrage en question est modéré car une bague de roulement est relativement mince. Un serrage
trop important risque de réduire le jeu interne nécessaire au fonctionnement des roulements à
contacts radiaux notamment.
Serrer les deux bagues risque de réduire ce jeu. Dans le cas de deux bagues tournantes par rapport à
la charge, on peut jouer sur les arrêts axiaux pour maintenir ces bagues fixes par rapports à leur
logement.
On ne note jamais les cotes afférentes aux roulements (cotes obtenues à la fabrication de ceux-ci).
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A.III.2.a Principe
Afin d’éviter une surabondance des arrêts, on trouve généralement les 3 solutions suivantes :
REGLE 3 : Les bagues tournantes par rapport à la direction de la charge radiale, ajustée serrées,
doivent être maintenues axialement (double arrêt sur une bague ou arrêt simple sens montage
presse + arrêt de l’autre bague sens opposé)
REGLE 4 : Les bagues immobiles par rapport à la direction de la charge radiale, ajustées avec jeu,
assurent la mise en position de l’ensemble par rapport à la partie fixe du mécanisme.
REGLE 5 : Une bague montée serrée doit être arrêtée de préférence sur un épaulement (montage à
la presse).
Au regard des fonctions à remplir, les montages de roulements à contacts radiaux et de roulements
coniques n'offrent pas les mêmes caractéristiques :
- Un roulement à contact radial ne peut pas offrir une position axiale précise car il subsiste
toujours son jeu interne non réglable.
- Un montage de roulements coniques (à billes ou à rouleaux) offre la possibilité de régler le jeu
axial (donc aussi radial) et donc d'obtenir une position axiale et radiale précise.
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Il s’agit des roulements à billes à contact radial, roulements à rouleaux cylindriques et roulements à
rotules.
Montages
Fixation
Fixation axiale Remarque
radiale
Peu de jeu axial
Montage de roulements de paliers fixes / paliers libres
Insensible à la dilatation
L Serré sur
différentielle (R2 glisse dans
l'arbre
l'alésage)
3 4 d : k6
R1 R2 « Palier fixe – Palier libre »
1 2 5 6 Glissant
Modèle : R – LA
Fa1 dans
D Fa2
l'alésage Roulement R2 plus petit afin
d x
de permettre le montage et
D : H7
la réalisation de l’arrêt 4
La première solution est à privilégier. Elle est plus simple à réaliser et présente uniquement le jeu
interne du roulement fixe, mais il est alors préférable que les deux roulements soient de dimensions
différentes.
La seconde solution est utilisée si : L faible et/ou vitesses faibles et/ou charges axiales faibles. Elle
présente, en plus du jeu interne du roulement en contact, le jeu imposé par le montage j. Elle permet
l’utilisation de deux roulements identiques.
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Exemples de réalisations :
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Montages
Fixation
Fixation axiale Remarque
radiale
Insensible à la dilatation
L
Glissant sur différentielle (R2 glisse sur
l'arbre l'arbre)
La première solution est à privilégier. Elle est plus simple à réaliser et présente uniquement le jeu
interne du roulement fixe, mais il est alors préférable que les deux roulements soient de dimensions
différentes.
La seconde solution est utilisée si : L faible et/ou vitesses faibles et/ou charges axiales faibles. Elle
présente, en plus du jeu interne du roulement en contact, le jeu imposé par le montage j. Elle permet
l’utilisation de deux roulements identiques.
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Exemples de réalisations
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La variation de longueur ∆𝐿 d'une base de longueur L soumise à une variation de température ∆𝑇,
pour un matériau de coefficient de dilatation linéaire 𝜆 est :
∆𝐿 = 𝐿𝜆∆𝑇
∆𝐿𝑎𝑐𝑖𝑒𝑟 = 𝐿𝜆𝑎𝑐𝑖𝑒𝑟 ∆𝑇
∆𝐿𝑎𝑙𝑢 = 𝐿𝜆𝑎𝑙𝑢 ∆𝑇
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Nous étudions ici les roulements à une rangée de bille à contact oblique et à rouleaux coniques. Ces
roulements sont à bagues séparables. La rigidité axiale du montage est obtenue à l’aide d’un réglage
axial permettant de maintenir une compression des éléments roulants. Cet effort s’appelle une
précontrainte, et est associé à un jeu dit « négatif ». Cette précontrainte est obtenue à l’aide d’un
réglage en position, permettant de positionner précisément, soit une bague intérieure, soit une bague
extérieure. Le problème présente alors un hyperstatisme axial en résultante sur l’axe de rotation.
Définition
On réalise deux types de montages avec les roulements à billes à contacts obliques et les roulements
à rouleaux coniques. Il s’agit des montages dit en X ou en O. Pour déterminer le type de montage
réalisé, il suffit de tracer les droites d’action des roulements, normales aux contacts au niveau des
éléments roulants, puis d’identifier si elles forment un X ou un O. Attention, il peut être tentant de
regarder les arrêts axiaux pour tracer ces droites, mais la confusion avec des montages sur roulement
à billes à contact radial est souvent réalisé lors d’une analyse de ce type.
REGLE 6 : Si l’arbre tourne par rapport à la direction de la charge radiale, privilégier montage en X
REGLE 7 : Si l’alésage tourne par rapport à la direction de la charge radiale, privilégier montage en O
Ces règles ont pour but de permettre une accessibilité des bagues montées glissantes par l’extérieur
du montage afin de régler la précontrainte.
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Montage
Fixation
Fixation axiale Remarque
radiale
Montage de roulements en X Ci : centre de poussée
L : angle du roulement
Obstacle 1 ou 4 réglable
1 R1 4 Serré sur (BE glissantes dans
R2 l'arbre l'alésage)
2 3 R2
Fa1
d : k6 Jeu axial réglable
D Fa2
Exemple de réalisation :
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Montage
Fixation
Fixation axiale Remarque
radiale
Montage de roulements en O Ci : centres de poussée
L : angle du roulement
Intéressant quand le
2 3 chargement radial est en
R2
R1 porte à faux (stabilité
1 R2 4
Glissant sur radiale)
Fa1
D Fa2
l'arbre Obstacle 1 ou 4 réglable
C d C2 x
1
Demi-Rotule en C1 –
Demi-Rotule en C2
Exemple de réalisation :
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Montages directs
Les montages directs sont les montages privilégiés présentés précédemment, en X lorsque l’arbre est
tournant par rapport à la charge, en O lorsque l’alésage tourne par rapport à la charge. Dans le cas des
montages directs, le réglage de la précontrainte est souvent réalisé à l’aide d’écrous à encoches ou de
couvercles/bagues filetés. Attention, ne pas utiliser de circlips pour ces montages soumis à de fortes
charges axiales.
Montages indirects
Pour des raisons de montage, de limitation du nombre d’éléments mécaniques, et/ou de rigidité du
montage, il arrive que la solution soit différente :
Dans ces cas, on parle de montages indirects ou inversés. L’ordre de montages des bagues se trouve
inversé, les bagues glissantes étant montées en premier, et les bagues serrées devant être montées
en dernier. Les réglages se faisant sur les Bagues glissantes, il faudrait les réaliser par l’intérieur du
montage, entre les deux roulements, lieux souvent inaccessible. Cela induit deux possibilités :
- Utilisation de cales de réglage pour régler la précontrainte sur les bagues montées glissantes
initialement.
- Non serrage d’une bague afin de laisser le réglage libre par l’extérieur du montage, dans ce cas
la bague sera ajustée et le serrage (réglage) du montage à l’aide d’une autre pièce mécanique
assurera par adhérence le maintien de la bague.
Une bague montée serrée étant arrêtée par un obstacle (épaulement), on repère rapidement, sur les
montages indirects, la solution retenue.
Lorsque l’on respecte les règles de serrage, les montages indirects sont non démontables ! On
privilégie l’utilisation de boîtiers afin de pouvoir si besoin changer le boîtier.
Ces montages sont souvent rencontrés lorsque l’on voudrait créer un montage en X mais que les
centres de poussée seront trop rapprochés pour réaliser une liaison pivot robuste. Dans ce cas, on
choisit un montage en O.
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Cas du montage de droite : l’arbre est tournant par rapport à la charge. On devrait privilégier un
montage en X avec serrage des bagues intérieures sur l’arbre. Les centres de poussée des roulements
étant alors assez proches, pour augmenter la rigidité, on choisit un montage en O. Les roulements sont
donc inversés. On règle la précharge à l’aide d’un écrou sur une bague intérieure ajustée à l’arbre,
glissante, et retenue par contact avec l’écrou.
Dans un montage en X, les centres de poussés des roulements sont plus proches que dans un montage
en O, pour des distances égales faces internes. Un montage en X est donc moins rigide qu’un montage
en O pour les mêmes roulements, à la même distance, avec la même précharge.
Dans un montage en X, une dilatation de l’arbre plus importante que celle du logement, provoque une
surcharge dans les roulements.
Dans tous les catalogues constructeurs FAG, SKF, SNR, les seuls critères de choix d’un montage en X et
en O sont les critères de rigidité et de dilatation.
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Il est parfois volontaire de rapprocher les centres dans le but de réaliser une liaison globale avec
rotulage.
𝐿
Comme dans le cas de surfaces cylindriques, on étudie le rapport 𝐷 afin d’estimer si la liaison réalisée
par deux roulements coniques présente ou non du rotulage.
Position de la charge
Selon le lieu où la charge axiale est appliquée, il est souvent recherché à ce que l’effort axial soit repris
au plus près de la charge (limitation des contraintes et déformations dans la partie entre les
roulements).
Dilatation de l’arbre
Nous avons vu que la dilatation d’un arbre diminue le jeu/augmente la précontrainte dans un montage
en X et inversement dans un montage en O.
Espace disponible
Une liaison pivot devant être réalisée dans un espace faible sera souvent réalisée à l’aide d’un montage
en O pour éloigner les centres de poussée.
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A.III.2.e.vii Remarque
Attention à ne pas confondre les montages en O et en X qui font intervenir des roulements à billes à
contacts obliques ou à rouleaux coniques avec des roulements à contacts radiaux avec arrêts axiaux.
A.III.2.f.i Principe
Les roulements ne doivent pas pouvoir se déplacer dans le montage réalisé. L’immobilisation d’une
bague doit être réalisée de part et d’autre de celle-ci. Un montage serré, ou un emmanchement serré,
ne suffit pas à immobiliser complètement une bague.
- soit de chaque côté de la bague à arrêter (ex : palier fixe sur bague intérieure et extérieure)
- soit par l’intermédiaire du montage complet (montages avec arrêts axiaux de part et d’autre
des bagues intérieure et extérieure de chaque roulement)
Les obstacles axiaux ne sont pas tous équivalents. Un segment d'arrêt (circlips) laissera toujours
subsister un jeu axial nécessaire au montage (entre 0,1 et 0,3 mm) et ne pourra donc pas assurer un
positionnement axial précis de l'arbre. Par contre un roulement serré contre un épaulement par un
écrou à encoches annule tout jeu axial.
Les bagues extérieures sont généralement maintenues par le couvercle du logement ou par une bague
filetée.
La solution du segment d’arrêt est une solution qui exige peu de place, permet un montage et un
démontage rapides et simplifie l’usinage de l’arbre ou du logement. Lorsque le roulement doit
supporter des charges axiales moyennes ou élevées, on place une rondelle d’appui entre la bague et
le segment afin que ce dernier ne soit pas soumis à des contraintes de flexion trop élevées.
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Par épaulement
Par anneau élastique Par écrou à encoches type SKF
sur l’arbre
Par entretoise
Par bagues en deux (bague
Par manchon de serrage
parties cylindrique
longue)
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Arbre tournant / charge -Serrage sur l’arbre Alésage tournant / charge - Serrage sur alésage
Montages à roulements de type Palier fixe / Palier libre
Montages directs X et O
Montage en X Montage en O
Montages indirects X et O
Montage en O Montage en X
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Montages directs X et O
Montage en X Montage en O
Montages indirects X et O
Montage en O Montage en X
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