Les Roulements À Bille

deux chargements précédents.

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Figure 2 : Chargement radial Figure 3 : Chargement axial

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Figure 4 : Chargement combiné

1.3 Normalisation internationale des roulements (ISO).

1.3.1. Normalisation des dimensions.

Les dimensions principales des roulements sont normalisées. C’est ainsi que l’on peut acheter un roulement similaire chez SKF ou FAG.

Les dimensions principales sont les suivantes : d (diamètre de la bague intérieure), D (diamètre de la bague extérieure), B (largeur du roulement) et r (rayon de l’arrondi des bagues).

Pour un même diamètre intérieur, on peut avoir plusieurs diamètres extérieurs ainsi que plusieurs largeurs.

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Figure 5 : Séries de diamètres et de largeurs

1.3.2. Désignation.

La désignation des roulements est également normalisée par un document ISO. Toutefois, nous ne la verrons pas car les grands constructeurs de roulements (SKF et FAG, notamment) ne la respectent pas.

2. Différents types de roulements.

2.1. Les roulements à billes.

2.1.1. Roulements à billes à contact radial.

(Deep groove ball bearing)

Ce sont les roulements les plus répandus sur le marché. En effet, ils supportent tous les types de chargements (modérés à moyens) : radial, axial et combiné.

Ils existent selon différentes variantes : roulements à rainure pour segment d’arrêt (maintenus axialement dans leur logement par un segment d’arrêt), roulements étanches d’un ou des deux côtés (avec flasques ou joints).

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Roulements de l’exécution de base Roulements à rainure pour segment d’arrêt

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Roulements avec flasques Roulements avec joints

Figure 6 : Roulements à billes à contact radial

2.1.2. Roulements à billes à contact oblique.

(Angular contact ball bearing)

Ceux-ci supportent également tous les types de chargements mais uniquement des charges axiales dans un seul sens. Les bagues extérieure et intérieure ne sont pas séparables et les angles α les plus courants sont les suivants : 15, 25 et 40°.

Ils doivent être montés au minimum par paire et en opposition. On peut ainsi régler le jeu interne de la liaison par précharge du montage.

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Roulements à une rangée, exécution courante

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Point d’application de l’effort combiné

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Roulements à deux rangées

Figure 7 : Roulements à billes à contact oblique

2.1.3. Roulements à rotule sur billes.

(Self-aligning ball bearing)

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Figure 8 : Roulements à rotule sur billes

Dans ce cas, il n’y a qu’un chemin de roulement (sphérique) sur la bague extérieure pour les deux rangées de billes. L’ensemble bague intérieure-cage-éléments roulants peut donc basculer librement à l’intérieur de la bague extérieure et compenser des défauts d’alignement entre l’arbre et le logement. L’angle de basculement maximal peut aller de 1,5 à 3°.

2.1.3. Butées à billes.

(Thrust ball bearing)

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Figure 9 : Butées à billes

Ce type de « roulements » est peu utilisé et ne peut pas reprendre d’efforts radiaux. La vitesse de rotation doit être limitée à cause de la force centrifuge sur les billes.

2.2. Les roulements à rouleaux.

L’avantage de ce type de roulements par rapport aux roulements à billes

Exercices

Un roulement n° 6206 doit assurer une durée de vie calculée de 10000 heures. Il tourne à 1500 tr/min.

1. Quelle charge radiale maximum peut-il supporter ?

2. Peut-il supporter une charge axiale en même temps que la charge radiale maximale et laquelle ?

3. Quelle charge axiale peut-il supporter en cas de charge radiale de 840 N ?

Un roulement n° 22326 C est soumis à une charge radiale de 100 kN.

On demande :

1. sa durée de vie s’il tourne à 630 tr/min ;

2. sa durée de vie, s’il est soumis, en plus, à une charge axiale :

a. de 30 kN ;

b. de 60 kN.

Un moteur électrique de 1600 W porte à l’extrémité de son axe une poulie de 50 mm de diamètre. Il tourne à 3000 tr/min et travaille aux ¾ de sa puissance nominale. Par l’intermédiaire de courroies trapézoïdales, il entraîne une poulie de 100 mm calée sur un axe portant à son extrémité une hélice de ventilateur. Les 2 axes sont horizontaux et situés dans un même plan vertical (axe moteur vers le bas). L’hélice est en porte-à-faux à 200 mm du palier voisin et la poulie, en porte-à-faux également, à 180 mm de l’autre palier. La distance entre les deux paliers est de 600 mm.

Autres données

Diamètre des portées de roulements à l’axe du ventilateur : 40 mm (les deux roulements sont à calage direct).

Masse de l’axe du ventilateur (sans poulie ni hélice) : 163,1 kg (masse supposée également répartie sur les deux roulements).

Poussée de l’hélice : 900 N – Masse de la poulie : 10,2 kg – masse de l’hélice : 30,6 kg.

On demande :

1. la durée de vie calculée des roulements de l’axe du ventilateur, l’un du type rigide à une rangée de billes de la série de diamètre 3 du côté de l’hélice ; l’autre à rouleaux cylindriques de série de dimensions NU2. On négligera les balourds provenant de l’hélice ;

2. le balourd provoqué par l’hélice en supposant pour celui-ci une excentricité d’un rayon de 0,2 mm pour le centre de gravité, ainsi que la charge équivalente totale sur le roulement à billes en tenant compte de ce balourd.

Un arbre monté sur deux roulements à rouleaux coniques porte, à une de ses extrémités, une poulie plate et à l’autre extrémité un pignon moteur à denture oblique. Le diamètre de la poulie est de 300 mm, la vitesse de l’arbre est de 500 tr/min et la puissance transmise de 21,5 ch. La charge sur la poulie agit dans le même plan que la charge sur le pignon résultant des charges tangentielle et radiale, mais en sens opposé, de sorte que les réactions sur les roulements s’additionnent. Cette charge résultante sur le pignon est de 500 daN. Le pignon reçoit, en outre, une charge axiale de 80 daN dirigée vers la poulie. La distance entre la poulie et l’un des roulements (ligne d’action des efforts) est de 180 mm. La distance entre le pignon et l’autre roulement est également de 180 mm. La distance entre les roulements (ligne d’action !) est de 400 mm. Les petits bouts des cuvettes (bague extérieure) de chacun des roulements sont dirigés vers l’extérieur. Les roulements prévus sont le 31312 côté pignon et 30312 côté poulie.

1. Quelles sont les résultantes Fr sur chacun des roulements ?

2. Quelles sont les charges axiales sur chacun des roulements ?

3. Quelles sont les charges équivalentes sur chacun des roulements ?

4. Quelles sont les durées de vie calculées ?

5. Quelle est la distance entre les cuvettes ?

6. Votre avis au sujet du choix des roulements