LA LIAISON PIVOT PAR ROULEMENTS

Problématique Quelles sont les Fonctions? FT1 Positionner deux pièces entre elles FP Réaliser une liaison pivot entre 2 pièces FT2 Permettre un mouvement relatif de rotation suivant un axe FT3 Transmettre les efforts

Critères de choix (Fonctions contraintes) Nature de la charge (Fr, Fa ou Fc) Intensité des charges Vitesse de rotation N (tr/min) encombrement durée de vie exigée conditions de montage précision demandée perturbation choc-vibrations Nuisance sonore coût … FRadiale FCombinée FAxiale

Composition d’un roulement Bague Extérieure « BE » Bague Intérieure « BI » Éléments roulants (billes, rouleaux, aiguilles, tonneaux…) Cage Flasque

Classement Effort Radial Effort Combiné Effort Axial Charges Fortes Charges Moyennes Effort Radial Classement Rlt à aiguilles Encombrement faible N très élevé Rlt à 2 rangées de billes Rlt à rouleaux cylindriques Effort Combiné Rlt à rouleaux coniques Rlt à billes à contact radial Rlt à 2 rangées de billes à contact oblique Butée à rouleaux coniques Rlt à billes à 4 points Rlt à billes à contact oblique Butée à billes Butée à aiguilles Effort Axial Charges Fortes Charges Moyennes

Les roulements à billes Effort Radial Les roulements à billes Symbole: Bille en contact => petit trait Effort Combiné Rlt rigide Supporte les efforts radiaux moyens et axiaux faibles dans les 2 directions Très couramment utilisé Vitesse de rotation très élevée Peu bruyant Admet un léger rotulage (0,15°) Le moins cher Bille libre => grand trait Rlt à billes à contact radial Effort Axial Charges Fortes Charges Moyennes

Les roulements à billes Définition de rigide 1ère Surface encaissant l’effort axial 2ème Surface encaissant l’effort axial BI ne peut pas translater d’avantage % à BE

Les roulements à billes Définition de rigide BE ne se « démonte » par % à BI => RLT rigide

Rlt à 2 rangées de billes à contact radial Effort Radial Les roulements à billes Rlt à 2 rangées de billes à contact radial Symbole: Effort Combiné Rlt rigide Supporte les efforts radiaux élevés et axiaux faibles dans les 2 directions Coûteux Réalise un pivot à lui tout seul (aucun rotulage) Vitesse de rotation faible Rlt à billes à contact radial Effort Axial Charges Fortes Charges Moyennes

Rlt à 2 rangées de billes à contact radial Effort Radial Les roulements à billes Rlt à 2 rangées de billes à contact radial Symbole: Effort Combiné Rlt non rigide Supporte les efforts radiaux moyens et axiaux élevés dans un seul sens Vitesse de rotation moyenne Admet un léger rotulage (0,10°) Coûteux Doit être monté par paire et en opposition Rlt à billes à contact radial Rlt à billes à contact oblique Effort Axial Charges Fortes Charges Moyennes

Les roulements à billes Définition de NON rigide 1ère Surface encaissant l’effort axial 2ème Surface encaissant l’effort axial montage par paire et en opposition

Les roulements à billes Effort Radial Les roulements à billes Rlt à 2 rangées de billes à contact radial Rlt rigide Supporte les efforts radiaux moyens et axiaux élevés dans les 2 directions Vitesse de rotation faible Réalise un pivot à lui tout seul Très coûteux Symbole: Effort Combiné Rlt à 2 rangées de billes à contact oblique Rlt à billes à contact radial Rlt à billes à contact oblique Effort Axial …/… Charges Fortes Charges Moyennes

Les roulements à billes Effort Radial Les roulements à billes Rlt à 2 rangées de billes à contact radial Rlt non rigide Supporte les efforts radiaux moyens et axiaux élevés dans les 2 directions Vitesse de rotation et précision élevées Très grande durée de vie Très coûteux Effort Combiné Rlt à 2 rangées de billes à contact oblique Rlt à billes à contact radial Rlt à billes à contact oblique Rlt à billes à 4 points Effort Axial Charges Fortes Charges Moyennes

Les roulements à billes Effort Radial Les roulements à billes Symbole: Rlt non rigide Ne supporte que les efforts axiaux (élevés) dans 1 direction Vitesse de rotation très faible Précision élevée (pas de rotulage) Peu coûteux Rlt à 2 rangées de billes Effort Combiné Rlt à billes à contact radial Rlt à 2 rangées de billes à contact oblique Rlt à billes à contact oblique Rlt à billes à 4 points Butée à billes Effort Axial Charges Fortes Charges Moyennes

Les roulements à billes Vocabulaire Rondelle Arbre Bille Rondelle Alésage Cage

Les roulements à billes Effort Radial Les roulements à billes Symbole: Rlt non rigide Supporte les efforts axiaux élevés dans 1 direction Supporte les efforts radiaux très faibles Vitesse de rotation très faible Précision élevée (pas de rotulage) Peu coûteux Rlt à 2 rangées de billes Effort Combiné Rlt à billes à contact radial Rlt à 2 rangées de billes à contact oblique Rlt à billes à contact oblique Rlt à billes à 4 points Butée à billes Effort Axial Charges Fortes Charges Moyennes

Les roulements à rouleaux cylindriques Effort Radial Symbole: Rlt à rouleaux cylindriques Effort Combiné Rlt non rigide Ne supporte que les efforts Radiaux Vitesse de rotation élevée Précision élevée (pas de rotulage 0,06°) => pivot glissant Peu coûteux Effort Axial Charges Fortes Charges Moyennes

Les roulements à aiguilles Effort Radial Ne supporte que les efforts Radiaux ( et très élevés) Vitesse de rotation moyenne Précision élevée (pas de rotulage) => pivot glissant Très faible encombrement Peu coûteux Effort Combiné Rlt à aiguilles Effort Axial Charges Fortes Charges Moyennes

Les roulements à aiguilles Effort Radial Rlt non rigide Ne supporte que les efforts axiaux ( et très élevés) Vitesse de rotation très faible Précision élevée Très faible encombrement Peu coûteux Effort Combiné Rlt à aiguilles Butée à aiguilles Effort Axial Charges Fortes Charges Moyennes

Rlt à rouleaux coniques Les roulements à rouleaux coniques Effort Radial Rlt non rigide Supporte les efforts radiaux très élevés Supporte les efforts axiaux très élevés dans un seul sens Doit être monté par paire et en opposition Vitesse de rotation très faible Précision élevée Coûteux Effort Combiné Symbole: Rlt à rouleaux coniques Effort Axial Charges Fortes Charges Moyennes

Mais encore … Roulement à rouleaux sphériques, Roulement à aiguilles combiné Roulement à rouleaux coniques à 2 rangées montés en O …

Pour une tourelle de Navire 139 m² 70 tonnes = 46 voitures Pour une tourelle de Navire

REGLES DE MONTAGE DES ROULEMENTS A CONTACT RADIAL

e’<e a- Phénomène de laminage e e’ Rouleau compresseur Tôle laminée Tôle en incandescence e Tapis roulant e’ e’<e

Pétrisseur de pâte à pain

EXEMPLE DE CONFIGURATION Alésage fixe Arbre tournant Charge sur l’arbre, fixe % à l’alésage Pétrisseur de pâte à pain Moteur W Fcourroie/poulie

1 BE BI 2 BI SE LAMINE B A EXEMPLE DE CONFIGURATION Alésage fixe Arbre tournant Charge sur l’arbre, fixe % à l’alésage Quel est l’élément qui rempli le rôle de tapis roulant de compresseur de la tôle? Quelle est la bague qui se lamine? 1 BE tapis roulant : l’arbre BI la tôle : BI compresseur : la bille A 2 BI SE LAMINE Défauts exagérés B

Vibreur d’olivier Automoteur Poly p6 Roulements

1 BE BI 2 B A EXEMPLE DE CONFIGURATION Alésage fixe Arbre tournant Charge sur l’arbre, fixe % à L’ARBRE 1 BE BI A 2 Défauts exagérés B

1 BE BI 2 B A EXEMPLE DE CONFIGURATION Alésage fixe Arbre tournant Charge sur l’arbre, fixe % à L’ARBRE 1 BE BI A 2 Défauts exagérés B

Et s’use dans l’alésage EXEMPLE DE CONFIGURATION Alésage fixe Arbre tournant Charge sur l’arbre, fixe % à L’ARBRE tapis roulant : l’arbre la tôle : BE compresseur : la bille 1 BE BI BE SE LAMINE Et s’use dans l’alésage A 2 Défauts exagérés B

Le laminage est à éviter à tout prix! b- Conséquences du laminage sur les roulements BI se déforme et provoque une détérioration prématurée du guidage en rotation Le laminage est à éviter à tout prix! Qu’est-ce qui provoque le laminage? Jeu

c- QUE FAUT-IL FAIRE??? Il faut éliminer le jeu entre la bague qui se lamine et son logement monter serré cette bague dans son logement. Mais qu’elle est la bague qui se lamine BE ou BI ??? LA BAGUE QUI SE LAMINE EST TOUJOURS CELLE QUI TOURNE PAR RAPPORT A LA CHARGE

c- Règles de montage REGLE 1 : LA BAGUE TOURNANTE PAR RAPPORT A LA CHARGE DOIT ÊTRE MONTEE SERREE LA BAGUE FIXE PAR RAPPORT À LA CHARGE DOIT ÊTRE MONTÉE GLISSANTE PAR

c- Règles de montage Comment l’indiquer sur un dessin? => Par les ajustements Oui, mais… On ne fabrique pas les roulements, on les achète! On ne peut pas y imposer un usinage ajusté (=ajustement). => On impose l’ajustement uniquement sur l’arbre et sur l’alésage

BI montée serrée, BE glissante BE montée serrée, BI glissante BI tournante % à la charge BI montée serrée, BE glissante PAR Ø60 H7 Ø40 k6 BE tournante % à la charge BE montée serrée, BI glissante Ø60 N7 Ø40 g6

Arrêts axiaux: Rôle des arrêts axiaux Poly p7 Exemple : Charge tournante par rapport à l’alésage Conséquence de cet ajustement : l’arbre peut translater liaison pivot glissant !!! Les arrêts axiaux doivent empêcher toutes translations entre l’arbre et l’alésage Ø60 N7 Ø60 N7 Ø40 g6 Ø40 g6

Arrêts axiaux: Règles de montage Exemple : Charge tournante par rapport à l’alésage Ø60 N7 Ø60 N7 Ø40 g6 Ø40 g6 Malgré l’ajustement serré, si la charge est trop élevée, l’arbre peut translater % l’alésage => Perte d’ajustement et risque de laminage

Arrêts axiaux: Règles de montage REGLE 2 : POUR DES RAISONS DE SÉCURITÉ, TOUTE BAGUE MONTÉE SERRÉE AURA 2 ARRÊTS AXIAUX => 4 ARRÊTS AXIAUX SUR LES BAGUES SERRÉES POUR UN COUPLE DE ROULEMENT. PAR Ø60 N7 Ø40 g6

a) Arrêts axiaux: Règles de montage REGLE 3 : POUR UN COUPLE DE ROULEMENT, IL Y AURA EN TOUT 2 ARRÊTS AXIAUX SUR LES BAGUES MONTÉES GLISSANTES PAR Ø60 N7 Ø60 N7 Ø40 g6 Ø40 g6

b) Arrêts axiaux: technologie des arrêts Poly p8 Immobilisation axiale des Bagues Extérieures d'un roulement chapeau centré entretoise boîtier de rlt Épaulement anneau élastique Ø85 H7-h6 Ø80 H7-h6 Ø80 H7-h6 Ø70 H11-d11

chapeau sur rlt rainuré b) Arrêts axiaux: technologie des arrêts Immobilisation axiale des Bagues Extérieures d'un roulement chapeau centré fileté chapeau centré sur rlt Cale chapeau sur rlt rainuré Boîtier de rlt réglable Ø80 H7-h6 Ø80 H7

b) Arrêts axiaux: technologie des arrêts Immobilisation axiale des Bagues Intérieures d'un roulement bague en 2 parties entretoise anneau élastique Épaulement Ø70 H11-d11

Écrou à encoche ou Écrou SKF Écrou à encoches avec manchon conique fendu

Ecrou autofreiné

c) Arrêts axiaux: Équivalence cinématique Liaison correspondante ? Liaison correspondante ? Liaison correspondante ? Pas de translation possible + Léger rotulage => Rotule Translation possible + Léger rotulage => Linéaire annulaire Translation dans 1 seul sens + Léger rotulage => Rotule UNILATERALE

d) Arrêts axiaux: Analyse du montage

d) Arrêts axiaux: Analyse du montage Représentation schématique des arrêts + symbole de roulements => Schéma technologique Arrêts des bagues glissantes Arrêts des bagues serrées

d) Arrêts axiaux: Analyse du montage Rappel: 4 arrêts sur les BI 2 arrêts sur le couple de BE Bague intérieure serrée Schéma architectural Si l’arbre se dilate, risque de coincement =>nécessite un jeu J Pour arbre court Montage facile J

Pourquoi montage facile ? BAGUE A MONTER EN PREMIER Solution technologique de l’arrêt ? Pourquoi montage facile ? J Un anneau élastique risque de sortir de son logement Épaulement correct PAR Les autres arrêts sont à choisir en fonction du montage, des efforts, de l’encombrement … REGLE 4 : BAGUE MONTEE SERREE = BAGUE A MONTER EN PREMIER

Pourquoi montage facile ? => Multitude de choix d’arrêts J Ø60 H7 Ø60 H7 Ø40 k6 Ø40 k6 LES ROULEMENTS GONFLABLES N’EXISTENT PAS !!! Insertion de l’arbre dans l’alésage par la droite ou par la gauche J Toujours penser à la cotation fonctionnelle …/…

Pas de risque de coincement d) Arrêts axiaux: Analyse du montage Rappel: 4 arrêts sur les BE 2 arrêts sur le couple de BI Bague extérieure serrée Si l’arbre se dilate, Pas de risque de coincement Création d’un jeu J => risque de vibration Pour arbre court Montage facile

d) Arrêts axiaux: Analyse du montage Bague intérieure serrée Schéma architectural Si l’arbre se dilate, =>aucun problème ! Pour arbre court ou long Montage peu facile Préconisé pour les couples de rlt de diamètres différents

LES CIRCLIPS GONFLABLES N’EXISTENT PAS !!! Pourquoi montage peu facile ? LES CIRCLIPS GONFLABLES N’EXISTENT PAS !!! BAGUE SERREE = BAGUE A MONTER EN PREMIER

Pourquoi montage peu facile ? => Pas beaucoup de choix d’arrêts boîtier de rlt …/…

Pourquoi montage peu facile ? => Préconisé pour les couples de rlt de diamètres différents

d) Arrêts axiaux: Analyse du montage Bague extérieure serrée Schéma architectural Si l’arbre se dilate, =>aucun problème ! Pour arbre court ou long Montage peu facile Préconisé pour les couples de rlt de diamètres différents

Pas de risque de coincement d) Arrêts axiaux: Analyse du montage Bague intérieure serrée Schéma architectural Si l’arbre se dilate, Pas de risque de coincement Création d’un jeu J => risque de vibration Pour arbre court Montage peu facile

LES EPAULEMENTS GONFLABLES N’EXISTENT PAS !!! Pourquoi montage peu facile ? Vis de pression => Très peu de choix d’arrêt LES EPAULEMENTS GONFLABLES N’EXISTENT PAS !!! …/…

=>nécessite un jeu J Très grande difficulté de montage d) Arrêts axiaux: Analyse du montage Poly p9 Bague extérieure serrée Si l’arbre se dilate, risque de coincement =>nécessite un jeu J Pour arbre court Très grande difficulté de montage J

b) Application

Rlt à billes à contact radial b) Application type de chacun des roulements Rlt à billes à contact radial

F poids/arbre F sol/roue b) Application Type de charge F poids/arbre F sol/roue

b) Application Type de charge radiale F roue/rlt

b) Application Quel est l'élément tournant (arbre ou alésage) par rapport à la charge ? la roue (= l’alésage) tourne % à la charge, En déduire la bague des roulements qui doit être montée serrée. BE tournante par rapport à la charge donc montée serrée Coloriez-la en rouge

Indiquez les ajustements. b) Application Indiquez les ajustements. Alésage N7 ; arbre g6

b) Application Citez les arrêts axiaux employés BE Gauche : Ecrou pour alésage, épaulement BI G : Ecrou H étanche pour arbre BE Droite : Ecrou pour alésage, épaulement BI D : épaulement

b) Application schéma technologique Avec la dilatation de l'arbre un jeu J va se créer. Ce jeu va provoquer des vibrations et de l'usure prématurée, l'écrou 5+6 sera vissé un peu plus pour régler ce jeu.

Ø70 H7-h6 Ø60 H7 Ø45 k6 Ø70 H7 Ø50 k6 Cannelures ROUE Fsol/roue …/…

Ø50 k6 Ø60 H7 Ø50 k6 Ø60 H7 Rlt à rouleaux cylindriques Rlt à billes à contact radial Force combinée BI qui tourne % à la charge =>BI serrée Ø60 H7-h6

DURÉE DE VIE DES ROULEMENTS À CONTACT RADIAL Définition L10 durée de vie nominale à probabilité de défaillance de 10% Fin de durée de vie lorsqu’il y a écaillage

Déterminez la durée de vie des roulements A et B Calcul de L10 par la méthode ISO Déterminez la durée de vie des roulements A et B

Roulement à billes à contact radial N= 100 tr/min dArbre = 30 mm DAlésage= 55 mm Poly p17 Roulement SKF 30BC10

Roulement à billes à contact radial N= 100 tr/min dArbre = 30 mm DAlésage= 55 mm : Roulement SKF 30BC10 Charge Statique : donne la pression maximale que peut supporter le matériau du roulement. établit par le constructeur de RLT à partir de divers essais. Ici: Co = 680 daN Charge Dynamique : Charge Radiale fixe permettant au roulement d’atteindre 1 million de tours C est établit par le constructeur de RLT à partir de divers essais. Ici: C = 1 330 daN

Roulement à billes à contact radial N= 100 tr/min Roulement SKF 30BC10 Co = 680 daN C = 1 330 daN Charges appliquées sur l’arbre? Xc= - 2200N Yc= - 3200N Schéma architectural

YC XA XC A B C YA YB

L10 P Fr Fa 7) P=X.|Ya|+Y. |Xa| C’est la Charge Radiale équivalente exercée sur le roulement, donnerai la même durée de vie que celle obtenue par la charge combinée (Fa+Fr). P L10 Fr Fa

X et Y données constructeurs 7) P=X.|Ya|+Y. |Xa| X et Y données constructeurs X est le coefficient de charge radiale et Y de charge axiale Ici: X= 0,56 et Y= 1,15 D’où PA= 0,56. |-800|+1,15. |2200| PA= 2978 N

Charge dynamique : C=1330daN LA10 = (13300/ 2978)3=89 Mtr En Heures : 8) Durée de vie En Million de tours : LA10= [CA/PA]n n=3 pour les billes et n=10/3 pour les rouleaux Charge dynamique : C=1330daN LA10 = (13300/ 2978)3=89 Mtr En Heures : LA10 = [C/P]n.(106/60.N) N en tr/min !!! LA10 = [13300/2978]3.(106/60.100) LA10 = = 14 846.7 Heures Rq : Raisonnement identique pour le RLT B sauf que (au 7’) P= Yb=4000 LB10= [CB/PB ]n =36,7 Mtr

Remarques Cette formule de durée de vie ne s'applique que si les "conditions de fonctionnement ne perturbent pas la répartition normale des charges". Ces conditions dites "normales", sont les suivantes : Niveau de charge convenable Bonne précision des portées et appuis Défaut d'alignement minimal entre la BI et la BE Jeu de fonctionnement proche du jeu nul Vitesse suffisante mais inférieure à la vitesse limite Température de fonctionnement comprise entre -20°C et +120°C Lubrification efficace Pas de pollution