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Auteur: BOUBAKRI

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Catalogue des roulements
Les roulements
Un roulement mécanique permet le positionnement, la transmission des efforts et la rotation entre deux pièces par le
remplacement du glissement en un roulement. Ce composant mécanique optimise le frottement et la précision de la liaison.

Composition d’un roulement
1 : Bague extérieure.
2 : Corps roulants (billes, rouleaux cylindriques, rouleaux coniques,
aiguilles).
3 : Chemin de roulement.
4 : Cage.
5 : Bague intérieure.

La normalisation
Les roulements, quelque soit la marque, ont des normes
dimensionnelles.
1 : Tous types sauf roulements à rouleaux coniques et butées.
2 : Roulements à rouleaux coniques.
3 : Butées.
d : Alésage.
D : Diamètre.
B : Largeur.
C : Largeur de la bague extérieure.
T : Largeur totale d’encombrement.
r : Rayon de l’arrondi.
A : Angle de contact.

Différents types de roulements
Il existe de nombreux types de roulements, chacun ayant été conçu pour un type d'application précise, ou afin de répondre à des
contraintes imposées par les mécanismes industriels. Vous trouverez ci-dessous une liste des principaux types. Pour chaque
catégorie, il existe des centaines de roulements différents, différant soit pas leurs dimensions (diamètre intérieur, diamètre
extérieur, diamètre primitif, diamètre des billes, des rouleaux), soit par leurs propriétés mécaniques (résistance aux charges, à la
température, ...).
Le plus gros roulement construit à ce jour (par SKF, leader mondial du roulement), pèse 55 tonnes et mesure 11 mètres de
diamètre.

-Roulements à billes à contact radial :
Il en existe à une et à deux rangées de billes. Ce sont les roulements les plus utilisés dans le monde car ils présentent le meilleur
rapport performance / prix. Conçus pour supporter essentiellement des charges radiales, ils supportent également des charges
axiales grâce à la profondeur des chemins de roulements qui permettent une bonne rigidité.

-Roulements à billes à contact oblique :
Ce type de roulement a à peu près la même conception que le roulement à billes à contact radial et a donc les mêmes avantages.
La seule différence vient du fait que les chemins de roulements sont décalés l'un par rapport à l'autre. Cela l'autorise à supporter
des charges axiales plus importantes, mais dirigées uniquement dans un seul sens. Ce roulement doit d onc être monté sur un
même axe en opposition avec un autre roulement du même type. Ce type de roulement existe aussi à une ou deux billes, avec les
avantages et désavantages correspondants à chacun des modèles.

-Roulements à rotule sur billes :
Ce type de roulement possède une particularité : la bague extérieure n'a pas un ou deux chemins profonds comme pour les
roulements précédents, mais elle possède une surface lisse et de forme sphérique. La qualité principale de ce type de roulement
est qu'il admet des défauts d'alignement plus importants, de l'ordre de 2 à 3° (1/10° pour les autres).

-Roulements à rouleaux cylindriques :
Ce type de roulement est conçu pour supporter des charges radiales importantes. En effet, la surface de contact étant plus
importante que pour les billes, il permet de supporter de plus fortes charges. Ils permettent également des vitesses de rotation
élevées. Le support des charges axiales dépend par contre de la fabrication du roulement. Plus le support doit être important, plus
il faut faire un chemin de roulement profond afin que les bagues prennent appui sur les rouleaux. Ce type de roulement a une
particularité, on peut le trouver sans bague intérieure ou sans bague extérieure.
Le chemin de roulement sera dans ce cas usiné directement dans le mécanisme, sur l'arbre ou dans le logement suivant les cas.

-Roulements à rouleaux coniques :
Comme le roulement à billes à contact oblique, le roulement à rouleaux coniques est un roulement à contact angulaire qui peut

supporter, en plus de charges radiales importantes, des charges axiales dépendantes de son angle de contact. Plus l'angle sera
grand, plus les charges axiales supportables seront grandes. De même que le roulement à billes à contact obliques, ce roulement ne
supporte que des charges axiales dans un seul sens. Il doit donc être placé sur l'axe en opposition avec un roulement de même
type. Ce type de roulement est le plus utilisé après le roulement à une rangée de billes, car il est capable de supporter de fortes
charges.

- Roulements à rouleaux sphériques :
Ce type de roulement est similaire au roulement à rotule avec deux rangées de billes. Sa bague extérieure comporte un chemin de
roulement sphérique, ce qui lui autorise un défaut d'alignement important. Contrairement au roulement à rotule sur billes, il peut
admettre des charges radiales très élevées et accepte aussi les charges axiales.

-Butée à billes :
La butée à billes possède la plupart des avantages du roulement du même nom (simplicité, faible frottement), mais présente
plusieurs inconvénients. Le plus important : elle ne permet pas de guider radialement l'axe en rotation. Il existe deux types de
butées à billes : la butée à simple effet (1 rangée de billes) et la butée à double effet (2 rangées de billes). La butée à simple effet
n'admet des charges axiales que dans un seul sens, tandis que la butée à double effet supporte la charge axiale dans les deux sens.
L'intérêt de ces butées est limité. Il faut en effet une charge axiale minimale pour garantir le roulement des billes et le bon
fonctionnement de la butée.

-Butée à rouleaux :
Ce type de butées est très rare car on lui privilégie souvent le roulement à rouleaux coniques.
La butée à rouleaux présente les avantages suivants : forte capacité de charge axiale et possibilité de supporter des charges radiales
relativement importantes (jusqu'à la moitié des charges axiales). Elle autorise également un désalignement de 0,5° de l'axe de
rotation par rapport au reste du mécanisme.

-Roulement à aiguilles :
Ces roulements sont assez particuliers. Ils ont une forme très allongée, ce qui leur permet de supporter de fortes charges radiales
dans un encombrement très réduit, mais ils n'acceptent aucune charge axiale. Seuls les roulements combinés, composés d'une buté
à aiguilles et d'une cage à aiguilles, supportent les deux charges à la fois.

Choix de type de roulement.
Chaque type de roulement a des caractéristiques particulières qui le rendent adapté à certaines applications. Les roulements rigides
à billes sont plutôt adaptés aux vitesses élevées, faibles charges tandis que les roulements à rouleaux sont plutôt adaptés aux
vitesses basses et fortes charges. Le choix du roulement dépend principalement des critères suivants :
-Dimensions :
Alésage imposé, espace réduit en largeur ou hauteur
-Charge :
L’intensité et la direction (radiale, axiale, combinée, dans les 2 sens) orientent le choix.
-Défauts d'alignement :
Cela impose des roulements à alignement automatique comme les roulements à rotule sur billes ou sur rouleaux, qui supportent
des déversements de 1 à 3 ° suivant les cas.
-Vitesse de rotation :
Une vitesse élevée impose un roulement à faible frottement : roulement rigide à billes pour les charges purement radiales, ou
roulement à contact oblique pour les charges combinées.
-Niveau de bruit et de vibration :
Certaines applications telles que les moteurs électriques, les petits appareils électriques, les machines de précision nécessitent un
contrôle strict du niveau de bruit.
-Possibilité de déplacement axial :
Les arbres sont généralement supportés par un palier fixe, et un palier "libre" qui autorise le déplacement axial. Les roulements à
aiguilles ou à rouleaux avec bague intérieure sans épaulement sont les mieux adaptés.
-Montage, démontage :
Dans le cas de montage / démontage fréquents, il vaut mieux éviter les roulements rigides à billes, à contact oblique, et les
roulements à rotules sur billes ou sur rouleaux.

Montages en "X" ou en "O".

-Le montage en "X" ou montage directe :
Ce type de montage est à privilégie lorsque :
- les bagues intérieures sont montées serrées.
- L’écart entre les deux roulements est faible.
- Les arbres tournants avec organe de transmission (engrenage) situés entre les roulements.
Le réglage du jeu axial se fait sur les bagues extérieures montées "glissantes". L'accès au réglage est facilité car en général il se
fait à l'extérieur sur les logements qui sont fixes.
Il faut veiller à écarter le plus possible les roulements car ce type de montage en "X" conduit à rapprocher les centres d'appui des
roulements et à diminuer la stabilité du guidage de l'arbre par rapport au logement.

-Le montage en "O" ou montage indirect :
Ce type de montage est à privilégie lorsque :
- les bagues extérieures sont montées serrées.
- Les logements sont tournants.
- L’écart entre les deux roulements est très important.
- On cherche une grande rigidité d’ensemble de liaison.
- Les arbres tournants avec organe de transmission situés à l’extérieur des roulements.
Le réglage du jeu axial se fait sur les bagues intérieures montées "glissantes". En effet, les centres d'appui des roulements se
trouvent, rejetés à l'extérieur des roulements, nettement écartés. Ce montage assure une bonne sécurité en cas de trop forte
dilatation de l'arbre sous l'effet de la chaleur en prenant du jeu.

~

Les avaries de roulements.
Si un roulement est manipulé correctement, la durée de vie avant fatigue de la matière peut être très longue.
Si un problème apparaît prématurément, il peut provenir d’un mauvais choix de roulement, de manipulation ou de lubrification.
Dans ce cas, il faut prendre en compte le type de machine sur laquelle est utilisé le roulement, sa position dans l’ensemble, les
conditions de fonctionnement et l’environnement. Pour éviter que les problèmes se reproduisent, il faut avant tout bien déterminer
quelles sont leurs causes potentielles.

-Ecaillage :
La surface des pistes présente des lésions superficielles. Par la suite, l’écaillage des pistes se généralise.

-Blocage :
Le roulement chauffe de façon continue la matière change de couleur. Le roulement peut se bloquer.

- Fissures et cassures:
Ecaillages ponctuels Présence de fissures et de cassures.

-Détérioration de la cage :
Cage déformée, rupture de la cage, rupture de rivets

Engrenage
Un engrenage est un système mécanique composé de deux roues dentées servant :



soit à la transmission du mouvement de rotation entre elles.
soit à la propulsion d'un fluide (on parle alors de pompe à engrenages).

Dans le cas de la transmission de mouvement, les deux roues dentées sont en contact l’une avec l’autre et se transmettent
de la puissance par obstacle. Un engrenage est composé d’un pignon c’est ainsi que l’on nomme la seule roue ou la roue la plus
petite et d’une roue, d’une crémaillère ou d’une couronne. Quand plus de deux roues dentées sont présentes, on parle de train
d’engrenages.
Le profil le plus répandu, en mécanique générale, est le profil en développante de cercle. Deux types de dentures sont
distinguées : les dentures droites et les dentures hélicoïdales. De même, il existe plusieurs types d’engrenages : les engrenages à
axes parallèles, à axes concourants, à axes non concourants dont font partie les engrenages à roue, vis sans fin et les engrenages à
pignon et crémaillère.

Types de dents d’engrenage.
-Denture droite :
La génératrice de forme des dents est une droite parallèle à l’axe de rotation. C’est le type de denture le plus courant. Il
est utilisé dans toutes les applications de mécanique générale. En effet, il s'agit du système qui permet de transmettre le maximum
d’effort. Néanmoins, son principal défaut est d’être bruyant.

-Denture hélicoïdale :
La génératrice de forme des dents est une ligne hélicoïdale de même axe que l’axe de rotation. Ce type de denture
présente l’avantage d’être plus silencieux que la denture droite, en créant moins de vibrations. Les dentures hélicoïdales
permettent également d’augmenter la conduite de la transmission, en faisant en sorte que le nombre de dents simultanément en
contact devienne constant, ce qui permet de transmettre des efforts plus importants et surtout d’atténuer les vibrations et les bruits.
En contrepartie ce type de denture engendre un effort axial dont l’intensité dépend de l’angle d’inclinaison de denture.
Les roulements ou les paliers doivent être dimensionnés pour reprendre cet effort. Pour les engrenages à axes parallèles, les
hélices sont obligatoirement de sens contraires pour que les dentures puissent engrener, sauf dans le cas très particulier de
l’engrenage paradoxal.

Type d’engrenage.

-Engrenages à chevrons :
Une denture à chevrons, ou denture « Citroën », est composée de deux dentures hélicoïdales mises en
opposition de manière à annuler l’effort axial. Bien que séduisant du point de vue théorique, ce type de
denture est en pratique compliqué à réaliser car nécessitant un excellent usinage pour une utilisation
optimale. Il est de ce fait cher à réaliser. Les dentures à chevrons ne sont utilisées que dans l’industrie
lourde. La plupart du temps, il s’agit de deux engrenages conjugués à hélices contraires et non de pignons
monoblocs.

-Engrenages à vis :
Un engrenage à vis est un engrenage gauche constitué d’une vis sans fin et d’une roue à vis conjuguée, appelé « roue et
vis sans fin ». Le profil de la vis est en général trapézoïdal.
Dans de nombreux cas, ce dispositif est irréversible, ce qui signifie que si la vis peut entraîner la roue, la roue ne peut
pas, en raison des frottements et de l'angle de l'hélice de la vis, entraîner celle-ci. Cet aspect est intéressant notamment pour la
commande d’un treuil qui ne peut pas se dérouler tout seul. Son rôle de réducteur de vitesse est aussi très intéressant, car il permet
un rapport de rotation très élevé avec seulement deux éléments, et ce dans un espace réduit et avec un renvoi d'angle à 90° de
meilleur rendement qu'un engrenage conique.

-Engrenage à roue et crémaillère :
En tant qu'élément d'engrenage, la crémaillère peut être considérée comme un secteur de couronne
dentée de rayon très grand (infini, si la crémaillère est parfaitement droite). Son mouvement relatif devient
alors pratiquement un mouvement linéaire.
La crémaillère est largement utilisée dans des systèmes de transmissions d'effort. Les engrenages
permettant d'amplifier l'effort (ou le déplacement), on utilise ensuite la crémaillère afin de créer un
déplacement linéaire de grande amplitude ou de grande force. On retrouve des systèmes utilisant la
crémaillère pour des presses, machines-outils de découpe, ou encore outils de manutention. Il est cependant
important de noter que si la crémaillère offre généralement une bonne précision, elle dissipe beaucoup de
puissance en comparaison avec les autres engrenages. On ne l'utilise donc que pour une fonction de
déplacement précise, pas pour transmettre des efforts à d'autres engrenages.
Lorsque que le pignon fait une rotation, la crémaillère subit une translation.

-Engrenages gauches :
Les axes des deux roues dentées ne sont pas dans le même plan. C'est notamment le cas des
engrenages gauches hélicoïdaux, des engrenages hypoïdes (à ne pas confondre avec les engrenages
coniques) ou encore la roue et vis avec engrenage restreint.

-Engrenages concourants ou coniques :

Appelés souvent <<renvoie d’ange>>, ces engrenages permettes d’entraîner par des roues de forme
conique des arbres qui sont dans la plus part des cas perpendiculaires et concourants. Les dentures peuvent
être de différentes formes : droites, hélicoïdales, spirales, ou hypoïde (axes non concourants).

Différent montage d’engrenage.
-Train planétaire (ou épicycloïdal) :
Ce sont des systèmes composés de satellites montés sur un port satellite tournant autour de deux planétaires. Ils
présentent donc trois éléments mobiles par rapport à un autre fixe. Ils sont utilisés tels quels dans les systèmes différentiels. En
bloquant un élément, on obtient, avec la même géométrie, différents rapports de réduction entre les éléments encore mobiles.
C’est d’ailleurs le principe utilisé dans les boîtes de vitesses « automatiques ».Ces trains sont très utilisés en mécanique car ils
peuvent fournir des rapports de réduction élevés, avec des pièces de taille raisonnable, et des rendements acceptables. De plus leur
géométrie aboutit souvent à une configuration où l’arbre d’entrée est coaxial avec l’arbre de sortie. On trouve dans le commerce
des réducteurs épicycloïdaux compatibles avec des moteurs électriques (devenant du coup moto réducteurs).

-Train sphérique :
Sur le principe le train sphérique se rapproche du train épicycloïdal. Les engrenages sont coniques et
semblent donc disposés sur une sphère. C’est la géométrie du différentiel des essieux moteurs des véhicules
automobiles. Ils combinent aisément la fonction renvoi d’angle, la réduction, et la fonction différentielle.

Usure d’un engrenage.
-Usure normale :
La perte lente et régulière de l'épaisseur des dents ne provoque pas de dégradation de l'état de
surface. Ce n'est pas une avarie mais au contraire le signe d'un fonctionnement normal des dentures et la
tenue de l'engrenage n'est pas affectée pendant la durée prévue pour l'utilisation.
-Usure courante :
C'est une abrasion à deux corps caractérisée par un amincissement des zones de glissement (les
sommets et les pieds des dents) tandis que la perte de matière est à peu près nulle au niveau du primitif. Il en
résulte une déformation du profil, mais sans dégradation notable de l'état de surface. L'aspect de la zone usée
est en général gris et mat.
-Poli miroir :
Il traduit une plastification superficielle des flancs de dents, son évolution est lente et il témoigne
d'un bon fonctionnement : on n'a jamais à la fois usure importante et poli miroir. Par ailleurs cette
modification de la surface des dentures favorise leur portée.
Cependant, en cas de surcharge ou de lubrification défectueuse, la température de surface peut
devenir suffisante pour permettre la formation de microsoudures localisées, alors le grippage n'est pas loin.
Pour éviter un tel risque, on peut augmenter quelque peu la viscosité du lubrifiant. De même on prendra soin
d'éviter toute surcharge, même brève, qui ne manquerait pas de provoquer des dégâts irrémédiables.
Le poli miroir apparaît communément sur les dentures durcies en surface comme celles des boîtes de
vitesses ou des différentiels automobiles.
-Grippage localisé :
Il correspond à des arrachements ou des adhérences qui modifient soudain l'état d'une petite partie de
la surface des dents, 5 % par exemple. Il concerne souvent les dentures neuves ou dans l'état de poli miroir
et il peut disparaître à la longue.
Les causes de ce phénomène sont multiples : imperfection d'usinage, défaut d'alignement des
dentures, déformation en charge, passage d'une particule étrangère dans la denture, surcharge brutale, défaut
temporaire de lubrification. Dans tous les cas il y a surcharge locale, rupture du film d'huile et formation
d'une microsoudure immédiatement cisaillée.
On pense souvent, mais à tort, que ce n'est pas forcément une avarie grave ; en réalité les
arrachements s'accompagnent souvent de fissures qui partent de la surface et risquent, en s'étendant à toute
l'épaisseur de la dent, de provoquer sa rupture rapide. Sur des engrenages traités en surface, un contrôle par
ressuage est souvent utile. Par contre, les engrenages traités dans la masse présentent un risque bien
moindre.

Il est parfois possible de « réparer » les dentures pas trop sévèrement grippées en les faisant
fonctionner quelque temps avec une graisse de rodage appropriée.
- Usure modérée :
Elle est caractérisée, comme son nom l'indique, par une perte de matière plus forte que lors de
l'usure normale. Elle apparaît le plus souvent lorsque les limites de la lubrification sont atteintes, et concerne
presque tous les engrenages très chargés tournant à faible vitesse et réalisés en acier traité dans la masse. Il
est à noter que si des traces notables d'enlèvement de matière sont visibles là où se produit le glissement, au
sommet et au pied des dents, en revanche la surface primitive de fonctionnement n'est pratiquement pas
altéré. L'usure modérée peut en général être tolérée à condition d'améliorer la lubrification par
refroidissement de l'huile ou par augmentation de sa viscosité, ou encore en remplaçant la graisse par de
l'huile. Le niveau de bruit et de vibrations peut toutefois devenir inacceptable.
-Usure excessive et destructrice :
C'est un processus qui aboutit à la mise hors service des dentures. On constate une très importante
déformation des profils qui résulte de l'action, conjointe ou non, d'autres processus : abrasion, adhésion,
piqûres ...
Il va de soi qu'une usure excessive amène à une recherche approfondie de ses causes, avant tout
remplacement des organes détruits, sinon on peut être à peu près sûr qu'elle se reproduira sur les nouvelles
pièces. On s'intéressera en particulier à la nature du lubrifiant, à son onctuosité et à sa viscosité, sans oublier
son mode d'introduction dans les contacts. On examinera l'efficacité de la filtration et/ou du refroidissement,
l'étanchéité du carter. D'autres causes sont à rechercher sur les dentures elles-mêmes : choix des matériaux,
de leurs traitements, qualité du taillage, détermination des déports ...
On n'oubliera pas que parfois une mauvaise portée des dentures provient de déformations excessives
des arbres, de leurs appuis (roulements ...), voire du carter. Les dilatations différentielles sont aussi à prendre
en compte, de même que les surcharges ou encore les vibrations transmises par les organes voisins. Parfois,
c'est la conception d'ensemble de l'engrenage qu'il faudra revoir !



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