Les différents types de roulements

Pièce discrète discrète, mais vitale, le roulement participe à la performance des machines et du montage auxquels il est associé et influence grandement leur comportement. Ainsi aujourd’hui, le roulement est l’une des pièces mécaniques les plus répandues, car sa technologie facilite presque tous les types de mouvement et parce qu’il contribue à réduire les frottements.

Les principales fonctions des roulements et des paliers sont en effet de supporter et de centrer les arbres de machines, de diminuer la friction absorbée, et de transmettre les charges à différentes vitesses et températures de fonctionnement.

Selon alors les applications, il existe différents types de roulements possibles, du très répandu roulement à billes à la butée à rotule sur rouleaux, en passant les différents types de roulements à bille, à contact radial, à contact oblique, à trois ou quatre points de contact, à une ou deux rangées de billes, avec billes en céramique ou encore les roulements à rouleaux cylindriques, coniques, à une ou plusieurs rangées de rouleaux, à rouleaux croisés… Le choix devra se faire par rapport aux paramètres de l’application et les besoins de montage.

En règle générale, les roulements sont constitués de deux bagues munies d’un chemin de roulement, des éléments roulants sous la forme de rouleaux ou de billes, et d’une cage qui maintient les éléments roulants espacés et assure leur guidage en rotation.

La bague extérieure et la bague intérieure sont souvent faites d'acier trempé et sont rectifiées selon des normes standard pour garantir une capacité de charge élevée et une longue durée de vie en fonctionnement. Toutefois pour certains types de roulements spécifiques, les bagues peuvent être conçues dans d’autres matériaux tels que la céramique et les matières plastiques. Bien que ces dernières ne résistent pas à des températures élevées, elles ont l’avantage d’être beaucoup plus légères que l’acier. Elles présentent par conséquent un intérêt incontestable pour différentes applications, dans l’aérospatial par exemple.

En polyamide, en acier, en laiton, en plastique, en alliage… la cage, elle, a pour rôle de maintenir les éléments roulants à une distance appropriée les uns des autres et d'éviter un contact immédiat entre les éléments roulants pour diminuer la chaleur et le frottement. La cage sert aussi à retenir la graisse afin d'assurer une bonne lubrification.

Ce sont les éléments roulants qui vont en partie distinguer les types de roulement. Les éléments roulants peuvent en effet être des billes, des rouleaux coniques, cylindriques, sphériques ou des aiguilles. Ils sont généralement fabriqués en acier haute pureté au chrome. D’autres matériaux peuvent également être utilisés tels que la céramique. Les éléments roulants circulent sur les chemins de roulement des bagues intérieures et extérieures ; ils sont maintenus espacés et sont guidés par la cage.

Les roulements sont capables de transmettre des charges radiales (suivant le rayon), axiales (suivant l’axe) ou bien comme souvent, des charges dites combinées (à la fois des charges radiales et axiales).

Roulements à billes à contact radial

C’est le type de roulement à billes le plus utilisé dans le monde, car ces roulements présentent le meilleur rapport performance / prix. Il en existe à une et à deux rangées de billes. Conçus pour supporter essentiellement des charges radiales, ils supportent également des charges axiales grâce à la profondeur des chemins de roulement 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 roulement 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 donc 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 à billes 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).

Butées à Billes

Les butées à billes sont constituées de deux bagues (rondelles) munies de chemins de roulement pour le guidage des billes. Les butées à billes ont été conçues pour supporter exclusivement les charges axiales dans une direction, ce qui signifie qu’elles ne peuvent positionner l’arbre axialement que dans une seule direction.

Roulements à rouleaux cylindriques

Ce type de roulement se caractérise par une ligne de contact entre les éléments roulants et les bagues intérieure/extérieure, ce qui a pour effet d’optimiser la répartition des charges sur une large surface. Grâce à une telle conception, les roulements à rouleaux cylindriques possèdent une capacité de charge radiale très élevée. En fonction de leur type de construction, ils sont également capables de supporter des charges axiales modérées.

Roulements à rouleaux coniques

Ils présentent les mêmes principes que les billes à contact oblique. Les rouleaux ont une forme conique. Tous les cônes des bagues et des rouleaux ont un même sommet. Ces roulements peuvent 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.

Roulements à rouleaux sphériques

Ces roulements affichent une très grande robustesse, ils sont capables de compenser les défauts d’alignement entre l’arbre et le logement et sont également capables de supporter des charges radiales élevées et des charges axiales modérées.

Roulements à aiguilles

Ces types de roulements sont une déclinaison du roulement à rouleaux cylindriques dont les éléments roulants se caractérisent par leur forme longue et fine rappelant des aiguilles. Ils présentent une capacité de charge élevée et supportent uniquement des forces radiales.