Roulements

Un roulement est un élément de machine qui guide des composants mobiles tels que des arbres, des axes ou des tables rotatives et transmet les efforts qui en résultent à la construction environnante. Des éléments roulants, c’est-à-dire des billes ou des rouleaux, roulent entre deux pistes de roulement. Comme ils roulent au lieu de glisser, le frottement reste faible, même au démarrage depuis l’arrêt. C’est ce qui distingue fondamentalement le roulement du palier lisse, dans lequel deux surfaces glissent l’une sur l’autre.

Cette page présente les types de roulements, les critères de choix et les modèles que Franke développe et fabrique.

Conception d’un roulement

Un roulement classique se compose d’une bague intérieure, d’une bague extérieure, d’éléments roulants et d’une cage. Les pistes de roulement sur lesquelles roulent les éléments roulants sont usinées dans les bagues. La cage maintient les éléments roulants à distance et empêche qu’ils ne frottent les uns contre les autres. Selon la version, des joints viennent s’ajouter pour retenir le lubrifiant dans le roulement et tenir la saleté à l’écart.

Dans le roulement à fils Franke, les bagues massives disparaissent : les éléments roulants circulent sur des fils d’acier trempé insérés dans la construction environnante. Le montage de roulement devient ainsi partie intégrante de la construction.

Types de roulements

Les roulements peuvent être classés selon trois caractéristiques : la forme des éléments roulants, la direction de charge principale et la conception. Dans la pratique, ces groupes se recoupent. Un roulement à contact oblique est par exemple un roulement à billes qui reprend simultanément des efforts radiaux et axiaux.

Selon les éléments roulants : roulements à billes et roulements à rouleaux

Les roulements à billes utilisent des billes comme éléments roulants. Le contact ponctuel avec la piste de roulement assure un faible frottement et permet des vitesses de rotation élevées. Le roulement à billes est le type de roulement le plus utilisé.

Les roulements à rouleaux utilisent des rouleaux. Le contact linéaire répartit la charge sur une plus grande surface, c’est pourquoi les roulements à rouleaux de même taille supportent des charges plus élevées. Selon la forme des rouleaux, on distingue les roulements à rouleaux cylindriques, les roulements à rouleaux coniques, les roulements à rouleaux en tonneau et les roulements à aiguilles.

Selon la direction de charge : roulements radiaux, axiaux et à contact oblique

Les roulements radiaux reprennent principalement des efforts perpendiculaires à l’axe de rotation ; un exemple typique est le roulement à billes radial. Les roulements axiaux sont conçus pour des efforts dans la direction de l’axe de rotation. Entre les deux se situent les roulements avec angle de contact, comme le roulement à contact oblique, qui reprend des charges combinées.

Pour les montages qui doivent reprendre simultanément des efforts radiaux, des efforts axiaux dans les deux sens et des moments de basculement, le roulement à quatre points de contact à une rangée de billes ou les roulements à rouleaux croisés conviennent. Dans de nombreuses applications, ces deux types remplacent une combinaison de deux roulements.

Selon la conception : roulements minces, roulements de grande dimension et roulements à fils

Les roulements minces ont une très faible section par rapport à leur diamètre et conviennent aux espaces d’installation réduits et aux grands arbres creux. Les roulements de grande dimension et les couronnes d’orientation sont des unités prêtes à monter de grand diamètre, souvent avec des trous de fixation et une denture. Le roulement à fils est une conception à part entière dans laquelle les pistes de roulement sont constituées de fils.

Comparaison des types de roulements

Choisir le bon roulement

Le roulement adapté à une application dépend de plusieurs facteurs qui s’influencent mutuellement :

• Charge : intensité et direction des efforts, moments de basculement, chocs et vibrations.
• Vitesse de rotation et dynamique : des vitesses élevées plaident pour des billes, des charges élevées à vitesse modérée pour des rouleaux.
• Précision et rigidité : précision de rotation, jeu ou précharge et déformation admissible sous charge. Plus d’informations sous tolérances de roulement.
• Espace d’installation et poids : section disponible, diamètre et exigences de poids, par exemple en robotique ou en aéronautique.
• Environnement : température, encrassement, humidité, vide ou champs magnétiques. Le matériau, le joint et la lubrification sont alors déterminants.
• Entretien et durée de vie : intervalles de lubrification, accessibilité et durée de fonctionnement requise.

Roulement standard ou roulement sur mesure ?

Pour de nombreuses applications, un roulement normalisé issu d’un catalogue suffit. Mais dès que l’espace d’installation est restreint, que le diamètre devient important, que le poids compte ou que des matériaux particuliers sont exigés, les produits de catalogue atteignent leurs limites. La construction est alors conçue autour du roulement au lieu de l’inverse.

Un roulement sur mesure est au contraire adapté à l’application : diamètre, section, matériau de la construction environnante, éléments roulants et résistance au couple. Franke développe et fabrique de tels roulements dans son programme sur mesure.

Roulements Franke : conceptions et gammes de produits

Tous les roulements Franke reposent sur le principe du roulement à fils. Les bagues de roulement en acier à ressort trempé amortissent les chocs et les vibrations et compensent les légères déformations de la construction environnante, par exemple dues aux variations de température. Le roulement fonctionne sans jeu et sa résistance au couple est réglable. Comme la construction environnante peut être conçue librement, le poids et l’espace d’installation du produit complet peuvent être nettement réduits.

Roulements à fils à intégrer

• Type LEL : roulement à billes avec pistes de roulement rectifiées pour une douceur de fonctionnement et une précision maximales, diamètre 70 à 150 mm
• Type LER : roulement à billes économique avec pistes de roulement profilées pour des vitesses de rotation et des précisions moyennes, diamètre 40 à 150 mm
• Type LEW : roulement à rouleaux avec rouleaux disposés en croix pour une rigidité élevée et des charges de moment, diamètre 150 à 400 mm
• Type LSA : roulement mince à faible épaisseur de paroi pour les espaces d’installation réduits, diamètre intérieur 3 à 15 pouces

Couronnes d’orientation prêtes à monter

• Type LVA et Type LVB : version en acier pour charges radiales, axiales et combinées, LVB avec capacité de charge plus élevée, diamètre 100 à 1 800 mm
• Type LVC : roulement à contact oblique à deux rangées en acier pour charges axiales élevées, diamètre 100 à 1 800 mm
• Type LVD : version en acier avec denture extérieure pour entraînement motorisé, diamètre 100 à 1 800 mm
• Type LVE : version en aluminium avec denture pour courroie crantée, construction légère, diamètre 100 à 1 800 mm
• Type LVG : roulement à rouleaux à contact oblique à deux rangées en aluminium avec capacité de moment élevée, diamètre 200 à 400 mm
• Type LVW : roulement à rouleaux en aluminium anodisé avec rouleaux disposés en croix, diamètre 200 à 500 mm

Tables rotatives et entraînements directs

• Type LTA et Type LTB : tables rotatives avec réducteur à vis sans fin
• Type LTD : entraînement direct sans jeu avec moteur couple sans réducteur, pour une dynamique et une précision de positionnement maximales

Tous les produits en un coup d’œil : aperçu des produits roulements

Domaines d’application des roulements

Les roulements Franke sont utilisés entre autres dans la construction mécanique, la robotique et la manutention, l’automatisation et la fabrication de semi-conducteurs, la métrologie et les techniques d’essai, la construction d’appareils, les machines d’emballage, l’intralogistique, la construction automobile, la production d’énergie, la technique de sécurité et les machines textiles. En technique médicale, les entraînements directs Franke fonctionnent dans les tomodensitomètres de fabricants renommés. Des exemples et les exigences des différents secteurs sont présentés dans l’aperçu applications des roulements.

Questions fréquentes sur les roulements

Quels sont les types de roulements ?

Les roulements sont classés selon la forme des éléments roulants en roulements à billes et roulements à rouleaux, selon la direction de charge en roulements radiaux, axiaux et à contact oblique et selon la conception par exemple en roulements minces, roulements de grande dimension et roulements à fils. Parmi les types les plus connus figurent les roulements rigides à billes, les roulements à contact oblique, les roulements à quatre points de contact, les roulements à rouleaux cylindriques, les roulements à rouleaux coniques et les roulements à aiguilles.

Quelle est la différence entre un roulement radial et un roulement axial ?

Un roulement radial reprend principalement des efforts perpendiculaires à l’axe de rotation, par exemple le poids d’un arbre. Un roulement axial est conçu pour des efforts dans la direction de l’axe de rotation. Les roulements à contact oblique et les roulements à quatre points de contact reprennent les deux directions d’effort.

Qu’est-ce qu’un roulement à fils ?

Dans un roulement à fils, les éléments roulants ne circulent pas sur des bagues massives, mais sur des fils d’acier trempé insérés dans la construction environnante. Le montage de roulement devient ainsi partie intégrante de la construction, ce qui permet de gagner de l’espace d’installation et du poids. Le principe a été développé par Erich Franke.

Comment choisir le bon roulement ?

Les facteurs déterminants sont l’intensité et la direction de la charge, la vitesse de rotation, la précision et la rigidité requises, l’espace d’installation disponible, le poids ainsi que les conditions ambiantes comme la température ou l’encrassement. Pour des exigences particulières, il est utile de se faire conseiller par un fabricant comme Franke.

Quand un roulement sur mesure est-il intéressant ?

Chaque fois qu’un roulement standard ne satisfait pas aux exigences d’espace d’installation, de poids, de diamètre ou de matériau. Un roulement sur mesure est adapté à la construction, au lieu d’adapter la construction au roulement.

Autres termes du glossaire Franke : Roulement à billes | Roulement à rouleaux | Roulement à fils | Roulements sur mesure

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