Types de roulements : fonctionnement, pièces et applications

Dans cet article, vous apprendrez sur les roulements : leur fonctionnement, la classification, les différents types, les applications et plus.

Roulements et leurs types

Généralement, toutes machines ont des supports pour arbres tournants : le dispositif support est un roulement. En d'autres termes, un roulement est un élément de machine qui contraint les mouvements relatifs et réduit le frottement entre pièces mobiles.

Le roulement supporte, guide et retient l'élément mobile. C'est un membre fixe qui supporte la charge.

La partie de l'arbre supportée par le roulement est appelée le palier (journal), membre mobile. Les roulements sont classés selon le type d'opération qu'ils effectuent :

• Mouvements autorisés, ou
• Directions des charges ou forces appliquées aux pièces

Applications courantes :

1. Arbres en atelier
2. Broches de machines-outils : tour, perceuse, fraiseuse, etc.
3. Vilebrequins de moteurs, essieux d'automobiles, etc.

Classification des roulements

Trois classifications principales selon la direction de charge :

1. Palier lisse ou roulement radial (Journal or radial bearing)
2. Palier de butée / pivot (Footstep bearing)
3. Butée ou roulement de butée (Thrust or collar bearing)

• Un palier radial soutient l'arbre perpendiculairement à son axe.

• Un palier de pivot soutient l'arbre parallèlement à son axe, l'extrémité reposant sur la surface du palier.

• Une butée soutient l'arbre soumis à une poussée axiale.

Les surfaces sont généralement planes ou cylindriques. Elles peuvent être en surfaces métalliques non ferreuses (coussinets/bagues) ou en chemins de roulement en acier trempé supportés par billes ou rouleaux. Premier cas : paliers lisses (bush bearings). Second : roulements à billes ou à rouleaux.

Types de roulements

Voici les différents types de roulements :

1. Palier lisse (Bush Bearing)
2. Butée (Thrust Bearing)
3. Palier de pivot (Foot Step Bearing)
4. Roulement de contact roulant / anti-friction (Rolling contact / Anti-friction Bearing)
5. Roulement à billes (Ball bearing)
6. Roulement à rouleaux (Roller bearing)
7. Palier lisse (Plain bearing)
8. Roulement linéaire (Linear bearing)
9. Roulement fluide (Fluid bearing)
10. Roulement magnétique (Magnetic bearing)
11. Roulement à bijou (Jewel bearing)
12. Roulement à flexion (Flexure bearing)

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#1 Paliers lisses (Bush Bearings)

Le type le plus simple : bloc en fonte + coussinet en laiton ou métal blanc. Base du bloc percée pour boulons de fixation.

Au sommet : alésage contre-percé pour trou d'huile traversant bloc et coussinet → lubrification arbre/coussinet. Pour arbres à charges légères, vitesses lentes. Arbre introduisible et retirable aisément.

Action de frottement entre surface externe de l'arbre et surface interne du palier. Frottement minimisé par film d'huile. Pour arbres de transmission, graissage par anneau souvent le plus sûr et efficace en conditions ordinaires.

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#2 Butées (Thrust Bearings)

Dans une butée, la pression est axiale. Axe de l'arbre vertical ou horizontal. Si vertical → butée = palier de pivot. Si horizontal → butée = roulement à rouleaux.

#3 Palier de pivot (Foot Step Bearing)

Type simple pour arbre vertical. Bloc en fonte + coussinet en métal blanc. Extrémité inférieure de l'arbre repose sur disque acier à siège concave.

Disque empêché de tourner avec l'arbre par goupille engageant bloc et disque. Coussinet empêché de tourner par ergots à son col sous la collerette.

Inconvénient principal : lubrification efficace difficile. Pour arbres lents, charges légères. Arbres verticaux rares en transmission puissance ordinaire. Mais fréquents en tours de machines-outils, machines textiles, etc.

#4 Roulements de contact roulant / anti-friction

Surface lisse arrondie roule sur surface similaire mieux qu'elle ne glisse. Phénomène exploité : billes ou rouleaux en acier chromé dur dans cages spéciales → frottement faible.

Mouvement entre arbre et surface de palier = roulement pur. Frottement de roulement << frottement de glissement → roulement anti-friction.

Caractéristique majeure : très faible frottement au démarrage, identique en marche. Idéal pour machines à démarrages/arrêts/redémarrages fréquents.

#5 Roulement à billes (Ball Bearing)

Les plus courants. Série de billes entre deux bagues annulaires (bagues intérieure/extérieure). Bague interne mobile, externe fixe. Très faible frottement mais capacité de charge limitée (petite surface de contact billes/bagues).

#6 Roulement à rouleaux (Roller Bearing)

Maintiennent alignement précis sur longue durée, supportent charges lourdes ponctuelles. Adaptés aux démarrages/arrêts fréquents.

Contact ligne avec les bagues (vs contact ponctuel billes) → capacité de charge supérieure. Éléments roulants cylindriques au lieu de billes.

#7 Palier lisse (Plain Bearing)

Type le plus simple : surface de palier seule, pas d'élément roulant. Pour mouvements : rotation, glissement, va-et-vient, oscillation.

Palier fixe, palier (journal) glisse sur surface interne. Manchette sur arbre, ajustée dans alésage. Moins chers, compacts, légers. Capacité de charge élevée.

#8 Roulement linéaire (Linear Bearing)

Composants roulants réduisant frottement entre systèmes mobiles en mouvement rectiligne. Glissent en ligne droite, supportent charges importantes avec grande facilité en mouvement linéaire.

Contrôle de vitesse plus précis que autres roulements, charges et rigidité élevées. Pas de lubrification ni maintenance. Adaptés : machines d'emballage, agroalimentaire.

#9 Roulement fluide (Fluid Bearing)

Type spécial : gaz ou liquide sous pression supporte la charge et élimine le frottement. Remplace paliers métalliques à durée de vie courte.

En plus de réduire bruit et vibrations, utilisés pour machines à hautes vitesses et charges. Coût initial plus élevé mais durée de vie longue en conditions difficiles compense.

#10 Roulement magnétique (Magnetic Bearing)

Lévitation magnétique pour maintenir l'arbre centré sans contact physique. Usure nulle, limite le mouvement relatif maximal.

Modifie la conception d'arbre : position auto-réglée selon centre de masse. Avantages pour compresseurs, centrifuges, turbines haute vitesse, etc.

#11 Roulement à bijou (Jewel Bearing)

Similaires aux paliers lisses : broche métallique dans trou de bijou. Trou généralement torique, légèrement > diamètre arbre. Bijoux en corindon minéral : saphir ou rubis synthétiques.

Applications industrielles et équipements de précision : faible frottement, longue vie, précision dimensionnelle essentielle. Principalement montres mécaniques.

#12 Roulement à flexion (Flexure Bearing)

Permet un ou plusieurs degrés de liberté angulaire. Souvent partie d'un mécanisme de compliance. Même rôle que roulements conventionnels ou charnières pour compliance angulaire.

Pas de lubrification, frottement très faible. Simples, peu coûteux. Petits, légers, réparables avec outils spécialisés.

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Conclusion

Nous espérons avoir clarifié les roulements. Pour toute question sur les types de roulements, contactez-nous ou commentez.

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