Guide de montage des roulements : méthodes et outils

Processus de montage des roulements

Vérifiez la présence de dommages ou de contamination sur chacun des composants

Avant de monter les roulements, assurez-vous qu'ils sont encore dans leur emballage d'origine afin d'éviter toute contamination. Déterminez l'orientation exacte des roulements au sein de l'ensemble à l'aide des schémas. Lorsque tout est prêt, sortez les roulements de leur emballage et inspectez-les avant de procéder au montage. Si des roulements ont été déballés à l'avance et qu'il existe un risque de contamination, lavez et séchez ces éléments avant le montage.

Vérifiez les zones de montage des roulements sur la machine ; elles aussi doivent être propres, sèches et exemptes de poussière. Lorsque l'installation de boîtiers, d'arbres ou de joints est nécessaire, assurez-vous que ceux-ci sont propres et exempts de poussière. Vérifiez que les trous de lubrification et les filetages ne présentent aucune trace de substances provenant d'anciens ensembles.

Remarque : il se peut que les roulements neufs soient recouverts d'un agent de conservation. Dans la plupart des cas, il n'est pas nécessaire de nettoyer ce dernier si la partie extérieure et les surfaces de l'alésage ont été essuyées au préalable. Cependant, il est impératif de vérifier que le lubrifiant utilisé est compatible avec l'agent de conservation. Si ce n'est pas le cas, lavez et séchez le roulement avant le montage. Cela ne s'applique pas aux roulements dotés de joints et de protections.

Lorsque toutes ces opérations ont été effectuées, vous pouvez entamer la seconde étape du processus.

Vérifiez les tolérances de tous les éléments de l'ensemble

Les tolérances dimensionnelles et géométriques des pièces de l'ensemble doivent être vérifiées avant le montage, car les performances des roulements peuvent être grandement diminuées par le choix de composants associés non adaptés. Les tolérances des roulements sont définies pas des classes de tolérance, décrites par les normes ISO 492 (roulements radiaux) et ISO 199 (butées). Ces classes sont importantes car elles influent sur les applications des roulements.

Comme vous le savez peut-être, la tolérance d'un roulement fait référence à trois aspects de précision : la précision dimensionnelle extérieure, la précision d'usinage et la précision de fonctionnement. La précision dimensionnelle indique les dimensions extérieures du roulement, telles que le diamètre d'alésage, le diamètre extérieur, ainsi que les largeurs des bagues intérieure et extérieure. Ce paramètre est primordial pour déterminer l'ajustement de l'arbre et du boîtier dans l'ensemble de roulement.

La précision d'usinage indique la précision du processus de fabrication. Son rôle est déterminant dans le choix des tolérances des arbres et des boîtiers. Ce paramètre mesure les différences de dimensions lorsque deux roulements font l'objet d'une comparaison (par exemple, les différences de largeur des bagues intérieure et extérieure).

La précision de fonctionnement (ou battement) mesure le battement radial et axial des bagues intérieure et extérieure, le battement latéral de la bague intérieure, ainsi que le battement du diamètre extérieur de la bague extérieure. Ce paramètre est essentiel pour minimiser les vibrations et les défauts d'alignement dans un ensemble.

Remarque : pour les applications nécessitant une rotation et une vitesse de fonctionnement modérées, les roulements de classe de tolérance Normale sont un choix judicieux. Toutefois, pour les applications nécessitant une plus grande précision, il est préférable d'opter pour un roulement doté d'une classe de tolérance de plus grande précision. Une classe de tolérance 6 offre une précision moindre qu'une classe de tolérance 4, tandis qu'une classe de tolérance Normale est moins précise qu'une classe de tolérance 6. La classe de tolérance d'un roulement doit être sélectionnée selon les conditions d'application des paramètres mentionnés précédemment.

Les performances optimales d'un roulement dépendant de la conformité des ajustements des bagues, les ajustements doivent être sélectionnés avant le montage du roulement. Les bagues doivent être bien fixées à l'ensemble, sans être trop serrées. Le jeu interne du roulement varie en fonction de l'application. Ainsi, le jeu doit être adapté selon les ajustements. Cela signifie qu'en plus du contrôle des tolérances, vous devez également vous assurer que le roulement présente un jeu correct et que les ajustements ne sont ni trop lâches, ni trop serrés.
 

Méthodes de montage des roulements

Avant de procéder au montage des roulements, assurez-vous de porter l'équipement de protection individuelle (EPI) adéquat afin d'éviter toute blessure ou contamination du produit. Des gants, des chaussures et des lunettes de protection permettent non seulement d'améliorer la sécurité des travailleurs, mais aussi d'éviter la contamination des roulements par des particules étrangères.

L'EPI est primordial lors de la manipulation de roulements chauds ou huileux ; pensez à consulter notre guide sur la protection des mains et des bras si vous souhaitez obtenir des conseils sur le choix de gants de sécurité adéquats pour votre entreprise.

Le choix de la méthode de montage dépend du type de roulement et des ajustements. Le montage des roulements à alésage cylindrique s'effectue le plus souvent en pressant ces derniers sur les arbres ou en les chauffant (car cela augmente le diamètre). Les roulements à alésage conique peuvent être montés directement sur les arbres coniques ou cylindriques, à l'aide de manchons coniques.

Montage des roulements à alésage cylindrique

La bague intérieure doit être montée en premier sur les roulements à alésage cylindrique. Cependant, lorsque le roulement est indissociable, l'ajustement le plus serré doit être installé en premier. Si la bague est démontable, alors la bague intérieure doit être montée séparément.

Dans les deux cas, le montage peut être effectué mécaniquement (cette procédure est alors appelée "montage à froid") ou en chauffant le roulement avant montage ("montage à chaud"). Une troisième méthode appelée "montage hydraulique" est principalement utilisée pour les roulements de grande taille.

Les petits roulements (ceux de moins de 80 mm de diamètre) peuvent faire l'objet d'un montage mécanique (à froid) ou d'un montage à chaud. La méthode la plus courante reste néanmoins celle par pression mécanique ou hydraulique. La méthode d'ajustement de la presse consiste à placer un outil de montage sur la bague intérieure, puis à presser lentement le roulement contre l'arbre jusqu'à ce que le bord de la bague intérieure appuie contre l'arbre.

Attention : l'outil de presse ne doit en aucun cas être placé sur la bague extérieure, sous peine d'endommager le roulement. Avant de procéder au montage, il est recommandé d'appliquer de l'huile sur la surface de l'arbre afin de faciliter l'insertion.

Si aucune presse n'est disponible, les petits roulements peuvent être montés à l'aide d'un marteau et d'un outil de montage, tel qu'un manchon de montage à face plane. Ceci garantit une répartition uniforme de la force sur toute la circonférence de la bague et permet de réduire le risque d'endommager le roulement.

Cette méthode est à privilégier lorsque les roulements nécessitent un ajustement serré, mais ne doit en aucun cas être utilisée pour les roulements de grande taille. L'outil de montage doit toujours être placé sur la bague intérieure. Pour les roulements indissociables qui nécessitent un ajustement serré, l'outil de montage est placé sur les deux bagues. Celles-ci sont alors ajustées simultanément à l'aide d'une presse hydraulique ou d'une vis.

Le montage à froid des roulements à rotule à alésage cylindrique requiert l'utilisation d'une bague de montage intermédiaire permettant d'éviter tout mouvement de la bague extérieure lorsque le dispositif est inséré dans le boîtier.

Les roulements présentant un diamètre compris entre 80 et 200 mm sont considérés comme des roulements de taille moyenne, tandis que ceux dotés d'un diamètre supérieur à 200 mm sont classés dans la catégorie des grandes tailles. Le montage à chaud est recommandé pour ces deux catégories. Le montage à chaud des roulements à alésage cylindrique est uniquement utilisé pour les petits roulements lorsque ceux-ci nécessitent un ajustement serré. Le montage à chaud est toutefois préconisé pour les roulements de grande taille.

En général, ces derniers ne peuvent pas être montés sans avoir été chauffés car leur installation requiert une force très importante. La température peut varier selon le type de roulement et le fabricant. Par exemple, pour les roulements SKF, les températures de chauffe recommandées sont de 80 °C pour les roulements protégés (dotés de protections ou de joints) et de120 °C pour les roulements ouverts. La méthode de montage à chaud peut engendrer un risque de surchauffe locale sur les roulements. C'est pourquoi SKF recommande l'utilisation d'un dispositif électrique de chauffage par induction afin de répartir de façon uniforme la température de chauffe. Grâce à cette méthode, le roulement est préchauffé afin de dilater la bague intérieure et donc d'en faciliter le montage.

D'autres méthodes, telles que le chauffage du roulement dans un bain d'huile, peuvent également être employées. Elles présentent cependant un risque de contamination accru. En cas d'utilisation de plaques chauffantes, les roulements doivent être retournés à plusieurs reprises. Il est donc recommandé de placer une bague entre la plaque et le roulement afin d'éviter tout risque de dommage. Pour les roulements protégés, assurez-vous par ailleurs que les joints ne sont pas en contact direct avec la plaque.

Montage des roulements à alésage conique

Les roulements à alésage conique sont montés sur un arbre conique ou cylindrique à l'aide d'un manchon de serrage ou de démontage. Cette procédure se fait toujours à l'aide d'un ajustement serré, le degré de serrage étant défini par la distance de déplacement du roulement vers une portée conique.

Les petits roulements dotés d'un alésage de diamètre inférieur à 80 mm peuvent être dirigés vers une portée à l'aide d'un outil d'ajustement de roulement ou d'un écrou de serrage. Une clé à ergot ou une clé de frappe peuvent être utilisées sur les roulements montés grâce à un manchon de serrage. Pour ceux montés à l'aide d'un manchon de démontage, les meilleures options sont les outils d'ajustement de roulement ou les écrous.

La clé de frappe constitue le meilleur outil à utiliser pour les roulements de taille moyenne à alésage conique. Les méthodes d'entraînement et d'injection d'huile sont également possibles. Ces deux dernières techniques s'appliquent également aux roulements de grande taille. Pour les roulements dont le diamètre d'alésage est supérieur à 200 mm, il est conseillé d'utiliser des écrous hydrauliques. Le cas échéant, SKF recommande l'emploi d'arbres et de manchons pourvus de rainures et de canaux pour la méthode d'injection d'huile.

Le montage des roulements de grande taille à l'aide d'écrous hydrauliques s'applique aux portées coniques ainsi qu'aux manchons de serrage et de démontage. L'écrou hydraulique est placé sur une partie filetée de l'arbre ou sur le filetage du manchon. Il appuie contre la bague intérieure du roulement ou contre l'arbre. Lorsque l'huile est pompée dans l'écrou hydraulique, le piston se déplace selon un certain axe, dirigeant ainsi la bague intérieure vers le cône pour un montage sûr et précis.

Pour la méthode d'injection d'huile (ou méthode hydraulique), également utilisée pour les roulements de grande taille à alésage conique, de l'huile sous haute pression est injectée entre le roulement et la portée via les rainures et les canaux. Cette huile forme une pellicule entre les deux surfaces, réduisant ainsi la friction et facilitant le montage. Veuillez toutefois noter que pour cette procédure, les rainures et les canaux doivent être déjà en place et faire partie intégrante de l'arbre. Dans le cas contraire, il est nécessaire d'usiner les rainures de lubrification, les canaux d'alimentation et les raccordements filetés de l'arbre ou du manchon avant de procéder à l'injection d'huile.
 

Aperçu des méthodes de montage des roulements

Outils de montage des roulements

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