Les jeux dans les roulements à billes

DÉFINITION

Radial 
Le jeu radial est en fait le jeu entre la bague intérieur et la bague extérieure d’un roulement à billes. Plus précisément il se calcule ainsi : Le diamètre de chemin de billes de la bague extérieure moins le diamètre de chemin de billes de la bague intérieure moins (2 x le diamètre de la bille). Le jeu radial d’un roulement ne doit pas être confondu avec le grade de tolérance car ils ne sont pas dépendants ni similaires.

radial
Radial clearance

 

Axial

Le jeu axial est égal au déplacement total de la bague extérieure par rapport à la bague intérieure dans la direction de l’axe du roulement, lorsque celle-ci est poussée alternativement vers la droite, puis vers la gauche. Le jeu axial est approximativement 10 fois plus grand que la valeur du jeu radial.

Axial clearance

 

LE JEU AVANT ET APRÈS LE MONTAGE

Le jeu radial est un élément important et à ne pas négliger lors du choix d’un roulement à billes. Le jeu radial d’un roulement à billes avant son montage est appelé le jeu radial « initial ». Le jeu de fonctionnement (ou le jeu axial résiduel) est le jeu restant lorsque le roulement est monté dans son logement et sur son axe. Il doit normalement y avoir un petit jeu résiduel afin de minimiser le glissement des billes et de réduire le jeu axial final. Une définition et sélection correcte du jeu radial peut éviter une usure prématurée du roulement et réduire les jeux indésirables.

POURQUOI CHOISIR LE BON JEU EST SI IMPORTANT?

Parce que plusieurs choses peuvent affecter le jeu radial lors du processus de montage du roulement dans son logement et/ou sur son arbre. Lors d’un assemblage par interférence (ou par pressage), le diamètre de l’arbre est légèrement plus grand que l’alésage du roulement. Ce procédé d’assemblage étire donc la bague intérieure et rend son diamètre plus grand. Ce type d’assemblage par interférence peut mener à une réduction du jeu radial allant jusqu’à 80% selon les cas. Le même phénomène peut se produire lorsqu’un roulement est pressé dans un logement menant à une réduction du jeu radial due à la déformation de la bague extérieure. Une différence de température entre les arbres, logements et roulements peut aussi être un problème. Si la bague intérieure du roulement est plus chaude que la bague extérieure, elle va se dilater et entraîner une réduction du jeu radial. La rugosité des surfaces de chassage est également un élément crucial, plus l’état de surface des pièces (arbres et logements) est bon (par ex.N5 ou Ra 0.4), plus le jeu radial sera impacté négativement et inversement si les états de surface sont mauvais.

COMMENT CHOISIR? 

Dans la plupart des cas, il est préférable de choisir un jeu radial standard car ces séries de roulements sont disponibles rapidement sur le marché et peuvent, dans certains cas être moins chers qu’une solution sur mesure. Il existe cependant des conditions de montage et de fonctionnement qui ne permettent pas d’utiliser des jeux standards et qui nécessitent des jeux radiaux spéciaux. Un jeu radial résiduel faible est un bon choix lorsque l’on souhaite obtenir une meilleure rigidité du système et une précision de rotation élevée si la charge sur le roulement est purement radiale. Ces jeux réduits peuvent également servir pour des applications ou le bruit doit être le plus faible possible et pour les applications où les vibrations doivent être minimes, c’est d’ailleurs la raison pour laquelle nous retrouvons souvent des roulements avec des jeux MC3 dans les petits moteurs électriques. Cependant, dans d’autres applications, un faible jeu radial peut être fortement indésirable. Si la charge axiale est grande, un grand jeu radial sera préférable car il augmente la capacité de charge axiale d’un roulement à billes. Aussi, un roulement au grand jeu radial peut mieux accepter les erreurs d’alignement entre l’arbre et le logement et se montre également plus à l’aise avec les grosses charges et les chocs.

SURMOULAGE

Lorsqu’un roulement à billes est surmoulé avec du plastique, la définition d’un jeu radial assez grand pour supporter les contraintes dues au processus et au retrait est très importante. Lorsqu’un roulement à billes complet est placé dans un moule d’injection afin d’y être surmoulé, la pression d’injection appliquée par la machine est en partie supportée par le roulement. La bague extérieure est donc contrainte et son diamètre se réduit sous la force appliquée quasi uniformément. Si le jeu radial du roulement à billes n’est pas assez grand, les chemins de billes (pistes de roulement) peuvent être marqués par les billes et le jeu résiduel peut devenir nul. Après le surmoulage, un phénomène physique appelé « le retrait » est également à prendre en considération car selon l’épaisseur des bagues, le jeu peut également en être réduit.

surmoulage
Forces exercées lors du surmoulage d’un roulement

 

GRAND JEU ≠ BASSE QUALITÉ

Finalement, le jeu radial n’a rien en commun avec le grade de précision ou la classe de tolérance. Souvent, les gens pensent qu’un roulement à billes avec un jeu radial important est de mauvaise qualité et qu’afin de résoudre ce problème, il suffira de choisir une classe de qualité supérieure. Alors que la classe de qualité ne définit pas le jeu du roulement. Il suffit de changer le jeu radial ou de modifier les ajustements dans les arbres/logements afin d’obtenir le jeu radial résiduel souhaité (pré-contraindre axialement le roulement peut également être une solution). Donc, utiliser une classe de précision plus élevée ne veut pas dire réduire le jeu axial. Vous pouvez avoir un roulement de classe P4 (ABEC7) avec un grand jeu radial initial et un roulement de classe P0 (ABEC1) avec un jeu radial initial très petit.

 

Nous espérons avoir répondu à certaines interrogations avec cet article inspiré de la littérature spécifique aux roulements à billes. Si vous deviez avoir plus de questions à ce sujet, n’hésitez pas à nous contacter ou à commenter cet article. Notre team technique se fera un réel plaisir de vous aider dans vos choix.

12 réflexions sur “Les jeux dans les roulements à billes

  1. Bonjour,

    J’aimerais savoir pourquoi il est préférable d’avoir un jeu radial réduit pour avoir une meilleure précision de rotation puisque la charge radiale annule le jeu ?

    Merci

    1. Bonjour,
      Dans le cas d’un roulement avec un axe horizontal et d’une charge verticale, on peut en effet admettre que “la charge radiale annule le jeu”.
      Cependant, dans la réalité, il y a souvent un cas de charge combiné dans plusieurs directions, généré par l’effort extérieur ou par les vibrations du système. De ce fait, la précision de guidage est légèrement diminuée et l’axe de rotation peut se déplacer dans l’espace de quelque µm. Le jeu angulaire est également augmenté.

  2. Salut,
    Je souhaiterai connaitre dans quelles applications on monte un roulement à jeux c1 , c2, c3 ,c4 ou c5, aussi comment on définit quantitativement ces jeux.

    salutations.

    1. Bonjour Kamel.

      En règle générale, on cherche à obtenir un jeu radial résiduel compris environ entre 2 et 15µm une fois que le roulement est assemblé, afin de maximiser la précision de guidage, la durée de vie et limiter le couple de frottement.
      Pour des applications spécifiques, on peut le diminuer plus par exemple pour supprimer tout jeu. On peut aussi l’augmenter par exemple pour supporter des désalignements plus importants.

      Le jeu radial résiduel est le jeu qui reste dans le roulement après montage. Il se calcule en fonction des tolérances, de la géométrie, des matériaux et des rugosités.

      • Si l’anneau extérieur est chassé dans un logement, le jeu radial résiduel est diminué par rapport au jeu initial.
      • Si l’anneau intérieur est chassé sur un axe, le jeu radial est également diminué.

      Voilà encore un lien qui pourra vous aider: https://www.jesa.com/fr/documentation/documentation-technique/jeux-internes/

  3. Bonjour
    Aujourd hui j ai recu un roulement 6009 2rs c3 au lieu d un standard
    Est ce que je peux utiliser le c3 sachant que c est pour une boite a vitesse de quad
    Merci d avance

    1. Bonjour,
      Difficile de se prononcer avec certitude sans connaître la fonction exacte du roulement dans la boîte à vitesse. Le roulement en C3 aura un peu plus de jeu que le CN (jeu normal), et ceci également en axial ou en jeu angulaire. Le guidage sera un peu moins précis.
      Pour cette taille, le jeu radial C3 = 18-36µm, le jeu normal CN = 6-23µm. La différence est relativement faible et l’impact sera limité, mais en cas de doute nous vous conseillons de contacter le fabriquant du quad pour vous assurer que vous n’allez pas endommager la boîte.

    1. Bonjour Farid,
      Pour pouvoir vous répondre, nous avons besoin de connaître l’application du roulement. En général, si un roulement avec un jeu C3 a été utilisé, il faudrait le remplacer par le même. Mais cela peut dépendre de l’application.
      Dans l’attente de vos précision, bon week-end à vous.

  4. Bonjour,
    j’ai reconditionné un moteur de moto suzuki 125 vanvan 4 temps avec des roulements C3 alors que les roulements d’origine sont standard (par ignorance des classes de roulements)
    Après 20 km seulement, gros bruit de moulin a café. Je re-démonte le moteur et je découvre un roulement de l’arbre primaire littéralement “explosé” billes cassées, bagues détruites (roulement 15X32X9).
    Le fournisseur me dit que cela peut être du au jeu des roulements C3. est-ce plausible, après si peu d’utilisation?
    Je précise que j’avais remonté les roulements après passage au congélateur, chauffage des carters au pistolet thermique et montage avec comme appui les anciens roulements, centrage par une douille et légers coups de masse. (aurais pu ainsi détériorer le roulement?

    1. La différence de jeu est très petite entre la version CN (3-18µm) et C3 (11-25µm) pour cette taille de roulement. Ce qui ne doit pas entraîner une baisse de la durée de vie significative. Une vibration pourrait être ressentie, mais cela s’arrête à ça. Voici quelques éléments qui peuvent aider à déterminer les raisons de casses : type de roulement différent de celui d’origine, montage du roulement sur l’axe (attention à appuyer sur la bonne bague, sinon marquage du roulement), si roulement graissé, voir le type de graisse.
      Lorsque l’on chasse le roulement dans le carter, il faut bien appuyer sur la bague extérieure et sur la bague intérieure lorsque l’on chasse sur l’axe.
      Idéalement, il faudrait presser plutôt qu’utiliser la masse.

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