Dans le domaine de l'exploitation et de la maintenance des équipements, le grippage soudain des roulements, les bruits anormaux fréquents ou l'usure prématurée sont des problèmes courants qui prennent souvent le personnel de maintenance par surprise et provoquent des interruptions inattendues de la production. Lorsqu’on recherche la cause profonde de ces pannes, on découvre souvent que le problème réside dans un détail facilement négligé : le jeu des roulements. Contrairement au malentendu selon lequel « le jeu est un défaut », il s'agit en fait d'un « espace de respiration » soigneusement conçu dans la fabrication des roulements, qui joue un rôle décisif dans la stabilité, la durée de vie et l'efficacité opérationnelle des roulements.
Qu’est-ce que le jeu des roulements exactement ?

Pour faire simple, le jeu du roulement fait référence à la petite distance mobile entre la bague intérieure et la bague extérieure d'un roulement. Plus précisément, lorsque l'une des bagues de roulement (soit la bague intérieure, soit la bague extérieure) est fixée en position, la distance maximale sur laquelle l'autre bague peut se déplacer librement dans la direction radiale (appelée jeu radial) ou la direction axiale (appelée jeu axial) est le jeu du roulement. Bien que cet écart soit généralement mesuré en micromètres et semble négligeable, il constitue la « bouée de sauvetage » pour le fonctionnement fluide et fiable des roulements, affectant directement le frottement, l'échauffement, les vibrations et le bruit du roulement pendant le fonctionnement.

Trois formes de jeu de roulement et leurs caractéristiques

Le jeu des roulements n’est pas une valeur fixe ; il évolue de manière dynamique tout au long du cycle de vie du roulement, principalement sous trois formes :

1. Jeu d'origine : également connu sous le nom de jeu d'usine, il fait référence au jeu initial du roulement lorsqu'il quitte l'usine, qui est défini par le fabricant selon les normes de conception et les scénarios d'application. À ce stade, le roulement n’est soumis à aucune force extérieure ni influence de température et le jeu est dans son état d’origine.

2. Jeu monté : une fois le roulement ajusté à force sur l'arbre et le boîtier de roulement, en raison de l'ajustement serré entre le roulement et l'arbre, ainsi qu'entre le roulement et le boîtier, la bague intérieure sera élargie ou la bague extérieure sera comprimée, ce qui entraînera une certaine réduction du jeu d'origine. L'ampleur de la réduction est liée à la tolérance d'ajustement serré et aux propriétés du matériau du roulement.

3. Jeu de fonctionnement : Il s'agit du jeu dynamique du roulement pendant le fonctionnement réel. Pendant le fonctionnement de l'équipement, le roulement sera affecté par deux facteurs clés : la charge et l'augmentation de la température. La charge provoquera une déformation élastique des éléments roulants et des chemins de roulement du roulement, réduisant encore le jeu ; l'augmentation de la température causée par le frottement pendant le fonctionnement entraînera une dilatation thermique des composants du roulement, ce qui modifiera également le jeu. L'état de fonctionnement idéal est de maintenir un petit jeu positif : si le jeu est trop petit, le roulement sera trop serré, ce qui entraînera un frottement excessif, une augmentation rapide de la température, une usure accélérée et même un grippage ; si le jeu est trop grand, le roulement sera trop lâche, provoquant des vibrations, du bruit et une charge d'impact accrue sur les éléments roulants, ce qui réduira également la durée de vie du roulement.

Comment faire correspondre avec précision le jeu des roulements ? Les principaux enjeux des conditions de travail

Le choix du jeu des roulements ne peut pas être arbitraire ; elle doit être étroitement adaptée aux conditions réelles de fonctionnement de l'équipement. Différents groupes de dégagements sont conçus pour s'adapter à différents scénarios d'application, et la classification commune est la suivante :

- Groupe standard (CN/Groupe 0) : il s'agit du groupe de dégagement le plus largement utilisé, adapté à la plupart des scénarios industriels généraux, tels que les équipements de transmission ordinaires, les ventilateurs, les pompes et les moteurs à usage général. Il atteint un équilibre parfait entre les performances des roulements et le coût et peut répondre aux exigences de base d'un fonctionnement stable de la plupart des équipements sans précision particulière ni conditions de travail difficiles.

- Petit groupe de dégagement (C2) : spécialement conçu pour les scénarios d'application de haute précision qui nécessitent un contrôle strict du mouvement de l'arbre, tels que les broches de machines-outils de précision, les instruments de mesure de précision et les équipements rotatifs à grande vitesse. Le petit jeu peut supprimer efficacement le faux-rond axial et radial de l'arbre, garantir la précision de positionnement et de rotation de l'équipement et éviter les erreurs causées par le jeu lors d'un fonctionnement de haute précision.

- Grands Groupes de Dégagement (C3/C4) : C'est un « outil tranchant » pour faire face aux conditions de travail difficiles. Le jeu C3 convient aux applications dans lesquelles la différence de température entre les bagues intérieure et extérieure du roulement est importante pendant le fonctionnement, l'ajustement serré est serré ou le couple de démarrage doit être réduit ; Le jeu C4 a une valeur plus grande que C3, ce qui convient aux conditions de travail plus extrêmes, telles que les équipements à haute température, les systèmes de transmission à charge lourde et les équipements fonctionnant dans des environnements à basse température (où le retrait du matériau réduira le jeu).

Conseil spécial pour une application pratique

Pour les roulements rigides à billes, qui constituent le type de roulements le plus utilisé dans la production industrielle, le jeu C3 est généralement recommandé dans les applications de moteurs industriels (à l'exclusion des moteurs de petite taille). La raison en est que les moteurs industriels génèrent une certaine quantité de chaleur lors d'un fonctionnement à long terme et que la dilatation thermique de la bague intérieure du roulement (qui est étroitement adaptée à l'arbre du moteur) consommera une partie du jeu du roulement. Si le jeu initial est trop petit, le jeu de fonctionnement peut devenir nul, voire négatif après une élévation de température, entraînant un blocage des roulements. Par conséquent, la sélection du jeu C3 comme jeu initial peut garantir que le roulement maintient un jeu de fonctionnement positif optimal pendant le fonctionnement réel, évitant ainsi les défaillances causées par un jeu insuffisant.

Conclusion

L'essentiel de la sélection du jeu des roulements n'est pas de rechercher le « jeu zéro » extrême, mais de trouver « l'ajustement parfait » entre le jeu et les conditions de travail. Comprendre correctement les trois formes de jeu des roulements et sélectionner le groupe de jeu approprié en fonction de la charge, de la vitesse, de la température et de la tolérance d'ajustement de l'équipement peut non seulement garantir que le roulement fonctionne de manière stable, avec un faible bruit et une faible élévation de température, mais également prolonger considérablement la durée de vie du roulement, réduire les coûts de maintenance et établir une base solide pour le fonctionnement fiable et à long terme de l'ensemble du système d'équipement.