sciences industrielles (PTSI) · Chapitre 9 · Application directe du cours
Précharge des roulements à rouleaux coniques d'une broche
Conception Mécanique et Solutions Technologiques des Liaisons · niveau 2
Énoncé
La broche d'un tour est guidée par deux roulements à rouleaux coniques montés en O, réglés par un écrou. Quel est le modèle du montage avant et après le serrage de l'écrou ? Quel est l'objectif de la précharge, et quel est le risque d'une précharge excessive ?
Corrigé
Avant réglage, chaque roulement n'arrête l'arbre que dans un sens, et il subsiste un jeu axial : l'arbre n'est positionné qu'à ce jeu près, et un seul roulement porte l'effort axial à la fois. Après réglage, l'écrou rapproche les bagues jusqu'à ce que les deux roulements soient en contact en permanence : chacun se modélise par une rotule à son centre de poussée, et les deux rotules en parallèle forment un modèle hyperstatique d'ordre 1 (inconnue axiale). Sa condition géométrique, la distance entre les chemins de roulement, est volontairement violée par le serrage : l'écart se loge en déformation des contacts, d'où un effort axial interne, la précharge.
Objectifs. Plus de jeu : la broche est positionnée exactement. Plus de rigidité : un contact déjà chargé se déforme moins sous un supplément de charge qu'un contact libre. Tous les rouleaux restent chargés, aucun ne glisse ; les vibrations d'usinage (broutage) diminuent, la précision de la pièce s'améliore.
Risque. La précharge est une charge permanente : trop forte, elle échauffe les roulements et réduit leur durée de vie. Elle varie en service avec les dilatations de l'arbre et du carter : elle se règle et se contrôle (effort axial, ou couple de rotation à vide), et le montage se conçoit pour qu'elle reste dans sa plage à chaud. C'est l'exemple type d'un hyperstatisme voulu : la condition géométrique n'est pas subie, elle est réglée.