BE_UE2_F222 OR_BE_IUT GMP_TOULON VAR [email protected] 1/84 LA LIAISON PIVOT PAR ROULEMENTS.

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LA LIAISON PIVOT

PAR

ROULEMENTS

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FPRéaliser une liaison pivot entre 2 pièces

FT1Positionner deux pièces entre elles

FT2Permettre un mouvement relatif de rotation suivant un axe

FT3Transmettre les efforts

I.Problématique1) Quelles sont les Fonctions?

…/…

Poly p3

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FAxiale

2)Critères de choix (Fonctions contraintes)– Nature de la charge (Fr, Fa ou Fc)– Intensité des charges– Vitesse de rotation N (tr/min)– encombrement– durée de vie exigée– conditions de montage– précision demandée– perturbation choc-vibrations– Nuisance sonore– coût– …

FRadiale

FCombinée

…/…

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Composition d’un roulement

Bague Extérieure « BE »

Bague Intérieure « BI »

Éléments roulants (billes, rouleaux, aiguilles, tonneaux…)

Cage

Flasque

…/…

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Charges Fortes Charges Moyennes

Effort Radial

Effort Combiné

Eff

ort

Axi

alRlt à aiguillesEncombrement faibleN très élevé

Rlt à rouleaux cylindriques

Rlt à 2 rangées de billes

Rlt à rouleaux coniques

Rlt à billes à contact oblique

Rlt à billes à contact radial

Rlt à billes à 4 points

Rlt à 2 rangées de billes à contact oblique

Butée à rouleaux coniques

Butée à billes

Butée à aiguilles

3) Classement


Poly p4

…/…

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Effort Radial

Effort Combiné

Eff

ort

Axi

al


Les roulements à billes

Symbole: •Bille en contact

=> petit trait

•Bille libre

=> grand trait

Rlt rigide

Supporte les efforts radiaux moyens et axiaux faibles dans

les 2 directions

Très couramment utilisé

Vitesse de rotation très élevée

Peu bruyant

Admet un léger rotulage (0,15°)

Le moins cher

…/…

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Définition de rigide

1ère Surface encaissant l’effort axial

2ème Surface encaissant l’effort axial

BI ne peut pas translater d’avantage %

à BE

…/…

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Définition de rigide

BE ne se « démonte » par % à BI

=> RLT rigide…/…

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Effort Radial

Effort Combiné

Eff

ort

Axi

al

Rlt à 2 rangées de billes à contact radial



Symbole:

Rlt rigide

Supporte les efforts radiaux élevés et axiaux

faibles dans les 2 directions

Coûteux

Réalise un pivot à lui tout seul (aucun rotulage)

Vitesse de rotation faible

…/…

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Effort Radial

Effort Combiné

Eff

ort

Axi

al




Symbole:

Rlt non rigide

Supporte les efforts radiaux moyens et

axiaux élevés dans un seul sens

Vitesse de rotation moyenne

Admet un léger rotulage (0,10°)

Coûteux

Doit être monté par paire et en opposition


…/…

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Définition de NON rigide

1ère Surface encaissant l’effort axial

2ème Surface encaissant l’effort axial

…/…montage par paire et en opposition

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Effort Radial

Eff

ort

Axi

al




Symbole:



Rlt rigide

Supporte les efforts radiaux moyens et axiaux élevés dans

les 2 directions

Vitesse de rotation faible

Réalise un pivot à lui tout seul

Très coûteux

Effort Combiné

…/…

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Effort Radial

Eff

ort

Axi

al






Rlt non rigide

Supporte les efforts radiaux moyens et axiaux élevés dans

les 2 directions

Vitesse de rotation et précision élevées

Très grande durée de vie

Très coûteux


Effort Combiné

…/…

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Effort Radial

Effort Combiné

Effort Axial






Butée à billes


Rlt non rigide

Ne supporte que les efforts axiaux (élevés) dans 1

direction

Vitesse de rotation très faible

Précision élevée (pas de rotulage)

Peu coûteux

Symbole:

…/…

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Rondelle Arbre

Rondelle Alésage

Bille

Cage


Vocabulaire

…/…

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Effort Radial

Eff

ort

Axi

al







Rlt non rigide

Supporte les efforts axiaux élevés dans 1 direction

Supporte les efforts radiaux très faibles


Précision élevée (pas de rotulage)

Peu coûteux

Symbole:

Butée à billes

Effort Combiné

…/…

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Effort Radial

Effort Combiné

Eff

ort

Axi

al

Rlt à rouleaux cylindriques

Les roulements à rouleaux cylindriques

Symbole:

Rlt non rigide

Ne supporte que les efforts Radiaux

Vitesse de rotation élevée

Précision élevée (pas de rotulage 0,06°) => pivot

glissant

Peu coûteux

…/…

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Effort Combiné

Eff

ort

Axi

al

Rlt à aiguilles

Les roulements à aiguilles

Ne supporte que les efforts Radiaux ( et très élevés)

Vitesse de rotation moyenne

Précision élevée (pas de rotulage) => pivot glissant

Très faible encombrement

Peu coûteux

Effort Radial

…/…

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Effort Radial

Effort Combiné

Effort Axial

Rlt à aiguilles

Butée à aiguilles

Les roulements à aiguilles

Rlt non rigide

Ne supporte que les efforts axiaux ( et très élevés)


Précision élevée

Très faible encombrement

Peu coûteux

…/…

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Effort Radial

Eff

ort

Axi

alLes roulements à rouleaux

coniquesEffort CombinéSymbole: Rlt non rigide

Supporte les efforts radiaux très élevés

Supporte les efforts axiaux très élevés dans un seul

sens

Doit être monté par paire et en opposition


Précision élevée

Coûteux

Rlt à rouleaux coniques

…/…

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Roulement à rouleaux sphériques,

Roulement à aiguilles combiné

Roulement à rouleaux coniques à 2 rangées montés en O

…

Mais encore …

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139 m²

70 tonnes = 46 voitures

Pour une tourelle de Navire…/…

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I. REGLES DE MONTAGE DES ROULEMENTS A

CONTACT RADIAL

A CONTACT RADIAL

…/…

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1) a- Phénomène de laminage

Tôle en incandescence

Rouleau compresseur

Tôle laminée

e e’

e’<e

Tapis roulant

Poly p5

…/…

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Pétrisseur de pâte à pain1)

…/…

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Pétrisseur de pâte à pain

Fcourroie/poulie

MoteurW

EXEMPLE DE CONFIGURATIONAlésage fixe

Arbre tournantCharge sur l’arbre, fixe % à l’alésage

1)

…/…

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B

1

BI

BE

2


Arbre tournantCharge sur l’arbre, fixe % à l’alésage

Quel est l’élément qui rempli le rôle •de tapis roulant •de compresseur

•de la tôle?

Quelle est la bague qui se lamine?

A

tapis roulant : l’arbre

compresseur : la bille

la tôle : BI

BI SE LAMINE

Défauts exagérés

1)

…/…

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Vibreur d’olivier Automoteur

Roulements

Poly p6

…/…

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B

1

BI

BE

2 A

Défauts exagérés


Arbre tournantCharge sur l’arbre, fixe % à L’ARBRE

…/…

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B

1

BI

BE

2A

Défauts exagérés



…/…

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B

1

BI

BE

2A

Défauts exagérés



tapis roulant : l’arbre

compresseur : la bille

la tôle : BE

BE SE LAMINE

Et s’use dans l’alésage

…/…

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b- Conséquences du laminage sur les roulements

BI se déforme et provoque une détérioration prématurée du guidage en rotation

Le laminage est à éviter à tout prix!

Qu’est-ce qui provoque le laminage?

B

A

1

BI

BE

2

Jeu

1)

…/…

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Il faut éliminer le jeu entre la bague qui se lamine et son logement

monter serré cette bague dans son logement.

Mais qu’elle est la bague qui se lamine BE ou BI ???

LA BAGUE QUI SE LAMINE EST TOUJOURS CELLE QUI TOURNE PAR RAPPORT A LA CHARGE

QUE FAUT-IL FAIRE???1) c-

…/…

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REGLE 1 :

LA BAGUE TOURNANTE PAR

RAPPORT A LA CHARGE DOIT

ÊTRE MONTEE SERREE

LA BAGUE FIXE PAR RAPPORT

À LA CHARGE DOIT ÊTRE

MONTÉE GLISSANTE

PAR

1) c- Règles de montage

…/…

Poly p7

35/84BE_UE2_F222


•Comment l’indiquer sur un dessin?

=> Par les ajustements

Oui, mais…

•On ne fabrique pas les roulements,

on les achète!

•On ne peut pas y imposer un usinage

ajusté (=ajustement).

=> On impose l’ajustement

uniquement sur l’arbre et sur l’alésage

1) c- Règles de montage

…/…

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Ø60 H7

Ø40 k6

Ø60 N7

Ø40 g6

BI tournante % à la chargeBI montée serrée, BE glissante

BE tournante % à la chargeBE montée serrée, BI glissante

PAR

…/…

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1) Arrêts axiaux: Rôle des arrêts axiaux

Ø60

N7

Ø40

g6

Ø60

N7

Ø40

g6

Exemple :

Charge tournante par rapport à l’alésage

Conséquence de cet ajustement :

l’arbre peut translater

liaison pivot glissant !!!

Les arrêts axiaux doivent empêcher toutes translations

entre l’arbre et l’alésage

Poly p7

…/…

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1) Arrêts axiaux: Règles de montage

Ø60

N7

Ø40

g6

Ø40

g6

Exemple :

Charge tournante par rapport à l’alésage

Ø60

N7

Malgré l’ajustement serré,

si la charge est trop élevée,

l’arbre peut translater % l’alésage

=> Perte d’ajustement et risque de laminage …/…

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1) Arrêts axiaux: Règles de montage

REGLE 2 :

POUR DES RAISONS DE

SÉCURITÉ, TOUTE BAGUE

MONTÉE SERRÉE AURA 2

ARRÊTS AXIAUX

=> 4 ARRÊTS AXIAUX SUR LES

BAGUES SERRÉES POUR UN

COUPLE DE ROULEMENT.

PAR

Ø60

N7

Ø40

g6

Ø60

N7

Ø40

g6

…/…

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1) a) Arrêts axiaux: Règles de montage

REGLE 3 :

POUR UN COUPLE DE

ROULEMENT, IL Y AURA EN

TOUT 2 ARRÊTS AXIAUX SUR

LES BAGUES MONTÉES

GLISSANTES

Ø40

g6

Ø40

g6

Ø60

N7

Ø60

N7

PAR

…/…

41/84BE_UE2_F222


1) b) Arrêts axiaux: technologie des arrêtsPoly p8

Épaulement anneau élastique

chapeau centré entretoise

Ø80

H7-

h6

boîtier de rlt

Ø70

H11

-d11

Ø85

H7-

h6

Ø80

H7-

h6

Immobilisation axiale des Bagues Extérieures d'un roulement

…/…

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1) b) Arrêts axiaux: technologie des arrêts

Immobilisation axiale des Bagues Extérieures d'un roulement

chapeau sur rlt rainuré

chapeau centré fileté

chapeau centré sur rlt

Boîtier de rltréglable

Ø80

H7-

h6

Ø80

H7

Cale

…/…

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1) b) Arrêts axiaux: technologie des arrêts

Immobilisation axiale des Bagues Intérieures d'un roulement

anneau élastique

Épaulement

entretoisebague en 2 parties

Ø70

H11

-d11

…/…

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Écrou à encoches avec manchon conique fendu

Écrou à encoche ou Écrou SKF Poly p8

…/…

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Ecrou autofreiné

…/…

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1) c) Arrêts axiaux: Équivalence cinématique

Liaison correspondante ?

Pas de translation possible + Léger rotulage

=> Rotule


Translation possible + Léger rotulage

=> Linéaire annulaire


Translation dans 1 seul sens + Léger rotulage

=> Rotule UNILATERALE

…/…

Poly p9

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Ø40

g6

Ø40

g6

Ø60

N7

Ø60

N7

Poly p91) d) Arrêts axiaux: Analyse du montage

…/…

48/84BE_UE2_F222



Représentation schématique des arrêts + symbole de

roulements

=> Schéma technologique

Arrêts des bagues glissantes

Arrêts des bagues serrées

…/…

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Rappel:

4 arrêts sur les BI

2 arrêts sur le couple de BE

Bague intérieure serrée

Si l’arbre se dilate,

risque de coincement

=>nécessite un jeu J

Pour arbre court

Montage facile

Schéma architectural

J

…/…

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Pourquoi montage facile ?

Solution technologique

de l’arrêt ?

Un anneau élastique risque de sortir de son

logement

Épaulement correct

J

REGLE 4 :

BAGUE MONTEE SERREE

=

BAGUE A MONTER EN PREMIER

Les autres arrêts sont à choisir en fonction du montage, des efforts, de

l’encombrement …

…/…

PAR

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Pourquoi montage facile ?

Insertion de l’arbre dans l’alésage par la droite

ou par la gauche

Ø40

k6

Ø60

H7

J

Ø40

k6

Ø60

H7

LES ROULEMENTS GONFLABLES N’EXISTENT

PAS !!!

J

=> Multitude de choix d’arrêts

Toujours penser à la cotation fonctionnelle

…/…

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Rappel:

4 arrêts sur les BE

2 arrêts sur le couple de BI

Bague extérieure serrée


Pas de risque de coincement

Création d’un jeu J => risque de vibration

Pour arbre court

Montage facile

…/…

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=>aucun problème !

Pour arbre court ou long

Montage peu facile

Préconisé pour les couples de rlt de

diamètres différents


…/…

54/84BE_UE2_F222


Pourquoi montage peu facile ?

BAGUE SERREE

=

BAGUE A MONTER EN PREMIER

LES CIRCLIPS GONFLABLES N’EXISTENT

PAS !!!

…/…

55/84BE_UE2_F222


Pourquoi montage peu facile ?

boîtier de rlt

=> Pas beaucoup de choix d’arrêts

…/…

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Pourquoi montage peu facile ? => Préconisé pour les couples de rlt de diamètres différents

…/…

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=>aucun problème !

Pour arbre court ou long

Montage peu facile

Préconisé pour les couples de rlt de

diamètres différents …/…

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Pas de risque de coincement

Création d’un jeu J => risque de vibration

Pour arbre court

Montage peu facile…/…

59/84BE_UE2_F222


Pourquoi montage peu facile ? Vis de pression

LES EPAULEMENTS GONFLABLES N’EXISTENT

PAS !!!

=> Très peu de choix d’arrêt

…/…

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risque de coincement

=>nécessite un jeu J

Pour arbre court

Très grande difficulté de montage

J

…/…

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1) b) Application Poly p10

…/…

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1) type de chacun des roulements Rlt à billes à contact radial

1) b) Application

…/…

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2) Type de charge

F sol/roue

1) b) Application

F poids/arbre

…/…

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2) Type de charge radiale

F roue/rlt

1) b) Application

…/…

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3) Quel est l'élément tournant (arbre ou alésage) par rapport à la charge ?la roue (= l’alésage) tourne % à la charge,

En déduire la bague des roulements qui doit être montée serrée. BE tournante par rapport à la charge donc montée serrée

Coloriez-la en rouge

1) b) Application

…/…

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4) Indiquez les ajustements.Alésage N7 ; arbre g6

1) b) Application

…/…

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5) Citez les arrêts axiaux employés BE Gauche : Ecrou pour alésage, épaulement

BI G : Ecrou H étanche pour arbreBE Droite : Ecrou pour alésage, épaulement

BI D : épaulement

1) b) Application

…/…

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6) schéma technologique1) b) Application

Avec la dilatation de l'arbre un jeu J va se créer. Ce jeu va provoquer des vibrations et de l'usure prématurée,

l'écrou 5+6 sera vissé un peu plus pour régler ce jeu.

…/…

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RO

UE

Fsol/roue

Ø70

H7

Ø50

k6

Ø60

H7

Ø45

k6

Cannelures

Ø70

H7-

h6

…/…

PAGE 10

72/84BE_UE2_F222


…/…

73/84BE_UE2_F222


Ø60

H7-

h6

Rlt à rouleaux cylindriquesRlt à billes à contact radialForce combinée

BI qui tourne % à la charge

=>BI serrée

Ø50

k6

Ø60

H7

Ø50

k6

Ø60

H7

…/…

74/84BE_UE2_F222


II. DURÉE DE VIE DES ROULEMENTS À CONTACT RADIAL

1)Définition (rappel)

L10 durée de vie nominale à probabilité de

défaillance de 10%

Fin de durée de vie lorsqu’il y a écaillage

…/…

Poly p13

75/84BE_UE2_F222


2) Calcul de L10 par la méthode ISO

Déterminez la durée de vie des roulements A et B

…/…

76/84BE_UE2_F222


Roulement à billes à contact radial

N= 100 tr/mindArbre = 30 mm

DAlésage= 55 mm

Roulement SKF 30BC10

Poly p17

77/84BE_UE2_F222


I. :

Roulement à billes à contact radialN= 100 tr/mindArbre = 30 mm

DAlésage= 55 mm


Charge Statique :

•donne la pression maximale que peut supporter le matériau du roulement. •établit par le constructeur de RLT à partir de divers essais.

Ici: Co = 680 daN

Charge Dynamique : •Charge Radiale fixe permettant au roulement d’atteindre 1 million de tours •C est établit par le constructeur de RLT à partir de divers essais.

Ici: C = 1 330 daN

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Roulement à billes à contact radialN= 100 tr/min


Co = 680 daNC = 1 330 daN

Charges appliquées sur l’arbre?

Xc= - 2200N

Yc= - 3200N


79/84BE_UE2_F222


A BXA

YA YB

C

XCYC

80/84BE_UE2_F222


81/84BE_UE2_F222


7) P=X.|Ya|+Y. |Xa|

C’est la Charge Radiale équivalente qui,

exercée sur le roulement, donnerai la même durée de vie que celle obtenue par la charge

combinée (Fa+Fr).

P

L10Fr Fa

82/84BE_UE2_F222


7) P=X.|Ya|+Y. |Xa|

X et Y données constructeurs

X est le coefficient de charge radiale et Y de charge axiale

Ici: X= 0,56 et Y= 1,15

D’où

PA= 0,56. |-800|+1,15. |2200|

PA= 2978 N

83/84BE_UE2_F222


8) Durée de vie

En Million de tours :

LA10= [CA/PA]n

n=3 pour les billes et n=10/3 pour les rouleaux

Charge dynamique : C=1330daN

LA10 = (13300/ 2978)3=89 Mtr

En Heures :LA

10 = [C/P]n.(106/60.N)N en tr/min !!!

LA10 = [13300/2978]3.(106/60.100)

LA10 = = 14 846.7 Heures

Rq : Raisonnement identique pour le RLT B sauf que (au 7’) P= Yb=4000

LB10= [CB/PB ]n =36,7 Mtr

84/84BE_UE2_F222


RemarquesCette formule de durée de vie ne s'applique que si les "conditions de fonctionnement ne perturbent pas la répartition normale des charges". Ces conditions dites "normales", sont les suivantes :1)Niveau de charge convenable 2)Bonne précision des portées et appuis3)Défaut d'alignement minimal entre la BI et la BE4)Jeu de fonctionnement proche du jeu nul5)Vitesse suffisante mais inférieure à la vitesse limite6)Température de fonctionnement comprise entre -20°C et +120°C7)Lubrification efficace8)Pas de pollution

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DEFAUT D'ALIGNEMENT

DEFAUT DE LUBRIFICATION

FATIGUE DU ROULEMENT

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