Entre le moteur et ce qu’il entraîne, le roulement guide l’arbre en rotation et encaisse les efforts : ceux d’une poulie menée par une courroie trapézoïdale, d’une transmission par chaîne, d’un accouplement ou de l’arbre d’entrée d’un motoréducteur. Le jour où il faut le changer, deux erreurs coûtent cher : commander une pièce au bon alésage mais au mauvais jeu ou à la mauvaise étanchéité, et marquer les pistes en la montant.
La référence se lit en deux temps. La désignation de base donne le type, la série et l’alésage : à partir du code 04, les deux derniers chiffres multipliés par cinq donnent le diamètre de l’arbre en millimètres (6205 : 25 mm). Les suffixes précisent ensuite l’étanchéité (2Z, 2RS), la cage, le jeu interne (C3) et la précision. Sur un moteur électrique, le jeu est le plus souvent C3, et l’effort de montage comme de démontage passe toujours par la bague serrée, jamais par les billes.
Alésage
Étanchéité
Jeu C3
Chauffe
Sécurité
Comment se lit une référence de roulement ?
Type, série, alésage : la désignation de base
La désignation de base est le groupe de chiffres placé en tête, avant tout tiret ou toute barre. Ses deux derniers chiffres codent l’alésage, c’est-à-dire le diamètre intérieur, celui de la portée d’arbre. D’après le système de désignation de NSK, de 20 à 480 mm, ce code multiplié par cinq donne la cote : un 6224 est un roulement rigide à billes de 120 mm d’alésage. Quatre codes font exception : 00 vaut 10 mm, 01 vaut 12 mm, 02 vaut 15 mm et 03 vaut 17 mm. SKF applique la même règle.
Hors de cette plage, la cote s’écrit en clair : un 688 a un alésage de 8 mm, un 230/560 un alésage de 560 mm. Un alésage qui n’est pas un multiple de 5 est isolé par une barre, comme dans 63/22. Le seuil haut varie selon la marque : 480 mm chez NSK, 500 mm chez SKF.
Les chiffres qui précèdent l’alésage indiquent le type et la série. Pour les rigides à billes, NSK liste les séries 42, 43, 60, 62, 63, 64, 68, 69, 160 et 161. La série fixe l’encombrement : la norme ISO 15:2017 définit les dimensions préférentielles des séries de diamètres 7, 8, 9, 0, 1, 2, 3 et 4. Un 6205 et un 6305 partagent leur alésage de 25 mm, mais pas leur diamètre extérieur ni leur largeur : l’un ne remplace pas l’autre.
Les suffixes, lus sur des références réelles
Ce qui suit la désignation de base précise une variante : étanchéité, cage, jeu, précision, accessoire. Exemples tirés des documents de SKF et de NSK :
| Référence | Ce qu’elle signifie |
|---|---|
| 6205 | Rigide à billes, série 62, alésage 05 × 5 = 25 mm, ouvert, jeu Normal (non marqué) |
| 6205-2RSH/C3 | Joints frottants des deux côtés et jeu C3 ; chez SKF, le suffixe RSH équipe notamment les tailles 6200 à 6205 |
| 6206-2RS1 | Même fonction que 2RSH : SKF emploie RS1 à partir de la taille 6206 |
| 6200-2Z/C3 | Flasques métalliques des deux côtés et jeu C3 (exemple donné par SKF) |
| 6204ZZ / 6204DDU | Notation NSK : ZZ = deux flasques, DDU = deux joints (« -2RS » chez d’autres fabricants) |
| 6308-Z/C3 | Un seul flasque et jeu C3 ; chez SKF, le tiret introduit l’étanchéité, la barre le jeu |
| 6318 M | Cage massive en laiton |
| … TN9 | Cage en polyamide 66 chargé de fibres de verre (SKF) |
| … NR | Rainure de segment d’arrêt sur la bague extérieure, segment fourni |
| … P6 / P5 | Classes de précision selon ISO 492 ; la classe Normale (P0) n’est pas marquée, P5 est plus précise que P6 |
La forme « 6205-2RS C3 », celle que l’on tape dans un moteur de recherche, est une écriture de revendeur. Chaque fabricant a sa notation : la même pièce s’écrit 6205-2RSH/C3 chez SKF, avec d’autres lettres ailleurs. Comparez l’alésage, la série, l’étanchéité et le jeu, pas le texte. Pour une lettre inconnue, seul le catalogue de la marque gravée sur la bague fait foi.
« JEM » sur la boîte, « /C3 » sur la bague : la qualité moteur chez SKF
L’emballage et la bague ne portent pas toujours la même inscription. Chez SKF, JEM associe une cage en tôle d’acier emboutie (J) et la qualité « moteur électrique » (EM) : jeu C3, spécification de bruit QE6 et, pour les roulements fermés, une graisse spécifique signalée par le suffixe GJN. JEM n’est marqué que sur la boîte : une boîte « 6205 JEM » contient un roulement gravé « 6205/C3 », une boîte « 6203 2RSJEM » un roulement gravé « 6203-2RSH/C3GJN ». Sur la gamme SKF Explorer, J et QE6 ne sont pas gravés, car ils y sont standard.
Avant de commander, relevez aussi la plaque signalétique du moteur : c’est le premier document à consulter sur la machine.
Flasque (2Z) ou joint (2RS) : ce que change le suffixe
Le suffixe dit comment le roulement est fermé. Un flasque est une protection métallique, d’un côté (Z) ou des deux (2Z chez SKF, ZZ chez NSK). Un joint frottant est en contact avec la bague : 2RS1 ou 2RSH chez SKF, DDU chez NSK. NSK propose aussi des joints non frottants, notés VV. Le joint protège mieux de la poussière, mais il abaisse la vitesse limite, ce que les fiches de revendeur taisent souvent.
Pour un 6205, SKF indique 8 500 tr/min avec deux joints, 14 000 tr/min avec deux flasques et 18 000 tr/min ouvert. Le constructeur présente ces limites comme des seuils de prudence plutôt que comme des interdictions strictes ; avant de passer d’un flasque à un joint, vérifiez tout de même la vitesse de la machine.
Les petits roulements fermés sont graissés à vie : selon SKF, la durée de vie de leur graisse dépasse en général celle du moteur. En contrepartie, un roulement fermé des deux côtés ne se lave pas et ne se regraisse pas : s’il est douteux, il se remplace.
Que veut dire C3, et pourquoi les moteurs électriques l’utilisent
Le jeu interne est, selon la définition de SKF, la distance totale dont une bague peut se déplacer par rapport à l’autre, dans le sens radial ou axial. Il se classe du plus serré au plus large : C1, C2, CN (Normal), C3, C4, C5. Selon NSK, le jeu Normal n’est marqué ni sur le roulement ni sur l’emballage.
Le jeu d’un roulement neuf n’est pas celui qu’il aura en service. Montée serrée sur l’arbre, la bague intérieure se dilate ; en marche, et dès le démarrage, elle est plus chaude que la bague extérieure, ce qui réduit encore le jeu. Le jeu initial doit absorber ces pertes. D’après SKF, le jeu radial des rigides à billes dans les machines électriques est donc typiquement d’une classe au-dessus du Normal : C3. Le même document le recommande aussi quand l’écart de température entre les bagues dépasse 10 °C.
La règle de remplacement en découle, et c’est le piège de commande le plus courant : sur une machine prévue pour un C3, ne montez jamais un roulement à jeu Normal. Celui-ci ne porte aucun marquage de jeu sur la bague extérieure, l’erreur passe donc inaperçue. À l’inverse, plus de jeu n’est pas mieux par défaut : SKF rappelle que le bruit du roulement augmente avec le jeu radial. Reprenez le jeu d’origine.
Les classes de jeu radial relèvent de la norme ISO 5753-1:2009, en révision ; leurs valeurs en micromètres se lisent dans le catalogue du fabricant, pas dans une fiche de revendeur.
Avant de toucher au moteur : consigner
Changer un roulement suppose de déposer le moteur ou au moins un flasque : l’intervention se fait hors tension, après consignation. L’INRS, dans sa brochure ED 6109, décrit cinq opérations à appliquer dans l’ordre :
- Séparer l’équipement, préalablement identifié, de toute source d’énergie électrique. Retirer une fiche de prise ou enlever des fusibles constitue une séparation certaine.
- Condamner l’organe de séparation en position ouverte : cadenas ou serrure, et pancarte « Condamné, défense de manœuvrer sans autorisation » portant nom, date, heure et repère.
- Identifier l’équipement sur le lieu de travail.
- Vérifier l’absence de tension sur chaque conducteur actif, neutre compris, avec un vérificateur d’absence de tension (VAT). Un multimètre ou un tournevis testeur n’est pas un VAT.
- Mettre à la terre et en court-circuit, juste après la VAT. En basse tension, ce n’est pas toujours requis : la norme NF C18-510 précise les cas.
La consignation est aussi mécanique : attendez l’arrêt complet du rotor et de la charge entraînée, et immobilisez-les si l’inertie ou une courroie tendue peut les remettre en mouvement. Sur un moteur alimenté par un variateur de fréquence, des condensateurs gardent de l’énergie après la coupure : respectez le temps de décharge de la notice du variateur. Après remontage, le contrôle du moteur au multimètre sert à vérifier le moteur, pas à remplacer le VAT.
Ces opérations relèvent d’une habilitation électrique adaptée. Sur une machine de production, un raccordement en armoire triphasée ou un moteur sur variateur, confiez la consignation et le raccordement à un électricien habilité.
Démonter un roulement sans abîmer l’arbre
La règle commune à Schaeffler et à SKF : l’outil d’extraction prend appui sur la bague la plus serrée, et aucun effort ne traverse les éléments roulants, sinon les billes s’impriment dans les pistes. Schaeffler proscrit aussi les coups directs sur les bagues et signale le risque de rupture des bagues extérieures minces.
Attendez-vous à forcer : selon Schaeffler, l’effort de démontage est normalement nettement supérieur à l’effort de montage, car la bague se fige avec le temps. La corrosion de contact entre bague et portée, appelée fretting, peut même bloquer une bague montée libre. Jusqu’à 120 mm d’alésage, SKF juge suffisant un extracteur mécanique en prise sur la bague intérieure ; au-delà, l’hydraulique ou l’injection d’huile conviennent mieux. Pour choisir un extracteur adapté, partez de l’alésage et de la place disponible derrière la bague intérieure.
Démonter un roulement d’arbre de moteur
Sur un arbre de moteur, c’est en général la bague intérieure. C’est elle que l’outil doit tirer.
Griffes derrière la bague intérieure, vis centrale sur le centre de l’arbre, outil dans l’axe. Tirer la bague extérieure avec un extracteur à griffes peut marquer la piste, prévient NSK.
Serrez progressivement jusqu’à dégager toute la portée, sans coup de marteau.
Posez un collier en acier non trempé autour d’elle, plus épais que le quart de la hauteur de section (Schaeffler). Le roulement ne sera pas réutilisable.
Nettoyez avant de juger, ne faites jamais tourner un roulement sale, ne lavez jamais un roulement fermé des deux côtés. Au moindre doute, remplacez-le.
Trois méthodes des tutoriels grand public sont à proscrire sur un moteur que l’on veut remettre en service :
- le marteau directement sur la bague ;
- le chalumeau : SKF l’interdit au montage, et NSK n’admet la chauffe au brûleur pour le démontage qu’en dernier recours, pour sauver l’arbre, le roulement étant sacrifié ;
- la découpe à la meuleuse, qui détruit le roulement et n’a rien d’une méthode de démontage.
Monter un roulement neuf : à froid ou à chaud
L’effort passe par la bague serrée
Schaeffler demande d’appliquer l’effort de montage sur la bague à ajustement serré : appliqué sur la bague libre, il serait transmis par les éléments roulants et endommagerait pistes et billes. SKF admet aussi l’appui simultané sur les deux bagues ; pousser sur la seule bague libre provoque un brinellage, c’est-à-dire l’empreinte des billes dans les pistes. Ne frappez jamais le roulement : SKF impose une douille de montage. NSK tolère le marteau pour les petits roulements peu serrés, toujours avec un outil posé sur la bague intérieure.
À froid, à la presse
Pour un diamètre extérieur inférieur à 4 pouces, soit environ 101 mm, SKF juge le montage à froid acceptable, à la presse ou avec un outil de montage adapté, la douille en appui sur la bague serrée.
À chaud : quelle température ?
Au-delà de cette taille, le roulement se monte de préférence à chaud : dilaté, il s’enfile sans forcer. Les consignes varient d’un document à l’autre ; retenez la plus prudente. Le manuel des roulements de moteurs électriques de SKF demande de ne jamais dépasser 110 °C. Pour un roulement fermé, étanche, déjà graissé ou à cage en polyamide, Schaeffler limite la chauffe à 80 °C, jamais dans un bain d’huile. La notice du roulement et celle du chauffe-roulement priment.
D’autres documents de Schaeffler et de NSK admettent 120 °C pour un roulement ouvert, parce qu’au-delà la structure et la dureté de l’acier changent ; NSK situe la baisse de dureté à partir de 150 °C. Côté source de chaleur, SKF exclut toute flamme au contact du roulement et exige une méthode à température contrôlée, comme le chauffage par induction avec démagnétisation.
Monter un roulement à chaud par induction
Même désignation de base, même étanchéité, même jeu que l’ancienne. Selon SKF, un roulement tombé au sol ne se monte pas et un roulement neuf ne se lave pas.
110 °C au plus pour un roulement ouvert (SKF), 80 °C pour un roulement fermé ou à cage en polyamide (Schaeffler), ou la valeur de la notice si elle est plus basse.
Chauffe-roulement à induction, sonde de température en place, démagnétisation en fin de cycle. Gants obligatoires selon Schaeffler.
Glissez le roulement rapidement, sans biais, jusqu’à l’épaulement.
Gardez-le plaqué contre l’épaulement jusqu’au refroidissement, sinon il peut reculer.
Un chauffe-roulement à induction à température régulée, avec démagnétisation, permet de tenir ces plafonds sans approximation :
Pour comparer les modèles, voyez notre guide du chauffe-roulement.
Regraisser un palier : la bonne quantité
Cette section concerne les moteurs à graisseurs ; un roulement fermé ne se regraisse pas. Toute intervention qui donne accès au palier ou aux parties tournantes se fait moteur à l’arrêt et consigné.
Suivez d’abord les préconisations du constructeur du moteur. À défaut, SKF donne la quantité à ajouter à chaque regraissage : Gp = 0,005 × D × B par le côté du roulement, Gp = 0,002 × D × B par la rainure et les trous de la bague extérieure, avec Gp en grammes, D le diamètre extérieur et B la largeur en millimètres. Pour un 6205, le tableau de SKF des séries 6200 et 6300 indique environ 4 g par regraissage.
Au premier remplissage, SKF recommande de garnir complètement le roulement, puis le logement à 40 % de son volume libre en regraissage par le côté, à 20 % par la bague. L’excès se paie : une cavité trop remplie chauffe par brassage de la graisse et peut mener à la défaillance. Mieux vaut moins de graisse plus souvent, avec une purge ouverte, et une petite quantité sur les moteurs rapides.
Les intervalles de SKF sont donnés pour 70 °C et se divisent par deux par tranche de 15 °C au-dessus, sans dépasser la limite haute de la graisse. SKF les réduit aussi pour un moteur à axe vertical.
Pourquoi un roulement de moteur lâche avant l’heure
Selon SKF, parmi les défaillances prématurées de roulements, environ 36 % tiennent à une lubrification incorrecte ou insuffisante, 34 % à la fatigue, 16 % à un mauvais montage et 14 % à la contamination. Ces parts portent sur les roulements qui lâchent avant l’heure, pas sur tous les roulements en service : graissage et montage pèsent lourd.
Pour nommer ce que l’on voit sur une bague déposée, SKF reprend les familles de dommages de la norme ISO 15243 : fatigue, usure, corrosion, érosion électrique, déformation plastique et rupture. Croisez l’aspect des pistes avec les symptômes relevés en service, à l’aide de l’analyse vibratoire, de la thermographie des paliers et de la démarche décrite pour un moteur qui chauffe ou qui vibre.
Le cas des courants de palier sur moteur alimenté par variateur
Sur un moteur piloté par un variateur à modulation de largeur d’impulsion (MLI), une tension peut apparaître sur l’arbre. Selon ABB, elle perce le film de lubrifiant et provoque une électroérosion de la piste ; SKF note que les variateurs MLI à commutation rapide posent souvent ce problème. Premier signe : une surface gris terne sur les éléments roulants, faite de micro-cratères. Viennent ensuite des cannelures régulièrement espacées sur la piste (fluting), que SKF classe comme un dommage secondaire, dû au roulement des billes sur les micro-cratères.
ABB distingue les courants circulants, au-dessus de la hauteur d’axe 280, et les décharges capacitives en dessous. Ses remèdes, dans l’ordre :
- mise à la terre et câble moteur à blindage symétrique, la première action pour toute installation, surtout au-delà de 30 kW ;
- roulement isolé côté opposé à l’accouplement, à partir de la hauteur d’axe IEC 280 ;
- filtre de mode commun au-delà de 350 kW ;
- balai de mise à la terre de l’arbre ;
- roulements isolés aux deux extrémités.
SKF ajoute la bague extérieure isolée (suffixe VL0241) et le roulement hybride à éléments en céramique (suffixe HC5). Gardez la proportion en tête : pour ABB, les courants de palier causent un très petit nombre de défaillances, les causes courantes restant mécaniques (charges trop élevées, lubrification insuffisante ou inadaptée, particules, humidité). Écartez graissage et montage avant de soupçonner le variateur, et confiez roulement isolé et câblage à un électricien ou au motoriste. Dans tous les cas, la référence d’origine, son jeu et la notice du fabricant font foi.
Questions fréquentes sur les roulements de moteur
Un 6204 d’une marque se remplace-t-il par un 6204 d’une autre marque ?
La désignation de base se lit de la même façon partout : 6204 désigne un rigide à billes de la série 62, d’alésage 04 × 5 = 20 mm. Les suffixes changent d’une marque à l’autre : 2RSH chez SKF et DDU chez NSK désignent des joints frottants des deux côtés, 2Z et ZZ des flasques. Vérifiez alésage, série, étanchéité et jeu. Pour une lettre inconnue, seul le catalogue de la marque gravée sur la bague permet de la décoder.
Sur un moteur qui travaille dans la poussière, faut-il préférer un roulement 2RS à un ZZ ?
Le joint frottant (2RS) protège mieux de la poussière que le flasque (ZZ ou 2Z), mais il abaisse la vitesse limite : pour un 6205, SKF indique 8 500 tr/min avec deux joints contre 14 000 tr/min avec deux flasques. Vérifiez la vitesse du moteur sur sa plaque signalétique avant de changer d’étanchéité, et gardez le jeu d’origine, C3 le plus souvent sur un moteur électrique.
Le palier du rotor refuse d’entrer dans son logement au remontage : que faire ?
Ne frappez pas, et présentez le rotor bien droit dans l’axe du flasque. Quand le roulement est serré dans le logement, l’effort passe par la bague extérieure, avec une douille qui appuie sur elle. Pousser par la bague intérieure, alors libre, ferait passer l’effort par les billes et marquerait les pistes. Un roulement forcé ou qui a reçu un choc se remplace plutôt que de repartir en service.
Photos : R. Henrik Nilsson, CC BY 4.0, via Wikimedia Commons ; Glen Carrie, via Unsplash.