Peut-on vraiment utiliser un palier lisse comme roulette ?

Peut-on vraiment utiliser un palier lisse comme roulette ?

Les paliers lisses ont des avantages qui les rendent d’emblée très intéressants pour les utiliser comme roulettes. Ils prennent nettement moins de place que les roulements à billes et sont, selon les variantes, sans graisse et moins sensibles à la poussière et aux produits de nettoyage. S’ils sont en polymères, ils sont même sans corrosion et en règle générale plus économiques et plus légers. Mais comme c’est souvent le cas, il faut anaylser la situation dans les détails. Nous allons donc examiner de près ce qui distingue la fonction de palier lisse de la fonction de roulette et voir quels sont les petits et les gros obstacles à un emploi comme roulette.

La principale différence : qu’est-ce qui tourne, où, et avec quoi ?

Essayons tout d’abord de définir ce que nous entendons par roulette dans cet article. Un palier lisse est normalement emmanché en force dans un alésage. Ce palier solidement fixé accueille un arbre qui tourne. Nous parlons de roulette quand le palier lisse se déplace autour de l’arbre fixe, qui s’appelle alors axe car il ne transmet pas de couple. Le roulage se fait sur le diamètre extérieur.

Par exemple sur un rail de guidage, dans une coulisse ou sur n’importe quelle autre surface. Autre possibilité que j’ai rencontrée dans la pratique : un mélange des deux. Le palier lisse ne doit alors pas seulement glisser sur l’axe interne mais aussi sur la partie externe. C’est par contre le dernier cas de figure que l’on aimerait avoir.

Rouler plutôt que glisser ? Ou rouler et glisser ?

Imaginons un cas de figure typique pour une roulette. La porte coulissante montée sur roulettes d’une armoire. Les roulettes sont fixées à la porte et roulent dans des rails. Nous avons donc ici de petits axes rigides sur lesquels roulent les roulettes. L’objectif : quand on coulisse la porte, les roulettes tournent sur l’axe. Tout va bien. Mais si les roulettes ne roulaient pas, si elles restaient fixes et glissaient sur le rail…

La porte serait difficile à coulisser étant donné que la résistance serait plus grande. Car le poids de la porte repose sur la toute petite surface de contact entre la roulette et le rail et se déplace sur celle-ci. Sans vouloir entrer ici dans des considérations physiques poussées concernant les roulettes et sur le frottement de roulement, voici quelques conseils pratiques pour la conception de roulettes d’une pièce en polymère.

• Choisissez un diamètre extérieur aussi grand que possible combiné à un diamètre intérieur aussi petit que possible.
• Augmentez le frottement entre le diamètre extérieur et la surface de roulement.
• Utilisez des roulettes à bandage élastomère  (TPE par exemple)

Le foulage

Mais ce n’est pas tout. A l’aplatissement vient s’ajouter un autre aspect : des forces transversales dans le matériau même. La rotation de la roulette en polymère sur l’axe fixe a entraîné un effet mécanique que l’on peut comparer avec l’étalement d’une pâte à tarte pour essayer de visualiser.

Imaginez la roulette en couche plate de matériau étalée comme de la pâte. Et l’axe comme un rouleau à pâtisserie. Lorsque l’on roule le rouleau à pâtisserie sur la pâte, celle-ci s’aplatit mais elle avance aussi comme une petite vague devant le rouleau à pâtisserie. (Ce qui est très bien car ainsi la surface de la pâte s’agrandit et on peut faire une tarte plus grande avec la même quantité de pâte. Plus il y en a et mieux c’est.)

Sur les pneus, et chez igus, cet effet est appelé « foulage ». Cette forme de sollicitation est toutefois un défi pour le polymère. Surtout lorsque la faculté de celui-ci à absorber des forces transversales est encore réduite par des lubrifiants solides. Il faut donc trouver un bon dosage pour les lubrifiants solides (la roulette doit tourner facilement et avec peu d’usure dans le rayon intérieur) et pour les fibres de renfort afin d’aborder les charges.

Rien ne vaut la pratique

La pratique montre que les roulettes, qu’elles soient en polymères pour paliers lisses ou en d’autres matériaux, ne sont pas une science exacte. Pour la conception de la forme comme pour le choix du matériau, l’expérience basée sur de vrais cas de figure et sur des tests complets est non seulement utile, elle est décisive. Il est donc conseillé de demander conseil aux fabricants spécialisés dans ce domaine. Et mieux encore : de faire des tests soi-même avec des échantillons.

Conseil et échantillons : vous les aurez bien sûr chez igus. Un peu de publicité ne peut pas faire de mal :).

Vous avez déjà utilisé des roulettes en polymère voire même en matériaux pour paliers lisses ?  Alors, j’attends vos commentaires avec impatience !