Jeu interne des roulements : C2, CN, C3, C4 et C5 expliqués

Points clés

• Le jeu interne est la distance totale qu'une bague de roulement peut se déplacer par rapport à l'autre. Ce n'est pas la même chose que la classe de précision.
• Les classes standards vont de C2 (inférieur à la normale) à CN (normal), C3, C4 et C5 (la plus grande). Les valeurs pour chaque classe dépendent du type de roulement et du diamètre d'alésage et sont définies dans la norme ISO 5753-1.
• Le jeu indiqué au catalogue est mesuré sur le roulement non monté. Les montages serrés et les différences de température réduisent le jeu, donc le jeu en service est toujours inférieur au chiffre sur la boîte.
• C3 n'est pas "meilleur" que CN. C'est le bon choix lorsque les ajustements ou la chaleur retirent plus de jeu qu'une application normale, et le mauvais choix quand ce n'est pas le cas.
• Un jeu inadapté se manifeste dans les données de vibration et la température du roulement bien avant la défaillance, c'est pourquoi le choix du jeu doit figurer dans vos dossiers de maintenance.

Ce qu'est réellement le jeu interne d'un roulement

Le jeu interne radial est le jeu radial total entre les bagues et les éléments roulants d'un roulement non monté : poussez la bague extérieure complètement vers le bas, puis complètement vers le haut, et le parcours total est le jeu. Le jeu axial est la même idée mesurée selon l'axe de l'arbre.

Les fabricants regroupent ce jeu en classes. De la plus petite à la plus grande : C2, CN (normal), C3, C4, C5. Un roulement marqué sans suffixe de jeu est CN. Les valeurs micrométriques réelles derrière chaque classe ne sont pas des nombres fixes : elles varient avec le diamètre d'alésage et selon le type de roulement, et elles sont normalisées dans ISO 5753-1 et dans les catalogues des grands fabricants.

Pour un roulement à billes à gorge profonde avec un alésage de 50 mm (un 6310, par exemple), les plages cataloguées se présentent ainsi :

Ne confondez pas les classes de jeu avec les classes de précision (P0, P6, P5 et sup.). Les classes de précision contrôlent la précision dimensionnelle et le comportement de fonctionnement. Un roulement P5 peut avoir un jeu C3, et un roulement de précision standard peut être C2. Ce sont des réponses à des questions différentes.

Pourquoi le jeu monté est toujours plus petit

Deux effets réduisent le jeu indiqué au catalogue dès que le roulement est mis en service :

1. Les emmanchements serrés. En poussant la bague intérieure sur l'arbre, on l'agrandit, et en emmanchant la bague extérieure dans le logement on la comprime. À titre de règle pratique, environ 80 pour cent de l'interférence effective est directement retiré du jeu.

2. Le différentiel de température. La bague intérieure fonctionne généralement plus chaude que la bague extérieure. L'expansion différentielle retire du jeu à peu près selon α × ΔT × d_m, où α vaut 12 × 10⁻⁶ par °C pour l'acier et d_m est le diamètre moyen du roulement.

Un exemple chiffré

Prenez ce 6310 sur un arbre moteur de 50 mm avec un ajustement d'arbre k5 et un ajustement de logement lâche :

• Jeu au catalogue, classe CN : 6 à 23 µm. Supposons la valeur médiane, environ 15 µm.
• Interférence effective due à l'ajustement k5 : environ 15 µm. Perte de jeu à 80 pour cent : 12 µm.
• La bague intérieure tourne 5 °C plus chaude que la bague extérieure. Le diamètre moyen d'un 6310 est d'environ 80 mm. Perte thermique : 12 × 10⁻⁶ × 5 × 80 000 µm = environ 5 µm.
• Jeu en service : 15 - 12 - 5 = approximativement zéro.

Un jeu en service nul ou négatif dans un roulement à billes à gorge profonde signifie une montée en température, une augmentation du pré-chargement et une boucle de défaillance en emballement. C'est exactement la raison pour laquelle les moteurs électriques sont couramment montés avec du C3 : en partant de la valeur médiane de C3 d'environ 24 µm, le même calcul donne environ 7 µm de jeu de fonctionnement sain.

Comment choisir la bonne classe

• CN lorsque une bague est serrée, l'autre glisse, et que la machine fonctionne près de la température ambiante.
• C3 lorsque la bague intérieure reçoit un emmanchement serré, que la machine chauffe, ou que le constructeur de l'équipement entraîné le spécifie. La plupart des moteurs industriels sont fournis en standard en C3.
• C4 et C5 lorsque les deux bagues sont montées en emmanchement serré, ou que le différentiel de température est important : sections de séchoir, cribles vibrants, moteurs de traction.
• C2 seulement lorsque la conception exige un jeu minimal et que les charges sont faibles. C'est rare dans l'équipement d'usine.

Quoi que vous choisissiez, consignez-le. Quand un roulement est remplacé lors d'une panne à 2 h du matin, le monteur installera ce qui se trouve en stock. Si l'historique machine dans votre CMMS enregistre la désignation exacte incluant le suffixe de jeu, la bonne pièce de rechange est mise en place. Si la fiche indique simplement "6310", vous aurez ce qui était le moins cher à la dernière commande. Ce suffixe manquant est une cause cachée classique de pannes répétées et de réduction de la MTBF.

Comment un jeu inadapté se manifeste avant la défaillance

Un jeu trop faible se manifeste par une température du roulement qui augmente régulièrement et une élévation du niveau global de vibration. Un jeu trop important se manifeste par des signatures de jeu dans le spectre de vibration et un grondement audible à basse vitesse. Les deux sont visibles dans les lectures de sévérité de vibration ISO 20816 et dans les tendances de température bien avant la rupture du roulement, ce qui donne aux outils de maintenance prédictive des indicateurs exploitables.

Les problèmes de jeu aiment aussi la compagnie : un roulement qui a été martelé à froid, un siège d'arbre usé sous la cote, ou une bague d'adaptation trop serrée imiteront chacun un mauvais choix de jeu. Une bonne pratique de montage compte autant que le suffixe sur la boîte, de la même manière que le couple de serrage des boulons de bride compte plus que la marque du joint.

Erreurs courantes

• Commander du C3 pour tout "par sécurité". Sur une application à montage libre et fonctionnement froid, le jeu supplémentaire n'apporte que vibration et bruit accrus.
• Interpréter le jeu comme un indicateur de qualité. Un roulement C4 n'est pas un roulement "lourd". C'est un roulement prévu pour perdre plus de jeu pendant le montage et le fonctionnement.
• Ignorer le côté logement. Un emmanchement serré du logement sur la bague extérieure retire le jeu exactement comme le fait un ajustement d'arbre.
• Mesurer l'ancien roulement après démontage et assortir la pièce de rechange sur cette base. Le jeu usé n'est pas le jeu de conception.
• Ne pas enregistrer la désignation complète dans l'ordre de travail, de sorte que le remplacement suivant change silencieusement la classe de jeu.

Conserver les désignations de roulement, les ajustements et l'historique des pannes au même endroit relève de votre système de maintenance, pas du carnet de quelqu'un. Un CMMS qui garde l'historique machine et la spécification exacte des pièces de rechange par position, comme l'approche décrite dans notre guide du plan de maintenance préventive, boucle la boucle. Si vous voulez voir comment Fabrico enregistre l'historique machine jusqu'au niveau des composants, réservez une courte démo.

Questions fréquentes

Le jeu C3 est-il plus grand ou plus petit que la normale ?

Plus grand. L'échelle est C2, CN (normal), C3, C4, C5 de la plus petite à la plus grande. C3 correspond à un cran de jeu de plus que la normale.

Pourquoi les moteurs électriques utilisent-ils des roulements C3 ?

Les arbres de moteur sont montés en emmanchement serré et la bague intérieure fonctionne plus chaude que la bague extérieure. Les deux effets retirent du jeu, donc le moteur doit partir avec plus de jeu pour finir avec un jeu de fonctionnement sain.

Puis-je remplacer un roulement CN par un roulement C3 ?

Mécaniquement cela s'adapte, mais le comportement en service change. Sur une position chaude et emmanchée, c'est souvent une amélioration. Sur une position froide et montée libre, cela ajoute du jeu, du bruit et de la vibration. Adaptez le jeu à l'application, pas à l'étagère.

Quelle est la différence entre la classe de jeu et la classe de précision ?

Les classes de jeu (C2 à C5) décrivent le jeu interne. Les classes de précision (P0, P6, P5) décrivent la précision de fabrication des dimensions et la justesse de fonctionnement. Ce sont des choix indépendants.

Comment savoir quel jeu a un roulement ?

Lisez le suffixe sur la désignation : 6310 C3 a un jeu C3, 6310 sans suffixe est CN. La plage micrométrique réelle associée à la classe dépend du diamètre d'alésage et du type de roulement et est indiquée dans ISO 5753-1 et les catalogues des fabricants.