Aperçu des lubrifiants pour roulements

Les roulements sont constitués de rouleaux et de bagues de roulement. Pendant le fonctionnement, les rouleaux glissent à l'intérieur des anneaux. Il s'agit donc d'une source de friction et d'un point où l'échec se produit généralement. L'application d'un lubrifiant pour roulements entre ces surfaces permet de réduire la chaleur générée par le frottement, ce qui prolonge la durée de vie du roulement. En outre, les lubrifiants offrent d'autres avantages tels que la prévention de la contamination, la dissipation de la chaleur et une prévention supérieure de la corrosion.

Cet article passe en revue les facteurs à prendre en compte lors du choix d'un lubrifiant pour roulements.

Table des matières

• Lubrifiants pour roulements à la graisse ou à l'huile ?
• Application du lubrifiant pour roulements
• Etapes de l'application du lubrifiant
• Problèmes courants de lubrification des roulements

Lubrifiants pour roulements à la graisse ou à l'huile ?

Les lubrifiants peuvent être classés en trois catégories : les graisses, les huiles et les lubrifiants secs. Parmi les trois, l'huile et la graisse sont les plus couramment utilisées dans les roulements. Pour les choisir, il est important de connaître les spécifications de l'application, telles que la taille, les limites de vitesse, la température, la charge appliquée, le type de machine, les paramètres opérationnels (axe de l'arbre - vertical/horizontal, vibrations) et les facteurs environnementaux tels que les conditions météorologiques ou la sécurité alimentaire. En règle générale, le fabricant du roulement indique le lubrifiant à utiliser.

Graisses Lubrifiants

La graisse est le lubrifiant de choix pour la grande majorité des applications de roulements. La graisse adhère mieux aux surfaces des roulements, a une durée de vie plus longue et a plus de chances de rester en place et de ne pas fuir, même sur les composants rotatifs. En outre, la pré-lubrification réduit la maintenance et la nécessité d'un système de lubrification.

En règle générale, la graisse est composée d'une huile de base, d'épaississants et d'inhibiteurs de corrosion, ou d'une graisse de silicone qui est un type de lubrifiant visqueux composé d'une combinaison d'huile de silicone et d'une charge inerte, telle que la poudre de silice, et d'épaississants tels que le savon de lithium. Pour en savoir plus sur la graisse de silicone, consultez notre guide sur la graisse et l'huile de silicone.

Lors du choix d'un lubrifiant, il est essentiel de tenir compte de la viscosité de l'huile de base, qui détermine la formation du film. ​La viscosité est la résistance à l'écoulement à une température donnée ; un lubrifiant de faible viscosité s'écoulera plus facilement qu'un lubrifiant de haute viscosité. Tout lubrifiant se détériore avec le temps ; s'il n'est pas correctement entretenu, cela peut entraîner la défaillance du roulement.

• Avantages de la lubrification à la graisse des roulements : La graisse lubrifie et assure l'étanchéité ; elle ne nécessite pas de contrôle de niveau et reste immobile, ce qui évite les fuites. Les lubrifiants à base de graisse sont très efficaces pour prévenir la contamination par des influences extérieures telles que la poussière, la saleté ou l'humidité.
• Inconvénients de la lubrification à la graisse des roulements : Le nettoyage et le réapprovisionnement de la graisse demandent plus de travail. Pour les applications à haute température, il est plus cher que les lubrifiants à base d'huile.

Huile Lubrifiants

Le lubrifiant pour roulements est principalement utilisé lorsque la chaleur doit être évacuée de la surface du roulement dans des conditions de vitesse ou de température élevées. L'huile pour les roulements peut être à base de pétrole ou synthétique. L'utilisation d'huiles synthétiques est plus coûteuse que les huiles de pétrole et est réservée aux applications à très haute ou très basse température.

La viscosité (résistance à l'écoulement) est un aspect auquel il convient d'accorder une attention particulière lors du choix d'un type d'huile pour les roulements. L'épaisseur du film entre les parties glissantes et roulantes d'un roulement dépend directement de la viscosité.

• Avantages de la lubrification à l'huile des roulements : Convient à des températures plus élevées, plus facile à vidanger/remplacer, crée moins de traînée, lubrifie tout ce avec quoi il entre en contact puisqu'il se répartit bien.
• Inconvénients de la lubrification à l'huile des roulements : Cependant, il est plus sujet aux fuites, ce qui pose des problèmes environnementaux. Les fuites provoquent l'écoulement de l'huile, ce qui peut endommager les systèmes mécaniques. L'huile devra faire l'objet d'une surveillance constante afin de maintenir des niveaux corrects.

Lubrification sèche

Bien que les lubrifiants à base de graisse et d'huile soient les plus couramment utilisés pour lubrifier les roulements, les lubrifiants secs sont de plus en plus courants, en particulier dans les zones où la graisse ou l'huile ne sont pas une option viable.

Les lubrifiants secs réduisent le frottement entre les surfaces des roulements ; ils ne nécessitent ni n'utilisent d'huile ou de graisse pendant les opérations. Les roulements qui utilisent des lubrifiants secs sont généralement pré-lubrifiés. L'application de lubrifiants secs peut, dans certains cas, être effectuée par l'utilisateur final, bien qu'il s'agisse généralement d'un processus réalisé par des entreprises spécialisées. Les deux lubrifiants secs les plus courants sont le graphite et le disulfure de molybdène (MoS2). Le PTFE et le nitrure de bore sont également utilisés comme lubrifiants secs :

• Disulfure de molybdène : La structure du MoS2 est similaire à celle du graphite, mais il peut être utilisé dans les aspirateurs et possède des performances lubrifiantes plus élevées. Il convient également très bien aux applications sous pression extrême.
• Graphite : Le graphite doit être utilisé dans les zones où il y a de la vapeur d'eau, car cela permet à la substance d'adhérer aux surfaces des roulements.
• Nitrure de bore : Cette poudre céramique résiste à des températures extrêmes.
• PTFE : Avec un coefficient de frottement de seulement 0,04, le PTFE convient parfaitement comme lubrifiant sec. Le PTFE peut fonctionner à des températures allant jusqu'à 260° Celsius.

La lubrification sèche présente de nombreux avantages par rapport à la graisse ou à l'huile, notamment la réduction du frottement et de l'usure des composants, la diminution de la production de chaleur et du couple de démarrage en raison du faible frottement, et l'augmentation de la durée de vie des roulements. La plupart des lubrifiants secs sont également très compatibles avec un large éventail de produits chimiques et d'acides corrosifs. Cependant, les lubrifiants secs sont plus chers et ont une durée de vie plus courte. Avec une durée de vie plus courte et un coût plus élevé, les avantages économiques des lubrifiants secs ne pèsent pas lourd face aux lubrifiants humides.

Application du lubrifiant pour roulements

Un système de lubrification correctement exécuté permet d'augmenter les performances d'un roulement tout en prolongeant sa durée de vie. Les agents lubrifiants tels que l'huile et la graisse y parviennent en formant un film qui sépare les pièces mobiles. Cela permet de réduire le frottement et l'usure, de transférer la chaleur loin du roulement, de prévenir la corrosion et de protéger contre les facteurs environnementaux.

Toutefois, les lubrifiants en question ne peuvent remplir cette fonction que s'ils sont appliqués correctement et entretenus selon les intervalles de maintenance suggérés par les producteurs des différents composants. Les méthodes mentionnées ci-dessous sont les plus couramment utilisées pour appliquer le lubrifiant sur un roulement.

Application de la graisse de lubrification

L'application de graisse pour les roulements se fait soit manuellement, soit par le biais d'un système automatique, soit par un système mécanique qui fonctionne par application de graisse sous pression par le biais de graisseurs.

La quantité de graisse utilisée pour un composant est généralement indiquée en pourcentage (par exemple, 25% de remplissage) par le producteur, ce qui correspond au rapport entre le volume de graisse et l'espace libre du roulement interne.

Application de la lubrification à l'huile

Bien que l'utilisation de l'huile comme lubrifiant pour les roulements soit moins courante, il existe de nombreuses autres façons d'appliquer l'huile sur le roulement. Outre l'application manuelle, il s'agit notamment de

• Lubrification par éclaboussures : Les roulements sont aspergés d'huile par les pièces mobiles qui sont plongées dans l'huile. Ils sont utilisés pour les applications à rotation lente qui sont horizontales, telles que les boîtes de vitesses.
• Lubrification forcée : L'huile est pressurisée et pompée à travers le système pour assurer une protection constante de l'équipement.
• Lubrification par goutte à goutte : L'huile est dosée à intervalles réguliers, généralement par gravité, et s'écoule lentement, lubrifiant les composants avec la quantité appropriée.
• Lubrification par bain d'huile : Cette méthode de lubrification du roulement est simple et nécessite un minimum d'entretien. Le roulement est contenu dans un boîtier étanche rempli d'huile jusqu'au milieu de l'élément roulant le plus bas.
• Lubrification par circulation d'huile : Ce système de lubrification en boucle fermée fait circuler l'huile d'une pompe à travers le roulement par l'intermédiaire d'un système de tuyauterie. Après avoir quitté le palier, l'huile retourne au réservoir de stockage, où elle se refroidit.
• Lubrification huile-air : Il s'agit d'une méthode de distribution d'huile de précision similaire à celle utilisée pour la lubrification des outils pneumatiques. Des gouttes d'huile sont injectées à des intervalles spécifiques dans un courant d'air dirigé vers les roulements.
• Lubrification par brouillard d'huile : Ce système utilise de l'huile atomisée en suspension dans un volume d'air sous pression pour remplir une cavité d'un fin brouillard d'huile. Il peut être utilisé simultanément sur plusieurs roulements. Le fonctionnement est similaire à celui d'un lubrificateur pneumatique.
• Lubrification par jet d'huile : Utilisé pour les applications à vitesse extrême, telles que les roulements de moteurs à réaction. Une ou plusieurs buses fournissent un flux régulier d'huile de lubrification sous pression directement au roulement. La vitesse de l'huile doit être suffisamment élevée pour traverser les turbulences autour du palier en rotation.

Etapes de l'application du lubrifiant

Étape 1 : Nettoyage

Il est essentiel d'éliminer tout résidu d'huile dans le roulement, afin d'éviter les problèmes d'incompatibilité. Une grande variété de produits de nettoyage est disponible. De nombreuses entreprises pré-lubrifient les roulements avec un film d'huile ou un revêtement anticorrosion. Si le lubrifiant est compatible avec la pré-lubrification, le pré-nettoyage n'est pas nécessaire.

Étape 2 : Quantité de remplissage

Un excès ou un manque de lubrifiant peut entraîner une défaillance. Un excès de lubrifiant peut entraîner une augmentation de la friction interne et, par conséquent, de la chaleur. L'application d'une quantité insuffisante de lubrifiant entraînera une usure plus importante, un échauffement extrême et, en fin de compte, la défaillance du roulement. En règle générale, le fabricant spécifie la quantité idéale de lubrifiant à ajouter au roulement. Si le montant n'est pas indiqué, il peut être calculé.

Étape 3 : Déterminer l'espace libre du palier

La quantité à remplir est généralement exprimée en pourcentage de l'espace vide du coussinet. En général, le fabricant du roulement peut fournir les données relatives à l'espace libre du roulement. Elle doit figurer dans un manuel ou un tableau de référence.

Il est possible de calculer l'espace libre des roulements à l'aide d'une équation mathématique. Cette équation ne doit être utilisée que pour des applications non critiques, car elle n'est pas extrêmement précise.

Essentiellement, les roulements à rouleaux sont des cylindres pleins dont le centre est coupé d'un cylindre plus petit. Pour obtenir le volume total occupé par le roulement, calculez le volume du cylindre extérieur à partir du diamètre extérieur et de la largeur du roulement. Ensuite, calculez et soustrayez le volume du cylindre intérieur du diamètre et de la largeur internes du roulement. L'espace libre est ensuite calculé en soustrayant le volume des composants du palier. Cette valeur peut être calculée à partir de la masse (M) du roulement et de la densité typique de l'acier du roulement, soit 7,85 g/cm3.

Où ?

• OD = Diamètre extérieur du roulement
• ID = Diamètre intérieur du roulement
• W = Largeur du palier en centimètres
• M = Masse de l'acier du palier

Étape 4 : Rodage des roulements

En particulier dans les applications qui impliquent des vitesses élevées, des précharges spécifiques et des volumes de remplissage, le fonctionnement d'un roulement est extrêmement important. Une procédure de rodage correcte permet d'obtenir les résultats suivants :

• Élimine l'excès de lubrifiant
• Lubrifie chaque pièce de contact
• Fixe une température de fonctionnement basse
• Crée une condition de "lubrification étanche à vie".

Si cette procédure n'est pas effectuée, une température de fonctionnement élevée se forme et il y a un risque accru d'avoir un excès ou un manque de lubrifiant.

Démontage des roulements

si vous devez démonter les roulements avant de les lubrifier, lisez les étapes décrites dans notre

article de l'extracteur de roulements.

Problèmes courants de lubrification des roulements

Une bonne lubrification a l'impact le plus important sur la durée de vie d'un roulement, il est donc vital de s'assurer qu'elle est effectuée correctement. Il est important de choisir le bon lubrifiant, de l'appliquer correctement et d'avoir un programme/une condition de lubrification adapté(e) à l'application. Quelques éléments de la vie quotidienne à surveiller :

• Quantité de lubrifiant : Un excès ou une insuffisance de lubrifiant peut avoir des effets néfastes sur l'application. S'assurer que la quantité appliquée est correcte, comme spécifié par le fabricant. Un excès de lubrifiant peut entraîner une augmentation de la friction et de la pression, ce qui se traduit par une augmentation de la température. Une quantité insuffisante de lubrifiant signifie que les avantages du lubrifiant ne sont pas correctement appliqués aux roulements.
• Lubrifiant incorrect : Veillez à utiliser l'huile ou la graisse adéquate, car certaines applications nécessitent des lubrifiants spéciaux (pression, température, humidité, etc.). Il est essentiel de conserver la même graisse ou une graisse compatible et de ne pas les mélanger sur le roulement.
• Dégradation des graisses : Le durcissement de la graisse, la dégradation chimique due à des températures élevées et d'autres dégradations peuvent se produire (par exemple, séparation de l'huile d'une base de graisse).
• Fréquence de lubrification : Veillez à ce que le roulement soit toujours correctement lubrifié. Cette opération est généralement programmée (par exemple, une fois par mois), mais elle devrait être effectuée "en fonction des besoins". La dégradation du lubrifiant, la température de l'application, le frottement, etc. doivent être surveillés pour savoir quand ajouter/remplacer le lubrifiant.

Le choix du bon lubrifiant est une étape importante dans toute opération mécanique. Pour en savoir plus, consultez notre série d'articles en trois parties sur la tribologie.