Lubrification

Lubrification
Bases
Fonctions du lubrifiant
Des lubrifiants appropriés et des intervalles d’entretien réguliers
sont des facteurs déterminants pour une longue durée d’utilisation
des roulements.
Le lubrifiant doit remplir les fonctions suivantes (figure 1) :
■ former un film d’huile de séparation des zones de contact
suffisant pour tous les cas de charge et éviter ainsi
l’usure et la fatigue prématurée �
■ évacuer les calories (lubrification à l’huile) �
■ étancher le roulement pour empêcher la pénétration de corps
étrangers liquides ou solides (lubrification à la graisse) �
■ réduire le bruit de fonctionnement �
■ protéger le roulement contre la corrosion �.
EHD
1
2
°C
140
100
Figure 1
Fonctions du lubrifiant
76
HR 1
5
3
4
00013AE1
� Former un film d’huile de séparation
� Evacuer les calories
(lubrification à l’huile)
� Dans le cas d’une lubrification
à la graisse, étancher le roulement
vers l’extérieur pour empêcher
la pénétration d’impuretés
� Réduire le bruit de fonctionnement
� Protéger contre la corrosion
120
Schaeffler Group Industrial
Choix du type de lubrification
Déterminer, au plus tôt lors de la conception, si les roulements
doivent être lubrifiés à la graisse ou à l’huile.
Le type de lubrification et la quantité de lubrifiant nécessaire sont
déterminés en fonction :
■ des conditions de fonctionnement
■ de la conception et des dimensions du roulement
■ de la construction adjacente
■ du circuit de lubrification.
Critères pour la lubrification
à la graisse
Pour une lubrification à la graisse, les critères suivants sont
à prendre en considération :
■ conception très simple
■ effet d’étanchéité
■ constitution de dépôts de graisse
■ durée d’utilisation élevée et faible entretien
(dans certaines conditions, une lubrification «à vie» est possible)
■ prévoir éventuellement, en cas de regraissage, une récupération
de la graisse usée et des canaux d’amenée
■ pas d’évacuation des calories par le lubrifiant
■ pas de rinçage des particules d’usure ou autres.
Critères pour la lubrification
à l’huile
Pour une lubrification à l’huile, il faut prendre en considération :
■ la bonne répartition du lubrifiant et alimentation du contact
■ l’évacuation de la chaleur du roulement
(surtout important en cas de vitesses et de charges élevées)
■ le rinçage des particules d’usure
■ les faibles pertes de frottement avec une lubrification
par quantités minimales
■ la nécessité d’une alimentation et d’une étanchéité
plus complexes.
En cas de conditions de fonctionnement extrêmes
(par exemple températures très élevées, agents corrosifs,
fonctionnement sous vide), des modes de lubrification particuliers
tels que lubrification solide sont possibles (consulter au préalable
nos ingénieurs d’application).
Schaeffler Group Industrial
HR 1
77
Lubrification
Figure 3
Disposition des circuits
pour plusieurs roulements
sur un arbre
78
HR 1
155 190b
Figure 2
Circuits de lubrification
Conception des circuits de lubrification et des trous de graissage
dans les arbres et les logements, figure 2 et figure 3 :
■ aboutir directement en face du trou de graissage du roulement
■ être aussi courts que possible
■ être prévus pour chaque roulement.
Vérifier le remplissage des circuits, figure 2 ; le cas échéant,
les purger.
Respecter les remarques des fabricants d’appareils de lubrification.
155 205a
Conception
des circuits de lubrification
Schaeffler Group Industrial
Lubrification à la graisse
Les graisses se différencient par leurs différents agents
épaississants et par leurs huiles de base.
Pour les huiles de base des graisses, les indications dans le chapitre
Lubrification à l’huile, page 96, sont valables.
Composition d’une graisse
Les graisses traditionnelles ont des savons métalliques comme
épaississants, ainsi qu’une huile de base minérale.
Elles contiennent, en plus, des additifs. Ces derniers influent,
par exemple, sur les propriétés concernant la protection
contre l’usure et contre la corrosion ou la stabilité au vieillissement.
Ces combinaisons d’additifs ne donnent cependant
pas de bons résultats pour toutes les plages de températures ou
de charges.
Les graisses se comportent de façon très différente en présence
d’influences environnantes telles que température et humidité.
2
1
� Epaississant
� Additifs
� Huile de base
� Graisse
4
155 179a
Figure 4
Type de graisse
3
Vérifier la compatibilité des lubrifiants avec :
■ les autres lubrifiants
■ les produits anticorrosion
■ les thermoplastiques, les thermodurcissables et les élastomères
■ les alliages légers et les métaux non ferreux
■ les revêtements
■ les peintures, les laques
■ l’environnement.
En ce qui concerne le respect de l’environnement, il faut
tenir compte, entre autres, de la toxicité, de la biodégradabilité
et de la classe de risque pour l’eau.
Schaeffler Group Industrial
HR 1
79
Lubrification
Type de graisse
Consistance des graisses
Les propriétés d’une graisse sont déterminées par :
■ l’huile de base
■ la viscosité de l’huile de base
(ceci est important pour la plage de vitesses)
■ l’épaississant (la résistance au cisaillement est importante
pour la plage de vitesses)
■ les additifs.
Les graisses sont classées selon leur consistance
(classes NLGI selon DIN 51 818).
Pour les roulements, on utilise, de préférence,
des graisses de consistance NLGI 1, 2, 3, figure 5.
55 60 5
10
50
15
45
40 sec 20
35 30 25
Figure 5
Consistance des graisses
80
HR 1
NLGI
NLGI 33
NLGI
NLGI 11
155 180a
Classes NLGI
Schaeffler Group Industrial
Choix de la graisse appropriée
Températures d’utilisation
Schaeffler Group Industrial
Les graisses appropriées sont les graisses K selon DIN 51 825.
Les graisses appropriées sont à choisir en fonction des conditions
de fonctionnement du roulement :
■ température
■ charge de compression, voir page 83
■ vitesse de rotation, voir page 83
■ eau et humidité, voir page 83.
La fourchette des températures d’utilisation de la graisse doit
couvrir la plage des températures de fonctionnement possibles
du roulement.
Les fabricants de graisses indiquent une température d’utilisation
pour leurs graisses à roulements K selon DIN 51 825.
La valeur supérieure est déterminée selon DIN 51 821 au banc
d’essai pour graisses à roulements FAG FE 9. Pour la température
d’utilisation supérieure, la probabilité de défaillance ne doit
pas dépasser 50% (F50) lors de cet essai d’au moins 100 heures.
La valeur inférieure est définie selon DIN 51 825 par la pression
d’écoulement. La pression d’écoulement pour une graisse est
la pression nécessaire pour pousser la graisse à travers une buse
définie. Pour les graisses K, la pression d’écoulement doit, à
la température d’utilisation inférieure, être inférieure à 1 400 mbar.
La détermination de la température d’utilisation inférieure selon
la pression d’écoulement permet uniquement de savoir si la graisse
peut être acheminée à cette température. On ne peut en déduire s’il
y a aptitude aux basses températures dans les roulements.
On utilise donc également, pour la température d’utilisation
inférieure d’une graisse, la définition du moment résistant à basse
température selon ASTM D 1478 ou IP 186/93.
Dans le cas de la température d’utilisation inférieure, le couple
de rotation au démarrage ne doit pas être supérieur à 1 000 Nmm et
le couple de rotation en fonctionnement ne doit pas être supérieur
à 100 Nmm.
HR 1
81
Lubrification
Schaeffler Group Industrial conseille d’utiliser, en fonction de
la température de fonctionnement dans les applications standards,
des graisses ayant de bonnes propriétés lubrifiantes ou une durée
d’utilisation acceptable, figure 6.
A basse température, les graisses ne restituent que très peu d’huile
de base. Ceci peut conduire à une lubrification insuffisante.
Schaeffler Group Industrial conseille de ne pas utiliser les graisses
en dessous de la température de transition inférieure Tlim inf,
figure 6. Celle-ci se situe environ 20 K au-dessus de la température
d’utilisation inférieure de la graisse selon les indications
des fabricants de graisses.
La température de transition supérieure Tlim sup ne doit pas être
dépassée si l’on veut éviter une réduction de la durée d’utilisation
de la graisse en fonction de la température ;
voir chapitre Durée d’utilisation de la graisse, page 86.
En cas de températures basses et constantes
(par exemple applications en entrepôt frigorifique), il faut s’assurer
que la restitution de l’huile contenue dans la graisse qui dépend du
type de roulement est suffisante.
T
1
2
Figure 6
Températures d’utilisation
82
HR 1
5
0
3
4
⬇20 K
155 252
� Température d’utilisation supérieure
selon le fabricant de graisse
� Tlim sup
� Tlim inf
� Température d’utilisation inférieure
selon le fabricant de graisse
� Applications standards
T = température d’utilisation
Schaeffler Group Industrial
Résistance à la pression
Vitesse de rotation
Eau et humidité
Pour qu’un film lubrifiant porteur soit efficace, sa viscosité
à la température de fonctionnement doit être suffisamment élevée.
En présence de charges élevées, utiliser des graisses
avec additifs EP (extrême pression) ayant une viscosité de l’huile
de base élevée (graisse KP selon DIN 51 825).
Utiliser également de telles graisses pour les roulements avec un fort
pourcentage de glissement ou contact linéaire.
Les graisses aux silicones ne peuvent être utilisées que pour de très
faibles charges (P ⬉ 3% C).
Utiliser de préférence les graisses avec additifs solides dans les cas
de frottement mixtes ou limites. Les particules contenues
dans les graisses avec additifs solides ne doivent pas excéder 5 ␮m.
Pour le choix des graisses, tenir compte du produit n · dM,
voir tableau, page 85 :
■ Pour les roulements qui tournent à grande vitesse ou pour
garantir un faible couple de démarrage, utiliser des graisses
ayant un facteur de vitesse élevé.
■ Pour les roulements qui tournent à faible vitesse,
utiliser des graisses ayant un facteur de vitesse faible.
Pour des accélérations centrifuges ⬎ 500 g, une séparation
est possible (c’est-à-dire séparation de l’épaississant et de l’huile
de base). Dans ce cas, consulter le fabricant du lubrifiant.
La consistance des graisses polyurées peut, sous l’effet
du cisaillement, se modifier davantage que celle des graisses
au savon métallique.
La présence d’eau dans une graisse diminue sensiblement la durée
d’utilisation d’un roulement :
■ L’évaluation du comportement des graisses en présence d’eau
est donnée par la norme DIN 51 807, figure 7.
■ La protection contre la corrosion peut être vérifiée selon
DIN 51 802 (test Emcor), (indications dans les fiches techniques
du fabricant de graisses).
1
3h
3h
20
� Gabarit
� Echantillon de graisse
� Lamelle en verre
2
10
Figure 7
Comportement en présence d’eau
selon DIN 51 807
Schaeffler Group Industrial
80
˚C
˚C
90
40
0
0
155 181a
1
3
HR 1
83
Lubrification
Graisses pour
applications spécifiques
Graisses
84
HR 1
Schaeffler Group Industrial livre de nombreux roulements
remplis de graisse. Des essais mécaniques dynamiques ont montré
que les graisses utilisées conviennent particulièrement pour
les applications, voir tableau.
Désignation5) Classification
Type de graisse
GA01
Graisse pour roulements à billes
pour T ⬍ +180 °C
Polyurée
Huile-ester
GA02
Graisse pour roulements à billes
pour T ⬍ +160 °C
Polyurée
SHC
GA13
Graisse standard pour roulements à billes Savon de lithium
et auto-aligneurs pour D ⬎ 62 mm
Huile minérale
GA14
Graisse pour roulements
à billes silencieux pour D ⬉ 62 mm
Savon de lithium
Huile minérale
GA15
Graisse pour roulements
à billes silencieux, vitesses élevées
Savon de lithium
Huile-ester
GA22
Graisse pour fonctionnement doux
avec faible moment résistant
Savon de lithium
Huile-ester
L0141)
Graissage initial des roulements
auto-aligneurs pour basses températures
Gel
Huile-ester
L0861)
Graissage initial des roulements
auto-aligneurs pour une plage étendue
de températures et de faibles charges
Savon complexe
de sodium
Huiles aux silicones
L0691)
Graisse pour roulements auto-aligneurs
pour une plage étendue de températures
Polyurée
Huile-ester
GA08
Graisse pour contact linéaire
Savon complexe
de lithium
Huile minérale
GA26
Graisse standard pour roues libres
Savon de lithium
et calcium
Huile minérale
GA28
Graisse pour palier de vis d’entraînement Savon de lithium
Huile-ester
GA11
Graisse résistante aux produits
pour températures jusqu’à +250 °C
PTFE
Alcoyl-oxyfluoréther
GA47
Graisse résistante aux produits
pour températures jusqu’à +140 °C
Savon complexe
de baryum
Huile minérale
1)
Depuis janvier 2008, on utilise pour les roulements auto-aligneurs
la graisse L069 au lieu des L014 et L086.
2)
La température limite supérieure en continu Tlim sup ne doit pas être
dépassée si l’on veut éviter une réduction de la durée d’utilisation de
la graisse en fonction de la température.
3)
Dépend du type de roulement.
4)
La fourchette des températures d’utilisation ne doit pas être déterminée
selon DIN 51 825, mais selon la spécification MIL.
5)
GA.. signifie Grease Application Group.., basé sur Grease Spec 00.
Schaeffler Group Industrial
Désignation5)
Graisse Arcanol
recommandée
pour
la relubrification
68 à 220
GA01
–
500 000
68 à 220
GA02
–
3
500 000
68 à 150
GA13
MULTI3
+75
2
500 000
68 à 150
GA14
MULTI2
–50 à +150
+70
2à3
1 000 000
22 à 32
GA15
–
–50 à +120
+70
2
1 000 000
10 à 22
GA22
–
–54 à +2044)
+80
1à2
900 000
22 à 46
L0141)
–
Températures
d’utilisation
Température
limite supérieure
en continu
Tlim sup2)
Classe
NLGI
Facteur
de vitesse
n · dM
°C
°C
–40 à +180
+115
2à3
600 000
–40 à +160
+85
2à3
–30 à +140
+75
–30 à +140
Classe ISO-VG
(huile de base)3)
min–1 · mm
–40 à +180
+115
3
150 000
68 à 150
L0861)
–
–40 à +180
+120
2
700 000
68 à 220
L0691)
–
–30 à +140
+95
2à3
500 000
150 à 320
GA08
LOAD150
–20 à +80
+60
2
500 000
10 à 22
GA26
–
–30 à +160
+110
2
600 000
15 à 100
GA28
MULTITOP
–40 à +250
+180
2
300 000
460 à 680
GA11
TEMP200
–20 à +140
+70
1à2
350 000
150 à 320
GA47
–
Graisses à roulements Arcanol
Schaeffler Group Industrial
Les utilisateurs qui introduisent eux-même la graisse dans leurs
roulements ont à leur disposition des graisses Arcanol spécialement
appropriées.
Ces graisses sont, quant à leurs performances, échelonnées
de façon à couvrir tous les domaines d’application,
voir chapitre Graisses Arcanol, page 1538.
HR 1
85
Lubrification
Durée d’utilisation
de la graisse
La durée d’utilisation de la graisse tfG est valable si elle est inférieure
à la durée de vie calculée du roulement et si les roulements ne sont
pas regraissés.
Une valeur indicative peut être déterminée approximativement par :
t fG = t f ⋅ K T ⋅ K P ⋅ K R ⋅ K U ⋅ K S
tfG
h
Valeur indicative de la durée d’utilisation de la graisse
tf
h
Durée d’utilisation nominale de la graisse
–
KT, KP, KR, KU, KS
Facteurs de correction pour température, charge, oscillation, environnement,
arbre vertical, voir page 89 à page 92.
En cas de durée d’utilisation de la graisse ⬎ 3 ans,
consulter le fabricant du lubrifiant.
Respecter les remarques pour le calcul de la durée d’utilisation
de la graisse en page 88.
Durée d’utilisation nominale
de la graisse
Conditions de validité pour la durée
d’utilisation nominale de la graisse
Elle est valable dans les conditions selon tableau.
Condition
Température du roulement
⬍ température limite supérieure
en continu Tlim sup
Rapport de charge
C0/P = 20
Vitesse et charge
constantes
Charge dans la direction
principale du roulement
radiale pour un roulement radial,
axiale pour une butée
Axe de rotation
horizontal pour les roulements radiaux
Bague intérieure
tournante
Ambiance
non néfaste
La durée d’utilisation nominale de la graisse tf dépend du facteur de
vitesse kf · n · dM spécifique au roulement et est déterminée à l’aide
de la figure 8.
kf
–
Facteur du type de roulement, tableau Facteur kf, page 87
n
min–1
Vitesse de rotation en fonctionnement ou vitesse de rotation équivalente
dM
mm
Diamètre moyen du roulement (d + D)/2.
Détermination de la durée
d’utilisation nominale de la graisse
80000
h
t f 10000
Figure 8
Détermination de la durée
d’utilisation nominale de la graisse
86
HR 1
00013AE3
tf = durée d’utilisation nominale
de la graisse
kf · n · dM = facteur de vitesse
1000
50000
100000
kf ⭈ n ⭈ dM
1000000 2000000
Schaeffler Group Industrial
Facteur kf,
fonction du type de roulement
Type de roulement
Roulements à une rangée de billes
1
Roulements à deux rangées de billes
1,5
Roulements à une rangée de billes à contact oblique
1,6
Roulements à deux rangées de billes à contact oblique
2
Roulements à billes à 4 points de contact
1,6
Roulements à rotule sur billes
1,45
Butées à billes
5,5
Butées à deux rangées de billes à contact oblique
1,4
Roulements à une rangée de rouleaux cylindriques
avec charge axiale constante
3,25
Roulements à une rangée de rouleaux cylindriques
avec ou sans charge axiale alternée
2
Roulements à deux rangées de rouleaux cylindriques1)
3,5
Roulements à rouleaux cylindriques jointifs
5,3
Roulements à rouleaux coniques
Roulements à rotule sur une rangée de rouleaux
4
10
Roulements à rotule sur deux rangées de rouleaux
sans épaulement central
8
Roulements à rotule sur deux rangées de rouleaux
avec épaulement central
10,5
Cages à aiguilles, roulements à aiguilles
Douilles à aiguilles, douilles à aiguilles avec fond
3,6
4,2
Galets de roulement, avec et sans axe, avec cage, rouleaux jointifs
20
Galets de roulement, avec et sans axe, à aiguilles jointives
40
Galets à une rangée de billes
1
Galets à deux rangées de billes
2
Galets de roulement PWTR, galets de roulement sur axe PWKR
6
Roulements à rouleaux cylindriques LSL, ZSL
3,1
Roulements à rouleaux croisés
4,4
Butées à aiguilles, butées à rouleaux cylindriques
58
Roulements auto-aligneurs, paliers auto-aligneurs
1
1)
Schaeffler Group Industrial
Facteur
kf
N’est pas valable pour les roulements à rouleaux cylindriques de très grande
précision NN30. Utiliser le schéma de calcul du catalogue Roulements de très
grande précision, AC 41130/7.
HR 1
87
Lubrification
Remarques pour le calcul
de la durée d’utilisation
de la graisse
Roulements combinés
Pour les roulements combinés, le roulement radial et la butée
doivent faire l’objet d’un calcul séparé. L’intervalle de regraissage
le plus court est déterminant.
Bague extérieure tournante
En cas de bague extérieure tournante, la durée d’utilisation
de la graisse peut être réduite.
Pour les galets, avec et sans axe :
■ les défauts angulaires doivent être évités
■ les effets de la bague extérieure tournante sur la durée
d’utilisation de la graisse sont pris en compte dans le facteur
de type de roulement kf.
Restrictions
Il n’est pas possible de déterminer la durée d’utilisation de la graisse
à l’aide de la procédure décrite :
■ si la graisse peut s’échapper du roulement
– l’huile de base s’évapore excessivement
– les roulements sont sans étanchéité
– en cas de butées avec axe horizontal
■ si, en fonctionnement, de l’air est aspiré à travers le roulement
– danger d’oxydation de la graisse
■ en cas de fonctionnement combiné
– la graisse se répartit sur toute la course
■ si des impuretés, de l’eau ou d’autres liquides pénètrent
dans les roulements
■ pour les roulements de broche
■ pour les roues libres
■ pour les paliers de vis d’entraînement
■ pour les roulements de précision pour charges combinées
■ pour les roulements à rouleaux cylindriques de haute
précision NN30.
Pour d’autres informations sur la lubrification, voir aux chapitres
Produits.
88
HR 1
Schaeffler Group Industrial
Facteurs de correction
pour la détermination
de la durée d’utilisation
de la graisse
Facteur de correction
pour la température KT
Si la température est supérieure à la température limite en
continu Tlim sup, KT est à déterminer selon le diagramme, figure 9.
Ne pas utiliser le diagramme si la température du roulement
est supérieure à la température d’utilisation supérieure de la graisse
concernée, voir tableau Graisses, page 84.
Le cas échéant, utiliser une autre graisse ou consulter nos ingénieurs
d’application Schaeffler.
1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
KT
0,3
� K sup. à Tlim sup
KT = facteur de correction
pour la température
Schaeffler Group Industrial
0,2
0,1
0
155 247
Figure 9
Facteur de correction
pour la température KT
0,4
0
5
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 K 75
1
HR 1
89
Lubrification
Facteur de correction
pour la charge KP
Le facteur KP correspond à la réduction pour les charges plus
élevées qui dépend du type de roulement
(la graisse est davantage sollicitée), voir figure 10 et tableau.
1
0,9
0,8
4
0,7
3
2
1
0,6
Ceci est basé
sur des graisses au savon de lithium
de bonne qualité
0,5
Kp
0,3
�, �, �, � voir tableau Facteur KP
C0/P = rapport Charge statique de base/
charge dynamique équivalente
KP = facteur de correction pour la charge
Facteur KP
0,2
0,1
0
155 248
Figure 10
Facteur KP pour roulements
0,4
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
C0/P
Courbe1) Type de roulement
�
Butées à deux rangées de billes à contact oblique
Butées à billes
Butées à aiguilles, butées à rouleaux cylindriques
Roulements à rouleaux croisés
�
Roulements à rotule sur deux rangées de rouleaux
avec épaulement central
Cages à aiguilles, roulements à aiguilles
Douilles à aiguilles, douilles à aiguilles avec fond
Roulements à deux rangées de rouleaux cylindriques (sauf NN30)
Galets de roulement PWTR, galets de roulement sur axe PWKR
Galets de roulement, avec et sans axe, avec cage, à rouleaux jointifs
Galets de roulement, avec et sans axe, à aiguilles jointives
�
Roulements à rouleaux cylindriques LSL, ZSL
Roulements à rouleaux coniques
Roulements à rotule sur deux rangées de rouleaux
sans épaulement central (E1)
Roulements à rotule sur une rangée de rouleaux
Roulements à rouleaux cylindriques jointifs
Roulements à une rangée de rouleaux cylindriques
(charges constantes et alternées)
Roulements à billes à 4 points de contact
�
Roulements à billes (à 1 rangée et à 2 rangées)
Roulements à billes à contact oblique (à 1 rangée et à 2 rangées)
Roulements à rotule sur billes
Galets de roulement (à 1 rangée et à 2 rangées)
Roulements auto-aligneurs, paliers auto-aligneurs
1)
90
HR 1
Courbes, voir figure 10.
Schaeffler Group Industrial
Facteur de correction
pour l’oscillation KR
Le facteur KR entre en ligne de compte en présence d’un angle
d’oscillation ␸ ⬍ 180°, figure 11 et figure 12. Les mouvements
oscillants sollicitent davantage la graisse que les mouvements
de rotation.
Pour réduire la tribocorrosion, il faut réduire les intervalles
de regraissage.
S’il n’y a pas de rotation complète des éléments roulants, consulter
nos ingénieurs d’application Schaeffler.
Figure 11
Angle d’oscillation ␸
150 131a
␸
1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
KR = facteur de correction
pour l’oscillation
␸ = angle d’oscillation
0,4
K R 0,3
Figure 12
Facteur de correction
pour l’oscillation KR
Schaeffler Group Industrial
155 053a
0,2
0,1
0˚
30˚
90˚
60˚
120˚
150˚
180˚
␸
HR 1
91
Lubrification
Facteur de correction
pour l’environnement KU
Facteur de correction
pour l’environnement KU
Facteur KS
pour arbres verticaux
Facteur KS
pour arbre vertical
92
HR 1
Le facteur de correction pour l’environnement KU tient compte
d’influences telles que humidité, charges saccadées,
faibles vibrations (à l’origine de la corrosion de contact) et chocs,
voir tableau Facteur de correction pour l’environnement KU.
Il ne tient pas compte d’influences extrêmes de l’environnement
telles que eau, agents corrosifs, impuretés, rayonnement
radioactif et vibrations extrêmes, par exemple dans les machines
vibrantes.
En ce qui concerne les impuretés, tenir compte de l’influence
des impuretés sur le calcul de la durée de vie, voir chapitre Capacité
de charge et durée de vie, page 40.
Influence de l’environnement
Facteur
KU
Faible
1
Moyenne
0,8
Elevée
0,5
S’il faut s’attendre à une plus grande fuite de graisse,
par exemple pour les roulements radiaux dont l’axe est vertical,
il faut prendre en compte le facteur KS selon le tableau.
Disposition de l’arbre
Facteur
KS
Arbre vertical (selon l’étanchéité)
0,5 à 0,7
Autre disposition
1
Schaeffler Group Industrial
Intervalles de regraissage
Valeur indicative de l’intervalle
de regraissage
Pour les roulements qui sont regraissés, il faut respecter l’intervalle
de regraissage pour garantir le bon fonctionnement des roulements.
Définir de façon précise les intervalles de graissage par des essais
représentatifs de l’application envisagée.
Donc :
■ les temps d’observation devront être suffisamment longs
■ l’état de la graisse doit être vérifié à intervalles réguliers.
Pour des raisons de sécurité de fonctionnement, des intervalles
de regraissage ⬎ 1 an ne sont pas conseillés.
Dans la plupart des applications, la valeur indicative correspond,
par expérience, à :
t fR = 0,5 ⋅ t fG
tfR
h
Valeur indicative de l’intervalle de regraissage
tfG
h
Valeur indicative de la durée d’utilisation de la graisse, voir page 86.
Conditions de regraissage
Lors du regraissage, utiliser la même graisse que pour le graissage
initial.
En cas d’utilisation d’une graisse différente, vérifier toujours
la miscibilité et la compatibilité des graisses entre elles ;
voir Miscibilité, page 95.
Quantité de lubrifiant
Du fait de la conception compacte des roulements,
nous recommandons de regraisser avec 50% à 80% de la quantité
de graisse initiale.
Si les circuits de lubrification sont remplis d’air, tenir compte,
lors du regraissage, du remplissage du circuit d’alimentation dans
le calcul de la quantité de graisse.
Regraissage
Schaeffler Group Industrial
Le regraissage se fait toujours :
■ lorsque le roulement est en rotation et à température
de fonctionnement
■ avant l’arrêt
■ avant de longues périodes d’interruption.
Procéder au regraissage jusqu’à ce qu’un bourrelet de graisse neuve
se forme au niveau de l’étanchéité. Prévoir une évacuation correcte
de la graisse usagée.
HR 1
93
Lubrification
Réserve de graisse
La quantité de graisse initiale se situe entre 30% et 100%
du volume disponible autour du roulement qui dépend du type
de roulement et des conditions de fonctionnement.
Une réserve de graisse peut augmenter la durée d’utilisation
de la graisse. La graisse contenue dans l’espace de réserve doit
se trouver en contact permanent avec la graisse du chemin
de roulement. D’importantes réserves de graisse n’augmentent
pas proportionnellement la durée d’utilisation de la graisse.
Le volume de la réserve de graisse doit correspondre au volume
compris entre la bague intérieure et la bague extérieure
du roulement (sans tenir compte de la cage et des éléments
roulants), figure 13 et figure 14.
Empêcher l’évaporation de l’huile de base par des mesures
constructives, par exemple avec des joints d’étanchéité,
figure 13 et figure 14.
B
B
1
� Joint d’étanchéité
� Dépôt de graisse
155 192c
2
Figure 13
Réserve de graisse d’un côté
B
2
B
2
B
1
Figure 14
Réserve de graisse des deux côtés
94
HR 1
2
155 193b
� Joint d’étanchéité
� Dépôt de graisse
Schaeffler Group Industrial
Miscibilité
Conditions préalables
Durée de conservation
Conditions préalables
Schaeffler Group Industrial
Les mélanges de graisses sont impérativement à éviter.
Si des mélanges de graisses ne peuvent pas être évités,
les conditions suivantes doivent être respectées :
■ les huiles de base doivent être identiques
■ les agents épaississants doivent être compatibles
■ les viscosités des huiles de base doivent être équivalentes
(elles ne doivent pas différer de plus d’une classe ISO-VG)
■ la consistance doit être identique (classe NLGI).
Pour la miscibilité des graisses, il faut toujours consulter le fabricant
du lubrifiant.
Même si ces conditions sont respectées, une diminution
des performances du mélange de graisses n’est pas exclue.
Si l’on passe à une autre graisse, il faut dans la mesure du possible
procéder simultanément à un nettoyage du circuit. Après une
courte période, un regraissage supplémentaire devra être effectué.
Lors du mélange de graisses non compatibles, d’importantes
modifications de structure peuvent se produire.
Par ailleurs, un fort ramollissement du mélange est possible.
Seuls des essais appropriés permettent de dire concrètement
s’il y a miscibilité.
Les graisses utilisées ont, en général, une durée de conservation
de 3 ans.
Les conditions préalables sont :
■ un local de stockage fermé
■ des températures entre 0 °C et +40 °C
■ une humidité relative de l’air ne dépassant pas 65%
■ aucune influence chimique (vapeurs, gaz, liquides)
■ des roulements avec étanchéité.
Le vieillissement des lubrifiants est influencé par l’environnement.
De ce fait, il est indispensable de respecter les instructions
du fabricant de lubrifiants.
Après une longue période de stockage, le couple de frottement
au démarrage d’un roulement graissé peut être temporairement
plus élevé. Par ailleurs, le pouvoir lubrifiant de la graisse
stockée peut être réduit.
Les caractéristiques des graisses varient et différentes matières
premières peuvent être utilisées pour des graisses de même nom.
Schaeffler Group ne peut donc garantir, ni les lubrifiants
utilisés par le client pour le regraissage, ni leurs caractéristiques
en fonctionnement.
HR 1
95
Lubrification
Lubrification à l’huile
Les huiles minérales ou synthétiques conviennent dans tous les cas
au graissage des roulements.
Les huiles à base minérale sont utilisées le plus souvent.
Elles doivent, au minimum, répondre aux exigences selon
DIN 51 517 ou DIN 51 524.
Des huiles spéciales, souvent synthétiques, sont utilisées dans
des conditions de fonctionnement extrêmes ou pour des exigences
particulières quant à la tenue de l’huile.
Veuillez, dans ces cas, consulter les fabricants de lubrifiants ou
nos ingénieurs d’application Schaeffler.
Températures
de fonctionnement
Dans tous les cas, respecter les indications du fabricant
de lubrifiants.
Choix de l’huile appropriée
La durée de vie possible des roulements et la garantie contre
l’usure sont d’autant plus élevées lorsque les surfaces de contact
sont bien séparées par un film d’huile, figure 15 et chapitre Capacité
de charge et durée de vie, page 40.
2
1
Figure 15
Film d’huile
dans les zones de contact
96
HR 1
hmin
4
155 182a
h
� Zone d’entrée
� Courbe de pression selon la théorie EHD
� Zone d’écoulement
� Lubrifiant
3
Schaeffler Group Industrial
Viscosité nécessaire
pour les huiles minérales
La valeur indicative de ␯1 dépend du diamètre moyen du
roulement dM et de la vitesse de rotation n. Elle tient compte des
connaissances basées sur la théorie EHD de la formation
d’un film d’huile et des expériences acquises dans la pratique.
En fonction de la vitesse de fonctionnement, l’huile doit avoir,
à la température de fonctionnement, au moins la viscosité
nécessaire ␯1, figure 16.
1 000
mm2 s⫺1
500
2
mi
n ⫺1
1
5
10
n
200
Déterminer la viscosité nécessaire
Schaeffler Group Industrial
10
0
20
50
␯1
0
50
0
20
10
5
10
0
20 0
0
50 0
10 00
0
20 00
50 000
10 00
00 0
00
151 157c
Figure 16
Viscosité nécessaire
et diagramme V/T
pour huiles minérales
00
15 0000
1 68 0
46320 0
22 50
1 0
10 68
46
50
100
� Viscosité mm2s–1 à +40 °C
n = vitesse de fonctionnement
␯1 = viscosité nécessaire
dM = diamètre moyen
du roulement (d + D)/2
␽ = température de fonctionnement
20
3
10 20
10
22
15
32
ISO VG
50 100 200 500
10 20 30 40 50 60 80 °C 120
mm 1000
70 100
␽
dM
La viscosité nécessaire ␯1 est définie de la façon suivante :
■ ␯1 doit être affectée d’une valeur nominale de viscosité ISO-VG
située entre 10 et 1 500 (viscosité moyenne selon DIN 51 519)
■ pour une viscosité nécessaire située entre deux valeurs ISO-VG
normalisées, choisir la valeur la plus approchante
(en fonction des progressions par paliers).
Ne pas utiliser cette méthode pour les huiles synthétiques,
du fait de leur différence de comportement V/P (viscosité-pression)
et V/T (viscosité-température).
Dans ce cas, veuillez consulter nos ingénieurs d’application
Schaeffler.
HR 1
97
Lubrification
Influence de la température
sur la viscosité
La viscosité de l’huile diminue progressivement avec l’augmentation
de la température. Cette modification de la viscosité en fonction
de la température est définie par l’indice de viscosité VI.
Pour les huiles minérales, ce VI devrait être au minimum de 95.
Lors du choix de la viscosité, tenir compte de la température
de fonctionnement la plus basse car la viscosité croissante a pour
effet de diminuer la fluidité de l’huile. De ce fait, la puissance
absorbée augmente.
Une très longue durée de vie peut être atteinte avec un rapport
de viscosité ␬ = ␯/␯1 = 3 à 4 (␯ = viscosité de fonctionnement).
Les huiles à forte viscosité n’ont pas que des avantages.
Outre les puissances absorbées dues au frottement, des problèmes
peuvent survenir au niveau de l’arrivée et de l’évacuation de l’huile
du roulement en cas de températures basses, voire normales.
L’huile choisie doit avoir une viscosité permettant d’obtenir une
tenue à la fatigue aussi élevée que possible. Mais elle doit
aussi assurer constamment une alimentation en huile satisfaisante
des roulements.
Résistance à la pression des huiles
et additif anti-usure
Si les roulements sont fortement chargés ou si la viscosité
de fonctionnement ␯ est inférieure à la viscosité nécessaire ␯1,
il convient d’utiliser des huiles avec additifs anti-usure
(symbole P selon DIN 51 502).
De telles huiles sont également nécessaires pour les types
de roulements avec un fort pourcentage de glissement
(par exemple, roulements avec contact linéaire).
Ces additifs formant une couche de jonction limitent les effets
néfastes dus au contact métallique survenant par endroits (usure).
L’aptitude de ces additifs varie et dépend, en général, fortement
de la température. Pour connaître leur efficacité avec exactitude,
il est nécessaire de les tester sur roulement (par exemple sur notre
banc d’essai FE8 selon DIN 51 819).
Les huiles aux silicones ne doivent être utilisées que pour de très
faibles charges (P ⬉ 0,03 C).
98
HR 1
Schaeffler Group Industrial
Compatibilité
Avant l’utilisation d’une huile, vérifier par des essais son
comportement en présence de matières plastiques, de matériaux
pour l’étanchéité (élastomères), d’alliages légers et d’alliages
non ferreux.
Procéder à l’essai sous des sollicitations dynamiques et à
la température de fonctionnement.
Vérifier impérativement la compatibilité des huiles synthétiques.
En même temps, consulter le fabricant de lubrifiants !
Miscibilité
Eviter, si possible, de mélanger des huiles différentes.
Les différents additifs peuvent, en particulier, provoquer des
interactions indésirables.
En général, les huiles de lubrification à base d’huile minérale et
de classification identique sont miscibles, par exemple HLP et HLP.
Les viscosités ne devraient pas différer de plus d’une classe ISO-VG.
Vérifier impérativement la compatibilité des huiles synthétiques.
En même temps, consulter le fabricant de lubrifiants.
La miscibilité est à vérifier préalablement, au cas par cas.
Propreté
La propreté de l’huile influe considérablement sur la durée de vie
des roulements, voir également chapitre Capacité de charge et durée
de vie, page 40.
Schaeffler Group recommande donc de prévoir un filtre à huile et
de respecter le degré de filtration. La filtration doit être ⬍ 25 ␮m.
Schaeffler Group Industrial
HR 1
99
Lubrification
Lubrification à l’huile
par goutte à goutte
Figure 17
Lubrification à l’huile
par goutte à goutte
(schéma de principe)
100
HR 1
Les principaux modes de lubrification sont :
■ la lubrification à l’huile par goutte à goutte
■ la lubrification huile-air
(peut remplacer la lubrification par brouillard d’huile
pour préserver l’environnement)
■ la lubrification par bain d’huile
(par barbotage)
■ la lubrification par circulation d’huile.
Cette méthode convient pour les roulements qui tournent
à grande vitesse, figure 17.
La quantité d’huile nécessaire dépend de la dimension et du type
de roulement, de la vitesse de fonctionnement et de la charge.
La valeur indicative se situe entre 3 gouttes/min et 50 gouttes/min
pour chaque chemin de roulement (une goutte pèse env. 0,025 g).
Prévoir une évacuation correcte de l’huile excédentaire.
155 188b
Modes de lubrification
Schaeffler Group Industrial
Lubrification huile-air
Ce mode est particulièrement adapté pour des roulements
radiaux tournant à des vitesses élevées, mais faiblement chargés
(n · dM = 800 000 à 3 000 000 min–1 · mm), figure 18.
L’huile est amenée au roulement par de l’air comprimé purifié
et exempt d’eau. Il se produit ainsi une surpression.
Celle-ci empêche la pénétration d’impuretés dans le roulement.
Avec une lubrification huile-air conçue pour une lubrification par
quantités minimales, on atteint un faible moment résistant ainsi
qu’une faible température de fonctionnement.
Les renseignements techniques pour ce mode de lubrification
sont donnés par les fabricants spécialisés.
Eviter, si possible, une lubrification huile-air pour les butées.
La quantité d’huile nécessaire pour une alimentation suffisante
dépend du type de roulement.
L’effet de refroidissement de la lubrification huile-air est faible.
Respecter les remarques des fabricants d’appareils de lubrification.
1
� Vers l’appareil huile-air
Schaeffler Group Industrial
155 189b
Figure 18
Lubrification huile-air
(schéma de principe)
HR 1
101
Lubrification
Figure 19
Lubrification par bain d’huile
(schéma de principe)
102
HR 1
Le niveau d’huile doit être tel que l’élément roulant le plus bas soit
immergé jusqu’à son axe, figure 19. Si le niveau d’huile est
supérieur et en présence d’une vitesse circonférentielle élevée,
la température du roulement peut augmenter. Par ailleurs,
l’huile peut avoir tendance à mousser dans de telles conditions.
Ce mode convient, en général, jusqu’à n · dM = 300 000 min–1 · mm.
Pour n · dM ⬍ 150 000 min–1 · mm, le roulement peut également
être entièrement immergé.
Pour les roulements de forme asymétrique, il faut prévoir des canaux
de retour d’huile à cause de l’effet de pompage, ceci pour permettre
une recirculation de l’huille.
Pour les butées, le niveau d’huile doit obligatoirement atteindre
le diamètre intérieur de la cage axiale.
Pour limiter la fréquence de renouvellement de l’huile, en prévoir
une quantité suffisante.
155 184b
Lubrification par bain d’huile
Schaeffler Group Industrial
Lubrification par circulation d’huile
La lubrification par circulation d’huile permet un refroidissement
de l’huile, figure 20. L’huile évacue les calories du roulement.
La quantité d’huile nécessaire pour cette évacuation dépend des
conditions de refroidissement, voir chapitre Vitesses de rotation,
page 71.
1
M
� Filtre
� Pompe
� Refroidissement
2
3
00013AFC
Figure 20
Lubrification par circulation d’huile
(schéma de principe)
Les quantités d’huile V sont adaptées aux conditions
de fonctionnement, figure 21. Le diagramme indique les quantités
d’huile qui, en cas d’alimentation latérale et avec un niveau
atteignant la partie inférieure de l’arbre, passent, à la pression
atmosphérique, à travers le roulement.
Les roulements de forme asymétrique (par exemple, roulements à
billes à contact oblique, roulements à rouleaux coniques,
butées à rotule sur rouleaux) admettent, en raison de leur effet
de pompage, des débits d’huile plus importants que
les roulements de forme symétrique. Des débits d’huile importants
permettent l’évacuation de particules abrasives et de calories.
Figure 21
Quantités d’huile
Schaeffler Group Industrial
2
1
0,5
. 0,2
V 0,1
0,05
0,02
0,01
0,005
0,002
0,001
10
c2
1
b1
b2
a1
a2
2
c
b
a
20
50
100
200
500 1 000 mm 3 000
D
HR 1
155 249
� Quantité croissante d’huile nécessaire
pour l’évacuation de la chaleur
� Pas d’évacuation de chaleur nécessaire
D = diamètre extérieur du roulement
V = quantité d’huile
a = quantité d’huile suffisante
pour la lubrification
b = limite supérieure
pour roulements symétriques
c = limite supérieure
pour roulements asymétriques
a1 ; b1 ; c1 : D/d ⬎ 1,5
a2 ; b2 ; c2 : D/d ⬉ 1,5
c1
100
50
l/min
20
10
5
103
Lubrification
Conception de la construction
adjacente en cas de lubrification
à l’huile
Les trous de graissage du roulement doivent coïncider
avec ceux de l’arbre et du logement. Prévoir des sections suffisantes
pour les rainures, les évidements ou autres.
L’évacuation de l’huile doit s’effectuer à la pression atmosphérique
(ce qui permet d’éviter un échauffement supplémentaire dû à un
engorgement).
Pour les butées, l’huile doit toujours circuler de l’intérieur vers
l’extérieur.
Valeurs indicatives pour la section
de l’orifice d’évacuation
en cas de lubrification à l’huile
La section de l’orifice d’évacuation d’huile doit être nettement plus
importante que celle de l’orifice d’arrivée d’huile, figure 22.
La section Arab dépend de la quantité d’huile et de la viscosité :
A rab = K ab ⋅ A ab
Arab
mm2
Section de l’orifice d’évacuation en tenant compte de la viscosité
Kab
–
Facteur de correction de la viscosité, voir tableau
Aab
mm2
Section de l’orifice d'évacuation, figure 22.
10 4
mm 2 5
4
3
2
Figure 22
Section de l’orifice d’évacuation
(valeurs indicatives)
Facteur de correction Kab
A ab
10 2
5
4
3
2
00013AE4
Aab = section pour une évacuation
de l’huile à pression atmosphérique
V = quantité d’huile
10 3
5
4
3
2
10
0,1
HR 1
0,5
1
.2
V
5
Viscosité
Facteur
mm2 · s–1
Kab
jusqu’à 30
1
30 à 60
1,2 à 1,6
60 à 90
1,8 à 2,2
90 à 120
2,4 à 2,8
120 à 150
104
0,2
3
10
20
50 100
l /min
à 3,4
Schaeffler Group Industrial
Lubrification par injection d’huile
Pour les roulements tournant à grande vitesse, l’huile est injectée
directement dans l’espace entre la cage et la bague de roulement,
figure 23. La lubrification par injection de grandes quantités d’huile
entraîne d’importantes pertes d’énergie.
L’échauffement des roulements ne peut être limité qu’en utilisant
des moyens importants. La limite supérieure pour une lubrification
par circulation d’huile du produit n · dM = 1 000 000 min–1 · mm
pour des roulements appropriés (par exemple, roulements
de broche) peut être largement dépassée grâce à la lubrification
par injection.
Schaeffler Group Industrial
155 251
Figure 23
Lubrification par injection d’huile
(alimentation des deux côtés pour
un roulement à rouleaux coniques
tournant à grande vitesse)
HR 1
105
Lubrification
Evacuation des calories
par le lubrifiant
Flux thermique
L’huile de lubrification évacue les calories produites
par le frottement des roulements. Ainsi, on pourra calculer le flux
thermique évacué par le lubrifiant QL et le débit d’huile
nécessaire VL.
␲
Q = 10 –6 ⋅ ⋅ n ⋅ (M 0 + M1 ) + Q E
30
Q L = Q − Q S
Calcul approximatif
V L =
Q L
0, 0286 ⋅ ⌬␽ L
QL
kW
Flux thermique évacué par le lubrifiant
Q
kW
Flux thermique total évacué
QS
kW
Flux thermique évacué par l’intermédiaire des portées du roulement
QE
kW
Flux thermique en cas d’échauffement externe éventuel
n
min–1
Vitesse de rotation en fonctionnement ou vitesse de rotation équivalente
M0
Nmm
Moment résistant dépendant de la vitesse de rotation
M1
Nmm
Moment résistant dépendant de la charge
VL
l/min
Débit de lubrifiant
⌬␽L
K
Différence de température de l’huile entre la sortie et l’entrée.
Valeurs indicatives pour la quantité
d’huile nécessaire à la lubrification
et au refroidissement
Si ces valeurs ne peuvent être déterminées par le calcul,
les valeurs indicatives selon figure 24 sont valables pour une
différence de température de ⌬␽L = 10 K.
� Sans tenir compte, ni de la conduction
ou du rayonnement de la chaleur,
ni de la convection
� Valeurs expérimentales
pour des conditions
de refroidissement normales
� Valeurs expérimentales
pour d’excellentes conditions
de refroidissement
V = quantité d’huile
NR = puissance absorbée
Figure 24
Valeurs indicatives pour le débit
d’huile nécessaire à la lubrification
et au refroidissement
106
HR 1
000141A3
10
l/min
5
2
2
1
0,5
1
.
V 0,2
3
0,1
0,05
0,02
0,01
1
2
5
10
20
50 100 200
NR
500
2000 W
1000
5000
Schaeffler Group Industrial
Renouvellement de l’huile
Conditions
de fonctionnement difficiles
Généralement, un renouvellement annuel de l’huile est suffisant
si les températures dans le roulement sont inférieures à +50 °C et
si la pollution est faible.
La figure 25 donne les valeurs indicatives pour les intervalles
de vidange d’huile.
Définir précisément l’intervalle de renouvellement de l’huile
avec le fabricant de l’huile.
Le renouvellement de l’huile doit être plus fréquent si les conditions
de fonctionnement sont difficiles. Par exemple, en cas de hautes
températures et de faibles quantités d’huile avec une fréquence de
recirculation élevée.
La fréquence de recirculation indique le nombre de fois où le volume
total de l’huile a recirculé ou a été pompé par heure :
Fréquence de recirculation =
Débit de la pompe m3 h
Contenance du réservoir m3
160
˚C
150
140
130
1
120
Figure 25
Intervalles de vidange d’huile
Schaeffler Group Industrial
110
100
90
2
80
155 250
� Huiles de boîtes synthétiques
� Huiles de boîtes minérales
t = intervalle de vidange d’huile
␽ = température du bain d’huile
Source : projet FVA n° 171
␽
70
100
1000
10000
h
100000
t
HR 1
107