Lubrification des Roulements

- Pour fonctionner avec fiabilité, les roulements doivent être convenablement lubrifiés, de façon à éviter un contact métallique direct entre éléments roulants, chemins de roulement et cage. De plus, une lubrification correcte empêche l'usure et protège les surfaces de la corrosion. Le choix d'un lubrifiant et d'un mode de lubrification adaptés à un montage donné est donc important, de même qu'un entretien approprié.

- Il existe un grand nombre de graisses et d'huiles pour la lubrification des roulements, ainsi que des lubrifiants solides sélectionnés, par exemple, lorsque le montage est soumis à des conditions de température extrêmes.

- Le choix du lubrifiant dépend, en premier lieu, des conditions de fonctionnement, c'est-à-dire de la plage de températures et de la vitesse, ainsi que de l'influence de l'environnement.

- On obtient les températures de fonctionnement les plus favorables lorsque le roulement reçoit la quantité de lubrifiant minimale nécessaire pour assurer une lubrification fiable.

- Cependant, si le lubrifiant doit remplir des fonctions additionnelles, telles que l'étanchéité ou la dissipation de chaleur, des quantités plus importantes sont requises.

- Le pouvoir lubrifiant d'une graisse ou d'une huile diminue dans le temps par suite des contraintes mécaniques, du vieillissement et de la contamination.Il est donc nécessaire de procéder à des appoints de graisse ou à un renouvellement complet de celle-ci, et de filtrer et remplacer l'huile à intervalles réguliers.

- La durée de service de la graisse dans des roulements étanches dépasse souvent celle des roulements eux-mêmes. A de rares exceptions près, aucune disposition n'est donc prévue pour la ré-lubrification de ces roulements.

1- Lubrification à la graisse :

- La graisse peut être utilisée pour lubrifier les roulements dans des conditions de fonctionnement normales, avec la majorité des applications.

- Comparée à l'huile, la graisse présente l'avantage d'être plus facilement retenue dans le montage, en particulier si l'arbre est incliné ou vertical, et elle contribue aussi à protéger le roulement des agents polluants, de l'humidité ou de l'eau.

- Un excès de lubrifiant entraîne une augmentation rapide de la température de fonctionnement, en particulier aux vitesses de rotation élevées. En principe, à la mise en rotation seul le roulement doit être complètement garni de graisse, tandis que l'espace libre dans le palier ne doit être que partiellement rempli. Avant d'atteindre la vitesse fonctionnelle de régime, il faut permettre au surplus de graisse de se répandre ou de s'échapper pendant la période de rodage. Au terme de la phase de rodage, la température de fonctionnement diminuera considérablement, ce qui signifie que la graisse s'est bien répandue dans le montage.

- Si les roulements doivent tourner à très faible vitesse, en étant bien protégés contre la pollution et la corrosion, il est opportun de remplir complètement de graisse le palier. 1-1- Graisses lubrifiantes : - Les graisses lubrifiantes sont des huiles minérales ou synthétiques contenant un agent épaississant. Les agents épaississants consistent habituellement en un savon métallique. Cependant, dans certaines applications (températures élevées) d'autres agents épaississants, comme le polyurée, peuvent être utilisés pour améliorer les performances. Des additifs peuvent aussi être inclus pour renforcer certaines propriétés de la graisse. - La consistance de la graisse dépend, dans une large mesure, du type et de la concentration de l'agent épaississant utilisé et de la température de fonctionnement de l'application. - Dans le choix d'une graisse, la consistance, la plage de températures de fonctionnement, la viscosité de l'huile de base, les propriétés antirouille et la résistance aux fortes charges sont les critères les plus importants à considérer. Les paragraphes suivants contiennent des informations détaillées sur ces propriétés.

- Si les roulements doivent tourner à très faible vitesse, en étant bien protégés contre la pollution et la corrosion, il est opportun de remplir complètement de graisse le palier.

1-1- Graisses lubrifiantes :

- Les graisses lubrifiantes sont des huiles minérales ou synthétiques contenant un agent épaississant. Les agents épaississants consistent habituellement en un savon métallique. Cependant, dans certaines applications (températures élevées) d'autres agents épaississants, comme le polyurée, peuvent être utilisés pour améliorer les performances. Des additifs peuvent aussi être inclus pour renforcer certaines propriétés de la graisse.

- La consistance de la graisse dépend, dans une large mesure, du type et de la concentration de l'agent épaississant utilisé et de la température de fonctionnement de l'application.

- Dans le choix d'une graisse, la consistance, la plage de températures de fonctionnement, la viscosité de l'huile de base, les propriétés antirouille et la résistance aux fortes charges sont les critères les plus importants à considérer. Les paragraphes suivants contiennent des informations détaillées sur ces propriétés.

1-2- Viscosité de l'huile de base :

- La viscosité de l'huile de base des graisses normalement utilisées pour les roulements se situe entre 15 et 500 mm² /s à 40 C°. Les graisses à base d'huiles, dont les viscosités sont supérieures à 1 000 mm² /s à 40 C°, ressuent l'huile si lentement que le roulement ne sera pas convenablement lubrifié. Par conséquent, si des vitesses faibles nécessitent de recourir à une viscosité calculée bien au-dessus de 1 000 mm² /s à 40 C°, il est préférable d'utiliser une graisse avec une viscosité maximale de 1 000 mm² /s et de bonnes propriétés de ressuage ou de choisir la lubrification à l'huile.

Remarque :

- Le ressuage d'une graisse est sa tendance à la séparation d'huile dans des conditions déterminées (repos). Il est évalué selon différentes méthodes dont les plus connues sont la méthode ASTM D 1742 consistant à mesurer la masse d'huile séparée de la graisse sous l'action d'une pression d'air comprimé et la méthode britannique IP 121 soumettant l'échantillon de graisse à l'action d'un poids.

- La viscosité de l'huile de base régit aussi la vitesse maximale à laquelle une graisse donnée peut être utilisée pour la lubrification des roulements. La vitesse de fonctionnement admissible pour une graisse est aussi influencée par la résistance au cisaillement de la graisse, qui est déterminée par l'agent épaississant. Pour indiquer la vitesse admissible, les fabricants utilisent souvent un «coefficient de vitesse».

- Pour des applications qui fonctionnent à très grande vitesse, par exemple lorsque A > 700 000 pour les roulements à billes, les graisses les plus adaptées sont celles qui incorporent des huiles de base de faible viscosité.

1-3- Consistance :

- Les graisses sont divisées en différentes classes de consistance selon l'échelle NLGI (National Lubricating Grease Institute). La consistance des graisses utilisées pour la lubrification des roulements ne doit pas varier de façon excessive avec la température dans la plage de températures de fonctionnement après pétrissage (malaxage). Les graisses qui s'amollissent aux températures élevées risquent de couler hors du montage. Celles qui deviennent fermes aux basses températures peuvent gêner la rotation du roulement ou présenter un ressuage insuffisant de l'huile.

- Les graisses normalement utilisées pour les roulements sont épaissies avec un savon métallique et ont une consistance 1, 2 ou 3. Les graisses de consistance 2 sont les plus utilisées. Les graisses de consistance 3 sont recommandées pour les montages avec arbre vertical, où l'on prévoit une chicane au-dessous du roulement pour éviter que la graisse ne s'en échappe.

- Dans les applications soumises à des vibrations, la graisse est fortement travaillée puisqu'elle est constamment rejetée dans le roulement par les vibrations. Dans ce cas, les graisses de plus forte consistance peuvent être utiles, mais une graisse ferme ne suffit pas pour garantir une lubrification correcte. Il convient d'utiliser des graisses ayant une bonne stabilité mécanique. Les graisses avec agent épaississant de type polyurée peuvent s'amollir ou durcir selon le taux de cisaillement existant dans l'application. Dans les montages avec arbre vertical, les graisses de type polyurée risquent de couler dans certaines conditions.

1-4- Plage de températures :

1-4-1- Le concept du choix par couleur SKF :

- La plage de températures d'utilisation d'une graisse dépend, dans une large mesure, du type d'huile de base et d'épaississant utilisé, ainsi que des additifs. Les températures adéquates sont illustrées dans le diagramme 1 sous la forme d'un système de « double feux tricolores ».

- Les limites extrêmes de température (limite inférieure et limite supérieure de température) sont définies.

- Les zones rouges de ce diagramme indiquent qu'un fonctionnement qui dépasse les seuils inférieur et supérieur de température est déconseillé. Bien que les fournisseurs de graisse indiquent les valeurs spécifiques des seuils de température inférieur et supérieur dans la documentation de leur produit, les températures cruciales pour un fonctionnement fiable sont fournies par SKF pour.

- C'est entre ces deux limites, dans la zone verte, que la graisse fonctionnera de la manière la plus fiable et que sa durée de service pourra être déterminée avec précision. - Au-delà du seuil de performance de température supérieur (HTPL), la graisse vieillit et s'oxyde plus rapidement et les sous-produits de l'oxydation ont un effet néfaste sur la lubrification. Les températures situées dans la zone ambrée, entre le seuil de performance de température supérieur et le seuil de température supérieur (HTL), ne doivent être atteintes que pendant de très courtes périodes.

- Une zone ambrée existe également pour les basses températures. En réduisant la température, le ressuage de la graisse diminue et la graisse devient plus consistante. Cela provoquera une alimentation en lubrifiant insuffisante aux surfaces de contact des éléments roulants et aux chemins de roulement. Dans le diagramme 1, cette limite de température est représentée par le seuil de performance de température inférieur (LTPL).

- Les valeurs du seuil de performance de température inférieur sont différentes pour les roulements à billes et à rouleaux. (Le seuil de performance de température inférieur est moins important pour les roulements à billes, plus faciles à lubrifier que les roulements à rouleaux. En revanche, les roulements à rouleaux peuvent être sérieusement endommagés s'ils fonctionnent continuellement en-dessous de cette limite. De courtes périodes dans cette zone, par exemple lors d'un démarrage à froid, ne sont pas dangereuses car la chaleur dégagée par le frottement modifiera la température du roulement de façon à se trouver dans la zone verte).

Remarque :

- Le concept des feux de circulation SKF s'applique à toutes les graisses ; les zones de température varient toutefois d'une graisse à l'autre et ne peuvent être déterminées que par un test fonctionnel du roulement. Les limites représentées par les feux de circulation figurent :

- dans le diagramme 2 pour les types de graisse normalement utilisés pour les roulements.

- Les valeurs présentées dans ces diagrammes se basent sur des tests complets réalisés dans les laboratoires SKF et peuvent différer de celles fournies par les fabricants de lubrifiants.

1-5- Protection anticorrosion, comportement en présence d'eau :

- La graisse doit protéger le roulement contre la corrosion et ne doit pas être chassée du montage en cas de pénétration d'eau. Seul le type d'agent épaississant détermine la résistance à l'eau : les graisses au calcium ou lithium complexes et les graisses aux polyurées offrent en général une très bonne résistance. Le type d'additif antioxydant détermine principalement les propriétés de résistance à la rouille des graisses. - A très faible vitesse, une lubrification 100 % graisse est bénéfique pour la protection contre la corrosion et pour la prévention de la pénétration d'eau.

1-6- Capacité de charge, additifs EP et AW :

- La durée de vie des roulements est réduite si l'épaisseur du film lubrifiant ne permet pas d'éviter le contact métal sur métal des aspérités sur les surfaces de contact. Pour résoudre ce problème, on peut utiliser des additifs EP (Extrême Pressure). Les hautes températures induites par le contact local des aspérités activent ces additifs et favorisent une usure douce aux points de contact. On obtient ainsi une surface plus unie, des contraintes de contact réduites et une durée de service accrue

- De nombreux additifs EP modernes sont au sulfure/phosphore. Malheureusement, ils peuvent avoir un effet négatif sur la résistance de la matrice en acier du roulement. Leur activité chimique ne se limite pas aux contacts des aspérités. Si la température de fonctionnement et les contraintes de contact sont trop élevées, les additifs peuvent devenir chimiquement réactifs, même en l'absence de contact entre aspérités. Cela peut favoriser des mécanismes de corrosion et de diffusion dans les contacts et conduire à une défaillance accélérée du roulement qui trouve souvent son origine dans des piqûres microscopiques. SKF recommande par conséquent d'utiliser les additifs EP les moins réactifs pour des températures de fonctionnement supérieures à 80 °C. Les lubrifiants avec additifs EP ne doivent pas être utilisés pour des roulements qui fonctionnent à des températures de plus de 100 °C. Pour les vitesses très faibles, des additifs solides comme le graphite et le bisulfure de molybdène (MoS2) sont parfois inclus dans le mélange d'additifs pour étendre l'effet EP. Ces additifs doivent avoir un degré de pureté élevé et des particules de très petite taille; dans le cas contraire, les creux dus au broyage des particules pourraient réduire la résistance à la fatigue du roulement

- Les additifs AW (Anti-Wear) ont une fonction similaire à celle des additifs EP, à savoir empêcher un contact métal sur métal excessif. On fait donc rarement la différence entre les additifs EP et AW. Leur mode d'action est toutefois différent. La principale distinction est qu'un additif AW dépose une couche protectrice qui adhère à la surface. Les aspérités glissent donc, les unes sur les autres sans contact métallique. La rugosité n'est pas réduite par usure douce comme dans le cas des additifs EP. Il convient de se montrer particulièrement prudent ; les additifs AW peuvent contenir des éléments qui, comme pour les additifs EP, peuvent migrer dans l'acier du roulement et en affaiblir la structure. Remarque : Certains agents épaississants (par exemple le sulfonât de calcium complexe) offrent également un effet EP/AW sans activité chimique et sans impact sur la résistance à la fatigue des roulements

1-7- Miscibilité :

- Lorsqu'il est nécessaire de passer d'une graisse à une autre, il est important de prendre en considération la miscibilité des lubrifiants ou la possibilité de mélanger les graisses en tenant compte des effets contraires. Si l'on mélange des graisses incompatibles, la consistance peut être modifiée de telle sorte qu'on ne peut écarter une avarie de roulement, en raison d'une fuite importante par exemple. - Les graisses ayant le même agent épaississant et des huiles de base similaires peuvent généralement être mélangées sans conséquences défavorables, par exemple une graisse au lithium/huile minérale peut être mélangée avec une autre graisse au lithium/huile minérale. Certaines graisses qui comportent des agents épaississants différents (graisses au calcium et lithium complexes par exemple) sont généralement miscibles entre elles.

- Dans les montages où une faible consistance pourrait conduire à un écoulement de graisse hors du palier, avant la prochaine rélubrification, il sera nécessaire d'évacuer l'ancienne graisse du montage et des conduits de lubrification plutôt que de faire un appoint.

Remarque :

Le produit antirouille avec lequel sont traités les roulements SKF est compatible avec la majorité des graisses pour roulements, mais pas nécessairement avec les graisses aux polyurées

1-8- Graisses SKF :

- La gamme SKF de graisses lubrifiantes pour roulements comprend de nombreux types de graisses et couvre virtuellement toutes les exigences d'applications. Ces graisses ont été développées en tenant compte des connaissances les plus récentes dans le domaine de la lubrification des roulements et ont fait l'objet de tests approfondis aussi bien en laboratoire que dans la pratique. Leur qualité est contrôlée de façon permanente par SKF. Les données techniques les plus importantes sur les graisses SKF sont indiquées dans le tableau 1 - Partie 1 : Spécifications techniques avec guide de sélection rapide tableau 1 - Partie 2 : Caractéristiques. Remarque : Les plages de température dans lesquelles les graisses SKF peuvent être utilisées sont illustrées de manière schématique dans le diagramme 3.

1-9- Rélubrification :

- Les roulements doivent être relubrifiés si la durée de service de la graisse utilisée est plus courte que celle prévue pour le roulement. La rélubrification doit toujours être effectuée alors que le roulement est encore lubrifié de façon satisfaisante.

- L'intervalle de ré-lubrification dépend de nombreux facteurs interdépendants. On peut citer le type de roulement et la dimension, la vitesse, la température de fonctionnement, le type de graisse, l'espace autour du roulement et l'environnement. Les recommandations ne peuvent être basées que sur des règles statistiques ; les intervalles de ré-lubrification SKF sont définis comme la période de temps à la fin de laquelle 99 % des roulements sont encore lubrifiés de façon fiable. Cela représente la durée L1 de la graisse.

- L'intervalle de rélubrification tf est une valeur estimative, qui s'applique à des graisses au lithium/huile minérale de bonne qualité pour une température de fonctionnement de 70 C°. Lorsque les conditions de fonctionnement diffèrent, adaptez les intervalles de rélubrification obtenus à l'aide du diagramme 4 en vous conformant aux informations du paragraphe « Ajustements des intervalles de rélubrification liés aux conditions de fonctionnement et aux types de roulements ».

1-9-2- Procédures de rélubrification :

- Le choix du processus de rélubrification dépend généralement de l'application et de l'intervalle tf obtenu : - Si l'intervalle de rélubrification est inférieur à six mois, il est recommandé de procéder à un appoint de lubrifiant. Cet appoint peut être effectué alors que la machine fonctionne, et assure une température de stabilisation inférieure à celle des systèmes à lubrification continue.

- Si l'intervalle de graissage est supérieur à six mois, il est recommandé de remplacer la graisse usée par de la graisse neuve. Cette procédure s'applique souvent dans le cadre d'un programme de maintenance des roulements comme par exemple dans les applications ferroviaires.

- Si les intervalles de graissage sont de courte durée, une rélubrification continue est recommandée, en raison des risques de pollution ou lorsque d'autres procédés de rélubrification ne conviennent pas (roulement difficilement accessible) par exemple. En cas de vitesses de rotation élevées, la rélubrification continue est déconseillée dans la mesure où la mise en émulsion de la graisse peut entraîner des températures de fonctionnement très élevées et détériorer les propriétés des agents épaississants.

- Si différents roulements sont utilisés dans un montage, il est courant d'appliquer l'intervalle de graissage le plus court aux deux roulements. Les chapitres suivants indiquent les procédures à suivre et les quantités de graisse relatives aux trois processus de rélubrification possibles.

1-9-2-a - Appoint de lubrifiant :

- Comme mentionné dans l'introduction de ce chapitre, le roulement doit initialement être complètement garni de graisse alors que l'espace libre situé dans le palier ne doit l'être que partiellement. Selon la méthode d'appoint choisie, les pourcentages de remplissage suivants sont recommandés pour l'espace libre dans le palier :

- Pour faciliter l'introduction du lubrifiant à l'aide d'une pompe, un raccord de graissage sera prévu sur le palier. Si des joints d'étanchéité par contact sont utilisés, il est nécessaire de ménager un orifice d'évacuation pour la graisse de façon à éviter une accumulation excessive de lubrifiant dans l'espace autour du roulement (fig. 1), sinon il pourrait en résulter une augmentation permanente de la température du roulement. L'orifice d'évacuation doit être fermé si de l'eau à haute pression est utilisée pour le nettoyage.

- Le risque d'une accumulation excessive de graisse dans l'espace entourant le roulement et d'une pointe consécutive de température avec ses effets défavorables aussi bien sur la graisse que sur le roulement, est plus marquée lorsque les roulements fonctionnent à vitesse élevée. Dans de tels cas il est conseillé d'utiliser une soupape à graisse plutôt qu'un orifice d'évacuation. Ce dispositif évite une lubrification surabondante et permet d'effectuer l'appoint pendant le fonctionnement de la machine. Une soupape à graisse est constituée d'un disque tournant avec l'arbre et formant avec le couvercle du palier un passage étroit (fig. 3).

- La graisse usagée en excès est entraînée par le disque dans ce passage et projetée dans une gorge circulaire qui débouche à l'extérieur par une ouverture prévue sur la partie inférieure du palier. Des renseignements complémentaires sur la conception et les dimensions des soupapes à graisse peuvent être fournis sur demande. - Afin que la graisse neuve parvienne effectivement à l'intérieur du roulement et remplace la graisse usée, le canal de lubrification doit déboucher soit à proximité immédiate de la face de la bague extérieure (fig. 1) et (fig. 4) ou mieux, directement dans le roulement.

- Pour faciliter une lubrification efficace, certains types de roulements, par exemple les roulements à rotule sur rouleaux, sont équipés d'une rainure annulaire et/ou de trous de lubrification dans la bague extérieure ou intérieure (fig. 2) et (fig. 5)

- Pour que le remplacement de la graisse usée s'effectue correctement, il est important que l'appoint soit réalisé lorsque la machine fonctionne. Si la machine est à l'arrêt, il faut faire tourner le roulement pendant l'appoint. La graisse neuve est plus efficace lorsque l'appoint s'opère directement à travers la bague intérieure ou extérieure du roulement ; la quantité de graisse nécessaire est donc réduite par rapport à une lubrification latérale. On suppose que les conduits de lubrification ont déjà été remplis de graisse lors du montage.

- Si ce n'est pas le cas, une plus grande quantité de lubrifiant est nécessaire lors du premier appoint.

- Avec de longs conduits de lubrification, il convient de vérifier que la graisse peut être correctement pompée à la température ambiante habituelle.

- La graisse doit être entièrement remplacée lorsque tout l'espace disponible dans le palier est rempli de graisse usagée (plus de 75 %). Dans le cas de rélubrification latérale avec un remplissage initial du palier de 40 %, il convient de remplacer complètement la graisse après environ cinq appoints. Dans le cas de rélubrification effectuée directement à travers la bague intérieure ou extérieure du roulement, et donc d'un remplissage initial plus faible et d'une quantité d'apport réduite, le renouvellement ne sera nécessaire que dans des cas exceptionnels.

1-9-2-b - Renouvellement du remplissage de graisse :

- Lorsque l'intervalle de rélubrification prévu arrive à son terme ou après un certain nombre d'appoints, la graisse usée doit être retirée complètement du montage et remplacée par de la graisse neuve. - Le renouvellement de la graisse des roulements et paliers doit être effectuée conformément aux instructions du paragraphe « Appoint de lubrifiant ».

- Pour permettre un renouvellement complet de la graisse, il est essentiel que le palier soit facilement accessible et qu'il soit facile à ouvrir. Si le logement est en deux pièces, on démonte le chapeau ; s'il est en une pièce, on enlève les couvercles latéraux. Après avoir retiré la graisse usée, on introduit d'abord de la graisse neuve entre les éléments roulants. Il faut veiller avec grand soin à ne pas introduire en même temps des impuretés dans le roulement ou le logement, la graisse elle-même devra être protégée. Pour éviter tout risque d'allergies cutanées (relatif à la peau), il est recommandé d'utiliser des gants de protection résistant à la graisse.

- Lorsque les paliers sont moins accessibles, mais sont munis de raccords de graissage et d'orifices d'évacuation, il est possible de renouveler complètement le lubrifiant en procédant à des injections répétées jusqu'à ce que toute la graisse usagée ait été éliminée du palier. Ce processus exige beaucoup plus de graisse qu'un renouvellement manuel. En outre, ce procédé de renouvellement est limité par les vitesses de fonctionnement : à des vitesses élevées, il provoquera des augmentations de température exagérées en raison du pétrissage excessif de la graisse.

1-9-2-c - Lubrification continue :

- Compte tenu du pétrissage excessif de la graisse, qui peut provoquer une augmentation de la température, la lubrification continue n'est recommandée que lorsque les vitesses de rotation sont faibles, c'est-à-dire avec des facteurs de vitesse :

- A < 150 000 pour les roulements à billes.

- A < 75 000 pour les roulements à rouleaux.

- Le remplissage initial du palier peut alors être de 100 % et la quantité de graisse utilisée lors de la rélubrification par unité de temps est calculée avec la formule pour Gp qui figure dans le paragraphe « Appoint de lubrifiant », en répartissant la quantité nécessaire sur l'intervalle de rélubrification.

- En cas de lubrification continue, vérifier que la graisse peut être correctement pompée à travers les conduits à la température ambiante habituelle. - La lubrification continue peut s'effectuer à l'aide de graisseurs automatiques mono-point ou multipoints.

2- Lubrification à l'huile :

- La lubrification à l'huile s'impose, en général, lorsque les vitesses de rotation ou les températures de fonctionnement sont trop élevées pour permettre l'emploi de la graisse ; il en est de même lorsque le lubrifiant doit aussi contribuer au refroidissement du palier, ou si des éléments voisins (engrenages par exemple) sont également lubrifiés à l'huile.

- Quel que soit le mode de lubrification, il est préférable d'utiliser une huile propre (huile correctement filtrée pour la lubrification par circulation et air et huile correctement filtrés pour la lubrification par jet et de type air-huile) si l'on souhaite augmenter la durée de service d'un roulement.

- Avec les lubrifications par circulation, par jet ou du type air-huile, il est nécessaire de vérifier que le lubrifiant qui s'écoule du roulement peut quitter le montage par des canaux convenablement dimensionnés

2-1- Méthodes de lubrification à l'huile :

2-1-1- Bain d'huile :

- La lubrification par bain d'huile est le procédé le plus simple (fig. 6). L'huile est prélevée par les composants rotatifs du roulement et se répartit dans le roulement, avant de revenir au bain d'huile. Le niveau d'huile doit presque atteindre le centre de l'élément roulant le plus bas quand le roulement est à l'arrêt. Avec des vitesses de rotation élevées, le niveau d'huile peut baisser.

2-1-2- Bague de remontée d'huile :

- Pour des roulements qui requièrent une grande fiabilité et dont les vitesses de rotation et la température de fonctionnement rendent la lubrification à l'huile nécessaire, la méthode de lubrification avec bague de remontée d'huile est recommandée (fig. 7). Cette bague entraîne la circulation d'huile. Elle est accrochée sans serrage à un manchon sur l'arbre, d'un côté du roulement, et plonge dans l'huile dans la moitié inférieure du palier. - La rotation de l'arbre entraîne la bague, qui transporte l'huile du bas vers une cuve collectrice. L'huile s'achemine ensuite à travers la partie arrière du roulement jusque dans le réservoir situé dans le bas.

2-1-3- Circulation d'huile :

- Aux vitesses élevées, la température de fonctionnement augmente et l'huile vieillit plus rapidement. Pour éviter les changements d'huile fréquents et garantir un flux constant, il est recommandé d'appliquer la lubrification par circulation (fig. 8). La circulation est mise en œuvre habituellement à l'aide d'une pompe. L'huile est amenée d'un côté du roulement, le traverse et s'écoule du côté opposé, elle est ensuite filtrée dans un réservoir, éventuellement refroidie, puis remise dans le circuit et renvoyée au roulement. Un filtrage correct allonge la durée de service du roulement.

- Le refroidissement de l'huile permet de maintenir à un faible niveau la température du roulement.

2-1-4- Jet d'huile :

- Aux très grandes vitesses, il est nécessaire qu'une quantité d'huile suffisante mais non excessive pénètre dans le roulement pour assurer une lubrification adéquate sans entraîner une élévation de température injustifiée. Une méthode particulièrement efficace est la lubrification par jet d'huile (fig. 9), où un jet d'huile sous haute pression est injecté latéralement dans le roulement. La vitesse du jet doit être assez grande (au moins 15 m/s) pour traverser le tourbillon d'air provoqué par la rotation du roulement.

2-1-5- Air-huile :

- Dans la lubrification dite air-huile (fig. 10), de très faibles quantités d'huile précisément dosées sont acheminées vers chaque roulement par de l'air comprimé. Cette quantité minime permet aux roulements de fonctionner à des températures plus basses ou à des vitesses plus élevées qu'aucun autre mode de lubrification. L'huile est injectée dans les canalisations à des intervalles déterminés par un groupe doseur, le système Air + Huile.

- L'huile est acheminée par l'air comprimé et progresse lentement le long des parois des canalisations. Elle est projetée sur le roulement par l'intermédiaire d'un ajutage. L'air comprimé sert à refroidir le roulement et produit dans le montage une surpression qui empêche l'entrée de polluants.

2-1-6- Brouillard d'huile :

- La lubrification par brouillard d'huile a longtemps été déconseillée en raison des effets néfastes qu'elle pouvait avoir sur l'environnement.

- Une nouvelle génération de générateurs de brouillard d'huile permet de produire un nuage de lubrifiant avec 5 ppm d'huile. Les joints spéciaux de conception nouvelle limitent également au minimum la quantité de brouillard de dispersion. Dans le cas d'huiles synthétiques non-toxiques, les effets sur l'environnement sont encore réduits. La lubrification par brouillard d'huile est aujourd'hui utilisée dans des applications très spécifiques comme l'industrie pétrolière.

2-2- L'huile de lubrification :

- Pour la lubrification des roulements on utilise, en général, des huiles minérales pures. Les huiles contenant des additifs destinés à améliorer certaines de leurs propriétés, telles que le comportement extrême pression, la résistance au vieillissement, etc., ne sont utilisées que dans des cas spéciaux.

- De nombreux lubrifiants courants sont disponibles en version synthétique. Les huiles synthétiques ne sont généralement envisagées pour la lubrification des roulements que dans des cas extrêmes, par exemple pour des températures de fonctionnement très basses ou très élevées. Le terme huile synthétique recouvre une vaste gamme d'huiles de base différentes. Les principales d'entre elles sont les huiles polyalphaoléfiniques (PAO), les esters et les glycols de polyalkylène (PAG). Ces huiles synthétiques ont des propriétés différentes de celles des huiles minérales (tableau 3).

- En matière de résistance à la fatigue des roulements, l'épaisseur réelle du film lubrifiant joue un rôle prépondérant. La viscosité de l'huile, l'indice de viscosité et le coefficient pression-viscosité influencent l'épaisseur réelle du film dans la zone de contact pour une immersion complète. Pour la plupart des lubrifiants à base d'huile minérale, le coefficient pression-viscosité est similaire et les valeurs générales fournies par diverses documentations peuvent être utilisées sans grand risque d'erreur. Cependant, la réponse de viscosité à une pression croissante est toutefois déterminée par la structure chimique des matières premières utilisées. Il existe par conséquent une variation considérable dans les coefficients pressionviscosité pour les différents types d'huiles de base synthétiques.

- Compte tenu des différences d'indice de viscosité et de coefficient pression-viscosité, il convient de garder à l'esprit que la formation du film lubrifiant, avec de l'huile synthétique, peut différer de celle obtenue avec une huile minérale de même viscosité.

- De plus, les additifs jouent un rôle dans la formation du film. En raison des différences de solubilité, les types d'additifs utilisés dans les huiles synthétiques diffèrent de ceux que l'on trouve dans les équivalents à base d'huile minérale

2-2-1- Choix de l'huile de lubrification :

- Le choix d'une huile se base avant tout sur la viscosité requise pour assurer une lubrification appropriée au roulement à la température de fonctionnement. La viscosité d'une huile dépend de la température, elle décroît lorsque la température augmente. La relation viscosité/température d'une huile est caractérisée par l'indice de viscosité VI. Pour la lubrification des roulements, il est recommandé d'utiliser des huiles ayant un indice de viscosité élevé, au moins 95, c'est-à-dire des huiles dont la viscosité varie peu avec la température.

- Pour former un film d'huile suffisamment épais dans la zone de contact entre éléments roulants et chemins, l'huile doit présenter une certaine viscosité minimale à la température de fonctionnement. La viscosité cinématique minimale ν1 requise à la température de fonctionnement pour assurer une lubrification adéquate peut être obtenue à partir du diagramme 5, à condition d'utiliser une huile minérale. Si la température de fonctionnement est connue par la pratique ou peut être déterminée d'une autre façon, la viscosité correspondante à la température internationale de référence de 40 C°, c'est-à-dire la classe de viscosité ISO VG de l'huile, peut être obtenue à partir du diagramme 6, basé sur un indice de viscosité de 95

- Certains types de roulements, comme les roulements et butées à rotule sur rouleaux ou les roulements à rouleaux coniques ou toroïdaux, ont normalement, dans des conditions par ailleurs comparables, une température de fonctionnement supérieure à celle d'autres roulements, par exemple les roulements rigides à billes ou les roulements à rouleaux cylindriques.

- Le choix de l'huile doit tenir compte des aspects suivants :

- La durée des roulements peut être augmentée si on opte pour une huile dont la viscosité cinématique ν à la température de fonctionnement est supérieure à la viscosité ν1 tirée du diagramme 5. On peut obtenir (ν - ν1) grâce à une huile minérale d'une classe de viscosité ISO VG supérieure ou en choisissant une huile avec un indice de viscosité VI supérieur afin que cette huile ait au moins le même coefficient pression-viscosité. Il y a cependant souvent, en pratique, une limite à l'amélioration de lubrification qui peut être obtenue de cette façon, l'augmentation de la viscosité entraînant une élévation de la température de fonctionnement. - Si le rapport de viscosité « κ = ν/ν1 » est inférieur à 1, une huile avec additifs EP est recommandée ; si ce rapport est inférieur à 0,4, elle est indispensable. Même lorsque κ est supérieur à 1, une huile de ce type est susceptible d'améliorer la sécurité de fonctionnement des roulements à rouleaux de moyennes et grandes dimensions. Il faut toutefois rappeler que certains additifs EP peuvent engendrer les effets inverses

2-3- Renouvellement de l'huile :

- Les intervalles entre deux renouvellements dépendent surtout des contraintes mécaniques et thermiques auxquelles l'huile est soumise et de la quantité d'huile en jeu. - Dans le cas d'une lubrification par bain, si la température de fonctionnement est toujours inférieure à 50 C° et s'il n'y a pas grand risque de pollution, l'huile doit être renouvelée environ une fois par an. Des températures plus élevées appellent des renouvellements plus fréquents : tous les trois mois pour une température de 100 C° par exemple. De fréquents renouvellements sont aussi nécessaires si les conditions de fonctionnement sont par ailleurs difficiles.

- Dans la lubrification par circulation d'huile, les intervalles dépendent de la fréquence de rotation de la quantité totale d'huile dans le circuit et de la présence d'un système de refroidissement. En général l'intervalle approprié ne peut être déterminé que par des essais et des examens réguliers du niveau de pollution et d'oxydation de l'huile. Il en est de même pour la lubrification par jet d'huile. Avec la lubrification de type air-huile, le lubrifiant ne traverse le roulement qu'une fois et n'est pas récupéré.