Savez-vous quels sont les effets du froid sur les roulements de roue ? Et comment atténuer cet effet néfaste ?

Dans de nombreux contextes de production industrielle et d'exploitation d'équipements mécaniques, les roulements sont des composants essentiels, et la stabilité de leurs performances est directement liée au bon fonctionnement de l'ensemble du système. Cependant, en cas de forte baisse de température, une série de problèmes complexes et difficiles surviennent, ayant un impact négatif important sur le fonctionnement normal des roulements.

 

Retrait du matériau

Les roulements sont généralement fabriqués en métal (par exemple en acier), qui possède la propriété de se dilater et de se contracter sous l'effet de la chaleur. Les composants depalierLes bagues intérieure et extérieure, ainsi que les éléments roulants, subissent une contraction en milieu froid. Pour un roulement de taille standard, les diamètres intérieur et extérieur peuvent se réduire de quelques microns lorsque la température chute de 20 °C à -20 °C. Cette contraction peut entraîner une diminution du jeu interne du roulement. Si ce jeu est trop faible, le frottement entre les éléments roulants et les bagues intérieure et extérieure augmente en fonctionnement, ce qui affecte la flexibilité de rotation du roulement, accroît la résistance et le couple de démarrage de l'équipement.

Changement de dureté

Le froid modifie la dureté des matériaux de roulement. En général, les métaux deviennent cassants à basse température et leur dureté augmente. Dans le cas de l'acier à roulement, malgré sa bonne ténacité, celle-ci diminue par grand froid. Lorsque le roulement est soumis à des chocs, cette variation de dureté peut le rendre plus vulnérable aux fissures, voire à la rupture. Par exemple, les roulements d'équipements miniers extérieurs, exposés à l'impact de chutes de minerai par temps froid, sont plus susceptibles d'être endommagés qu'à température ambiante.

Changement de performance de la graisse

La graisse est un facteur essentiel au bon fonctionnement des roulements. Par temps froid, sa viscosité augmente. Une graisse classique peut alors devenir plus épaisse et moins fluide, ce qui rend difficile la formation d'un film d'huile optimal entre les roulements et les chemins de roulement. Dans un roulement de moteur, à température ambiante, la graisse remplit parfaitement tous les interstices. Lorsque la température baisse, la graisse devient collante et les roulements ne peuvent plus la répartir uniformément sur toutes les surfaces de contact. Il en résulte une augmentation du frottement et de l'usure, ainsi que des fluctuations de la vitesse de rotation, ce qui nuit à la qualité de surface et à la précision dimensionnelle des pièces usinées. Dans les cas les plus graves, cela peut entraîner une surchauffe, voire un grippage du roulement.

Durée de vie réduite

La combinaison de ces facteurs – frottement accru, résistance aux chocs réduite et lubrification insuffisante des roulements par temps froid – peut accélérer leur usure. Dans des conditions normales, les roulements peuvent fonctionner des milliers d'heures, mais par temps froid, l'usure accrue (usure des corps roulants, piqûres sur les chemins de roulement, etc.) peut réduire leur durée de vie à quelques centaines d'heures seulement, diminuant considérablement.

 

Face à ces effets néfastes du froid sur les roulements, comment pouvons-nous les atténuer ?

Choisissez la bonne graisse et contrôlez la quantité.

Par temps froid, il convient d'utiliser une graisse performante à basse température. Ce type de graisse conserve une bonne fluidité à basse température, comme les produits contenant des additifs spéciaux (par exemple, les graisses à base de polyuréthane). Leur viscosité modérée permet de réduire efficacement le frottement des roulements au démarrage et en fonctionnement. Généralement, le point d'écoulement (la température minimale à laquelle un échantillon d'huile refroidi peut s'écouler dans des conditions de test spécifiées) des graisses basse température est très bas, pouvant atteindre -40 °C voire moins, assurant ainsi une lubrification optimale des roulements même par temps froid.

Un remplissage adéquat en graisse est essentiel au bon fonctionnement des roulements par temps froid. Un manque de graisse entraîne une lubrification insuffisante, tandis qu'un excès provoque une résistance excessive au roulement. Par temps froid, il est important d'éviter le surremplissage en raison de la viscosité accrue de la graisse. Généralement, pour les roulements de petite et moyenne taille, la quantité de graisse doit représenter environ un tiers à la moitié du volume interne du roulement. Ceci garantit une lubrification optimale et réduit la résistance due à un excès de graisse.

 

Remplacez la graisse régulièrement et renforcez le joint.
Même avec une graisse adaptée, celle-ci finira par se contaminer, s'oxyder, etc., au fil du temps et du fonctionnement du roulement. Ces problèmes peuvent être accentués par temps froid. Il est donc recommandé de raccourcir la fréquence de remplacement de la graisse en fonction de l'utilisation de l'équipement et des conditions environnementales. Par exemple, en conditions normales, la graisse peut être remplacée tous les six mois, et par temps froid, tous les trois ou quatre mois afin de garantir des performances optimales.
Une bonne étanchéité empêche l'air froid, l'humidité et les impuretés de pénétrer dans le roulement. Par temps froid, il est possible d'utiliser des joints haute performance, tels que les joints à double lèvre ou les joints labyrinthes. Les joints à double lèvre possèdent des lèvres intérieure et extérieure qui bloquent efficacement les corps étrangers et l'humidité. Les joints labyrinthes, quant à eux, présentent une structure de canaux complexe qui rend la pénétration de substances extérieures dans le roulement plus difficile. Ceci réduit les dommages causés à la structure interne du roulement par la dilatation due au gel, et empêche également la pénétration d'impuretés, réduisant ainsi l'usure du roulement.
La surface du roulement peut être revêtue d'un traitement protecteur, tel qu'une peinture antirouille ou un revêtement protecteur pour basses températures. La peinture antirouille empêche la corrosion du roulement par temps froid ou humide, tandis que les revêtements protecteurs cryogéniques atténuent les effets des variations de température sur le matériau du roulement. Ces revêtements protègent la surface du roulement de l'érosion directe en milieu froid et contribuent également à minimiser les variations des propriétés du matériau dues aux changements de température.
Échauffement du matériel
Préchauffer l'ensemble de l'appareil avant sa mise en marche est une méthode efficace. Pour certains petits équipements, il est possible de les placer dans une chambre froide pendant un certain temps afin de permettre aux roulements de se réchauffer. Pour les équipements plus volumineux, tels que les roulements de grandes grues, on peut utiliser un ruban chauffant, un ventilateur chauffant ou tout autre dispositif pour préchauffer les roulements. La température de préchauffage, généralement maintenue entre 10 et 20 °C, permet la dilatation des roulements et leur retour au jeu normal, tout en réduisant la viscosité de la graisse, ce qui favorise un démarrage en douceur de l'équipement.
Pour certains roulements démontables, le préchauffage par bain d'huile est une méthode efficace. Les roulements sont plongés dans l'huile de lubrification chauffée à la température appropriée, assurant ainsi une répartition homogène de la chaleur. Cette méthode permet non seulement de dilater le matériau du roulement, mais aussi de garantir une lubrification optimale du jeu interne. La température de l'huile de préchauffage est généralement de 30 à 40 °C, et la durée de préchauffage, d'environ 1 à 2 heures, dépend de la taille et du matériau du roulement, entre autres facteurs. Ce procédé améliore significativement les performances de démarrage par temps froid.

Bien que le froid puisse endommager les roulements, le choix d'une graisse adaptée, d'une étanchéité optimale et d'une protection par préchauffage permet de les protéger efficacement. Ceci garantit non seulement un fonctionnement fiable des roulements à basse température et prolonge leur durée de vie, mais favorise également le développement stable du secteur, permettant ainsi à TP d'aborder sereinement son avenir industriel.

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