Comment déterminer la durée de vie des roulements dans vos machines ? Apprenez à faire la différence entre durée de vie théorique et durée de service effective.
Durée de vie nominale (théorique)
La durée de vie théorique d’un roulement en rotation est déterminée suivant l’ISO 281 par une formule statistique (cfr. Image 1) tenant compte des éléments suivants:
– le type de roulement (exposant « p »)
– ses caractéristiques géométriques (via la charge dynamique de base C, donnée par le fabricant)
– la charge appliquée sur celui-ci (via la charge équivalente P, calculée suivant une formule donnée par le fabricant)
Il s’agit de la formule la plus simple, voire simpliste, utilisée pour déterminer la durée de vie d’un roulement. Elle vous permettra, durant la phase de design, de comparer les durées de vies relatives entre différentes solutions. Cette formule est uniquement basée sur la résistance à la fatigue au sein de la matière. Si vous cherchez à déterminer la durée de vie réelle des roulements dans votre application, nous vous recommandons en revanche de ne pas vous y fier. Elle ne tient par contre pas compte des phénomènes se produisant à la surface de la matière. Les paramètres suivants ne sont par exemple pas pris en compte:
– le lubrifiant: type de lubrifiant, épaisseur du film d’huile séparant (ou non) les surfaces dans le roulement, etc…
– l’environnement dans lequel fonctionne le roulement: présence, type et quantité d’impureté ou de pollution dans le roulement par exemple,
– la géométrie interne du roulement, le traitement thermique et le fini de surface,
– la présence d’un coating éventuel sur les pistes ou les éléments roulants.
Afin de remédier à ces manquements, la grands fabricants de roulements ont proposé différentes formules modifiées. Celles-ci ont mené à la l’introduction dans l’ISO de la formule de vie corrigée évoluée (Lnm) .
Durée de vie corrigée évoluée (théorique)
Définie dans l’ISO 281 depuis 2007, cette nouvelle formule théorique (cfr. Image 2), appelée durée de vie corrigée évoluée, a pour but de mieux s’approcher de la réalité. Elle remplace la durée de vie corrigée (Lna) introduite en 2000 dans l’ISO 281.
Grâce à l’introduction du nouveau facteur « aISO« , elle tient compte entres-autres des conditions de fatigue de la matière, de lubrification (épaisseur du film d’huile ea.) et d’environnement (présence d’impuretées dans le roulement).
Il s’agit de la formule théorique la plus complète actuellement.
Comment calculer la durée de vie rapidement ?
Les sites web des fabricants premium mettent à disposition leurs outils de calcul en ligne et vous permettent de vous faire une première idée. Les outils les plus fiables, selon nous, sont les suivants :
Sachez que ces modèles sont loin d’être parfaits. Conscients du problème, certains grands fabricants annoncent travailler sur d’autres modèles, encore plus précis.C’est notamment le cas de SKF, qui a annoncé à la foire d’Hannovre 2015 la sortie prochaine d’un nouveau modèle théorique.
Calculs et pratique divergent
La durée de service réelle diffère bien souvent de la durée de vie calculée sur les sites des fabricants.
Les causes les plus courantes sont en autres :
– des conditions de fonctionnement non prévues: charges, températures, chocs, vibrations, lubrification incorrecte, …
– un jeu de fonctionnement ou des tolérance de montage incorrectes,
– une détérioration lors du montage ou du stockage
N’oubliez pas que le calcul de la durée de vie est le résultat d’une formule statistique !
La durée de vie L10 ou L10m prédit le durée de vie de votre roulement avec un fiabilité de 90 %. En d’autres termes, sur 100 roulements montés, 10 n’atteindront pas cette durée de service. En revanche et toujours suivant la formule mathématique, 50 % des roulements montés atteindront 4 fois la durée de vie L10 ou L10m.