Pourquoi les roulements chauffent-ils parfois de manière imprévue ? La réponse tient en de nombreux facteurs : du choix de type de roulement, de la lubrification de ce dernier, jusqu’aux paramètres de votre process.
Avant toute chose : lisez ceci
Le suivi en température des roulements donne une bonne idée globale de leur l’évolution. Cela étant, une augmentation notable de température est souvent le signe d’un défaut déjà bien entamé. C’est l’une des raisons pour laquelle l’on recommande habituellement des analyses vibratoires pour détecter les défauts à leur stade précoce.
Notez enfin que les seuils présentés dans cet article constituent seulement des valeurs indicatives, et ne vous dispensent en rien de consulter les recommandations du fabricant de la machine.
Table des matières :
- Causes d’échauffement
- Température élevée : pourquoi ?
- Diminuer la température
- Alerte : échauffement soudain!
- Seuils de température
1. Quelles sont les causes d’échauffement ?
La température peut augmenter pour toutes une séries de raisons, à commencer par les suivantes :
- Défaut de film d’huile, engendrant une augmentation du frottement dans le roulement
- Trop plein de graisse, qui empêche la chaleur de s’évacuer
- Désalignement excessif
- Début d’écaillage des pistes
- Bague extérieure mal serrée, qui bouge dans son logement
- Réduction excessive du jeu interne du roulement
Tous ces phénomènes peuvent apparaître seuls ou simultanément. Aussi, l’augmentation peut-être progressive ou brusque selon la gravité du défaut et des conditions de fonctionnement : en toute logique, des roulements de convoyeur monteront progressivement en température en cas de défaut alors que des roulements de machine-outil ne laisseront que peu de temps pour réagir.
2. La température est tout le temps élevée : pourquoi ?
Votre process peut être à l’origine d’un seuil de température déjà élevé. Par exemple :
- Une température ambiante élevée
- Un produit/substance à traiter à haute température
- L’axe du roulement véhicule lui-même un fluide chaud
De plus, le frottement interne au roulement génère lui-même de l’échauffement. Le frottement est généré par plusieurs éléments :
- Le type de contact entre l’élément roulant : des rouleaux cylindriques créent logiquement plus de frottement que des billes
- Les roulements de palier fixe : la charge axiale engendre une température plus élevée que sur le palier libre
- Les roulements à étanchéités en caoutchouc : le frottement des joints crée aussi de l’échauffement
L’ensemble de ces facteurs peut expliquer la stabilisation de la température à un niveau élevé. Une température élevée ne doit donc pas être systématiquement imputée à un « mauvais » fonctionnement.
Mais…
La durée de vie du roulement, elle, est bien toujours liée à la durée de vie du lubrifiant. Et plus le lubrifiant sera dégradé, plus l’usure du roulement sera importante. Il convient donc en cas de température constamment élevée de valider le choix du lubrifiant et le plan de relubrification par un expert.
3. Que faire pour diminuer le niveau de température?
Vous pouvez d’emblée effectuer des vérifications sur les trois aspects suivants :
1/ La sélection du lubrifiant et la fréquence de relubrification : avec l’aide d’un expert, sélectionnez un lubrifiant dont les propriétés garantissent le bon fonctionnement du film d’huile.
2/ Le choix des tolérances d’ajustement : l’axe et le logement du roulement sont-ils bien usinés aux tolérances prévues ? En cas de serrage trop important des deux bagues du roulement, le jeu interne peut se voir réduit de manière critique. Résultat : un frottement accru et une température de fonctionnement anormalement élevée. Veillez donc à contrôler les tolérances régulièrement.
3/ La méthode de montage : le roulement a-t-il été monté correctement ? Respectez scrupuleusement les instructions de montage du roulementier : les dégâts au montage sont fréquents, tout comme les serrages excessifs.
Une fois les vérifications effectuées, il est possible d’envisager les améliorations suivantes :
Si votre application fonctionne avec une lubrification à l’huile, n’hésitez pas à recourir à un système de recirculation avec refroidissement intégré. Cela permettra d’évacuer efficacement les calories, de manière continue.
La sélection du roulement peut également jouer favorablement à la réduction de la température de fonctionnement :
- Classe de jeu interne : passer à une classe de jeu C3 à la place de la classe normale (spécifier le suffixe dans la désignation du roulement lors de la commande)
- Vitesse de référence : sélectionnant un type ou une série de roulement dont la vitesse de référence est plus élevée
- Graisse et étanchéité pour roulements fermés : sélectionner un roulement muni d’une graisse à large plage d’utilisation et/ou des joints en viton/PTFE
4. Que faire en cas d’échauffement imprévu?
Commencez par contrôler le plan de relubrification :
Les quantités de graisse et les fréquences ont-elles bien été respectées? Faites l’appoint immédiatement si un oubli est avéré.
Vérifiez que les conditions de travail n’ont pas changé :
- Vitesse de rotation
- Charge appliquée
- Alignement des axes
- Apparition d’un balourd
A l’aide d’un thermomètre infrarouge – ou mieux, d’une caméra thermique -, essayez de déterminer la zone émettant le plus chaleur : la bague extérieure? l’axe et la bague intérieure? les étanchéités?
Remarque importante pour les possesseurs de systèmes de refroidissement à air comprimé: dirigez bien les buses vers l’axe (sur les deux côtés du palier) et jamais directement sur le palier. Vous risqueriez de créer une différence de température trop brusque, au point d’annuler le jeu interne du roulement.
Si la montée persiste malgré tout vers des niveaux inquiétants :
- Ne bourrez surtout pas le palier de graisse
- N’envoyez pas d’air froid directement sur le palier
Un arrêt machine est malheureusement nécessaire.
Laissez refroidir le palier, évacuez ensuite la graisse usée et effectuez un premier contrôle visuel. S’il s’agit d’un emballement de température survenu très tôt après le démarrage, vous pouvez raisonnablement suspecter un problème durant le montage.
Dans tout les autres cas, les causes peuvent être extrêmement diverses (cfr. 1er paragraphe) et l’aide d’un roulementier est fort appréciable pour analyser correctement les patterns d’usure.
En cas de doute, contactez votre distributeur pour un premier conseil technique.
5. Quels sont les seuils de température à surveiller?
1/Le lubrifiant
Facteur le plus limitant, le lubrifiant verra sa dégradation nettement accélérée au-delà des 70°C (au sein du roulement). Un intervalle de relubrification plus fréquent est alors nécessaire et/ou un lubrifiant plus adéquat. La valeur exacte de l’intervalle dépend des conditions de fonctionnement mais aussi de la qualité du lubrifiant : viscosité de l’huile, savon haute température, additifs, etc…
2/Les étanchéités
Alors que les déflecteurs en acier tiennent bien la température, les joints en caoutchouc NBR commenceront à se dégrader à partir de 90-100°C.
3/La cage
Elle peut être en laiton ou en acier (tiennent jusqu’à 250-300°C), mais aussi en polyamide! La température admissible ne dépasse alors pas 120°C.
4/L’acier des roulements
La stabilisation standard de l’acier des roulements se situe entre 120°C et 200°C, fonction du traitement thermique chez les divers fabricants, pour chaque famille. Au-delà de ces températures, la stabilisation dimensionnelle ainsi que les capacités de charge peuvent commencer à varier. Des variantes spéciales avec stabilisation supérieure existent et peuvent être obtenues sur demande chez certains fabricants de roulements.
Conclusion
Il n’existe malheureusement pas de limite de température « absolue ».
La plupart des roulements peuvent tourner à des températures très élevées, mais leur durée de vie restante s’en ressentira inévitablement. La qualité du lubrifiant et la fréquence de relubrification seront (dans l’immense majorité des cas) les aspects les plus importants.
Comment éviter les emballements thermiques soudains ? Cela tient en quelques choix et réflexes de bon sens :
- Surveiller la température (idéalement en continu) et en cas de montée brusque, établir un diagnostic visuel rapide avant de se jeter sur la pompe à graisse et « bourrer » le palier.
- Prévoir 2 niveaux d’alarmes successifs plutôt qu’un seul : cela permet d’éviter les arrêts intempestifs .
Enfin, pour diminuer de façon significative la température « habituelle » de fonctionnement contactez simplement le distributeur ou le roulementier pour sélectionner une autre version du roulement : la solution tient parfois dans le choix du lubrifiant interne, des étanchéités ou encore du type d’éléments roulants.