Cookies sur le site Internet SKF

SKF utilise des cookies sur ses sites Web pour proposer et afficher des informations ciblées et adaptées aux préférences de ses visiteurs, par exemple le choix du pays et de la langue. Acceptez-vous les cookies SKF ?

cookie_information_popup_text_2[117]

La réduction des révisions sur les rails

2016 September 22, 13:00 CEST

Des innovations en matière de conception, de lubrification et de traitement thermique ont permis de développer les premiers roulements d'essieux ferroviaires ne nécessitant aucune révision entre deux remplacements de roues.

Il est essentiel de minimiser le nombre de révisions d'un bogie pendant la durée de service d'un train afin de réduire le coût du cycle de vie. Allonger les intervalles de maintenance de quatre à six ans permet d'économiser environ 3 000 euros par bogie et par an.

Il y a encore dix ans, les roues étaient l'un des principaux facteurs bloquants qui ne permettait pas de le faire. Aujourd'hui, l'utilisation de tours contrôlés par ordinateur placés sous le plancher pour éliminer les endroits aplatis et compenser l'usure permet à un essieu de fonctionner pendant plus de 1,5 million de kilomètres avant de devoir être remplacé.

Jusqu'à présent, les roulements sur lesquels tournent ces roues n'étaient pas en mesure de durer aussi longtemps que les roues. La durée de service de la plupart des composants du roulement, c'est-à-dire les bagues, les rouleaux et les joints, peut, même en calculant prudemment, dépasser celle d'un essieu de roues d'un facteur de deux, mais uniquement si la lubrification est suffisante. Ceci nous amène au point critique. La durée de vie de la graisse des roulements de roue ferroviaires a longtemps été le maillon faible pour l'allongement des intervalles de maintenance des bogies.

La graisse est un composant vital des roulements de roue ferroviaires – elle sépare les surfaces métalliques à l'intérieur du roulement afin d'empêcher l'usure et de protéger ces surfaces contre la corrosion. Les propriétés de la graisse changent au fil du temps, mais son composant d'huile de base – qui fournit la lubrification et la protection – s'échappe peu à peu de l'épaississant qui le maintient en place. La graisse finit par s'épuiser et doit être remplacée.

En général, les ensembles roulements ferroviaires standard doivent être révisés et relubrifiés tous les millions de kilomètres, un processus nécessitant de mettre le véhicule hors service et d'extraire les roulements. À mesure que la durée de service des roues s'allonge, le roulement devient le composant qui impose ses limites à l'ensemble. Pour les opérateurs, ces révisions périodiques des roulements sont coûteuses et gênantes qu’ils seraient contents d’éviter. Dans l'idéal, il faudrait que les intervalles de révision des roulements correspondent à la durée de service de l'essieu afin que ces deux tâches puissent être réalisées en une seule opération.

Cet objectif est aujourd'hui une réalité, grâce à un projet de R&D intensif mené par les ingénieurs SKF. Le dernier roulement de roue ferroviaire de l'entreprise a été conçu pour fonctionner pendant 1,7 million de kilomètres entre chaque révision, ce qui permet de planifier cette tâche en même temps que le remplacement des roues. L'équipe SKF a réussi à réduire les exigences de maintenance en se concentrant sur les facteurs qui affectent la durée de vie du lubrifiant à l'intérieur du roulement.

Ce processus commence avec le lubrifiant lui-même. « Pour maximiser les performances et la durée de vie de la graisse, il faut équilibrer la vitesse à laquelle l'huile de base ressue de l'épaississant », explique Jan Babka, ingénieur d'application dans la division ferroviaire chez SKF. « Si la graisse ressue trop vite, elle s'épuise rapidement. Mais si elle ressue trop lentement, elle n'émet pas assez d'huile pour séparer les surfaces métalliques. » Pour trouver une graisse aux caractéristiques optimales pour l'application de roulement de roue, SKF a travaillé en étroite collaboration avec les principaux fournisseurs de lubrifiants pour l'industrie ferroviaire.

A partir de là, l'équipe s'est ensuite penchée sur les autres caractéristiques affectant la durée de vie de la graisse. « La durée de vie de la graisse est affectée par un grand nombre de facteurs, entre autres la température, la vitesse de rotation, la taille du roulement, la propreté, le pétrissage mécanique et d'autres aspects tels que la présence de courants électriques », explique M. Babka. « Dans un roulement de roue ferroviaire, la plupart de ces caractéristiques sont déjà déterminées par l'application, mais il y en a trois sur lesquelles nous pouvons influer : des surfaces plus lisses, une température de fonctionnement inférieure et une meilleure robustesse »

Une surface plus lisse

La surface d'un roulement semble lisse au toucher, mais elle n'est pas parfaitement plate. La rugosité de la surface joue un rôle important dans le niveau d'usure et le frottement généré. Il est important de limiter l'usure car les particules métalliques peuvent accélérer l'oxydation de la graisse et en réduire la durée de vie. Il est également important de réduire le frottement dû à la rugosité de surface car il fait chauffer la graisse et en réduit donc la durée de vie. Pour cette raison, SKF a amélioré le processus de finition de la surface de ses roulements de roue.

Une température de fonctionnement inférieure

Pour contrôler la température de la graisse, SKF s'est appuyé sur sa large expérience dans conception des roulements. « En règle générale, une augmentation de 15 °C de la température de fonctionnement réduit de moitié la durée de vie de la graisse d'un roulement », explique M. Babka. « Et la première cause d'une augmentation de température est le frottement à l'intérieur du roulement. » Pour les ingénieurs SKF, le défi était donc de trouver un moyen de réduire le frottement sans impact négatif sur la résistance ou la durée de service du roulement.

Leur solution a été d'apporter de subtils changements à la géométrie du roulement de manière à optimiser la durée de contact entre le rouleau et la piste. Un long contact permet d'obtenir une haute capacité de charge du roulement, mais le prix à payer est une augmentation du frottement et une réduction de la durée de vie de la graisse. La clé est de trouver la géométrie appropriée au roulement et à ses conditions de fonctionnement. Pour un TBU de dimensions 130x240, les tests réalisés par SKF ont révélé une réduction de 30 % du moment de frottement, permettant une baisse de température de 10 °C dans des conditions de fonctionnement normales.

Une meilleure robustesse

Pour garantir que le roulement ne tombe pas en panne, même à la fin de la durée de vie de la graisse lorsque l'usure peut poser problème, SKF utilise sa technologie de traitement thermique Xbite brevetée pour les bagues du roulement. Xbite permet d'obtenir un acier « bainitique » extrêmement robuste présentant la même dureté que la « martensite » classique avec une résistance supérieure et une meilleure résistance à la fatigue. Il offre également une meilleure résistance à l'usure et permet une propagation plus lente des fissures.

Le nouveau TBU SKF est aujourd'hui en production dans une gamme de dimensions standard. Cette unité, qui peut être utilisée sur les trains roulant entre 160 et 250 km/h, est déjà en service chez un important opérateur ferroviaire européen. Est-ce le terminus pour le développement technologique des roulements de roue ferroviaires ? M. Babka n'est pas de cet avis. « 1,7 million de kilomètres est la distance demandée par l'industrie aujourd'hui, mais il ne fait aucun doute qu'elle cherchera toujours à prolonger la durée de service des composants et à réduire les intervalles de maintenance. Dans d'autres applications ferroviaires, telles que les moteurs de traction, nous utilisons déjà d'autres méthodes pour prolonger encore plus la durée de vie de la graisse, par exemple en utilisant des roulements céramiques hybrides. Cette technologie est trop onéreuse à l'heure actuelle pour les roulements de grandes dimensions, mais cela montre que, à long terme, il devrait être possible de créer un roulement qui fonctionnera pendant 3 millions de kilomètres entre chaque révision. »

Aktiebolaget SKF
(publ)

Pour de plus amples informations, veuillez contacter :
Relations Presse : Nia Kihlström, +46 31-337 2897 ; +46 706 67 28 97 ; nia.kihlstrom@skf.com

SKF est le premier fournisseur mondial de produits et de solutions sur les marchés des roulements, des solutions d'étanchéité, de la mécatronique, des systèmes de lubrification et des services. Les services incluent l'assistance technique, la maintenance, la maintenance conditionnelle et la formation. SKF est représenté dans plus de 130 pays et compte environ 17 000 distributeurs dans le monde entier. Les ventes annuelles, pour l'année 2015, s'élevaient à 75 997 millions de couronnes suédoises. Le nombre de collaborateurs était de 46 635.www.skf.com

® SKF est une marque déposée du Groupe SKF.
® X-bite est une marque déposée du Groupe SKF.

SKF logo