Joints externes

Différents types de dispositifs d'étanchéité peuvent être utilisés dans les montages dont l'efficacité du dispositif d'étanchéité dans certaines conditions de fonctionnement importe plus que les coûts ou l'espace disponible.
Des précisions sur les joints proposés par SKF sont fournies dans la section qui suit. De nombreux joints extérieurs prêts au montage sont disponibles sur le marché. Pour les dispositifs d'étanchéité autres que ceux proposés par SKF, les informations contenues dans les sections qui suivent sont à utiliser uniquement à titre indicatif. SKF ne peut assumer aucune responsabilité sur les performances de produits qui ne font pas partie de la gamme SKF. Avant d'envisager l'utilisation d'un joint dans une application, contactez le fabricant de ce joint.

Joints sans frottement

Le dispositif d'étanchéité externe le plus simple est le passage étroit constitué entre l'arbre et le palier (fig. 1). Ce type de dispositif d'étanchéité est adapté aux applications lubrifiées à la graisse et fonctionnant en milieux secs et exempts de poussières. L'efficacité de ce système peut être améliorée par des rainures concentriques usinées dans l'alésage du palier, à la sortie de l'arbre (fig. 2). La graisse sortant du passage étroit se loge dans les rainures et empêche la pénétration des corps étrangers.
Lorsqu'il s'agit d'un montage avec arbre horizontal et lubrification à l'huile, on peut pratiquer dans l'alésage de l'arbre ou du palier une rainure hélicoïdale avec pas à droite ou à gauche suivant le sens de rotation de l'arbre (fig. 3). Cette rainure rejette dans le palier l'huile qui tend à s'échapper. Il est essentiel que le sens de rotation de l'arbre soit constant.
Les dispositifs à une ou plusieurs chicanes sont plus coûteux mais nettement plus efficaces que les simples dispositifs d'étanchéité par passage étroit. Ils sont utilisés le plus souvent pour des roulements lubrifiés à la graisse. Ils s'avèrent beaucoup plus efficaces lorsque l'on y injecte périodiquement une graisse insoluble dans l'eau (graisse avec un épaississant au lithium-calcium, par exemple) par l'intermédiaire d'un conduit prévu à cet effet. Les languettes du joint à chicane sont disposées axialement (fig. 3) ou radialement (fig. 4) en fonction de la nature des paliers (avec ou sans joint diamétral), des procédures de montage, de l'espace disponible, etc. La largeur du passage axial dans les chicanes n'est pas modifiée par un éventuel déplacement axial de l'arbre et peut donc être très étroite. S'il existe un risque de défaut d'alignement de l'arbre par rapport au palier, il convient d'utiliser des chicanes inclinées (fig. 5).
Des joints à chicane efficaces et économiques peuvent être fabriqués à partir de produits disponibles sur le marché, par exemple les rondelles d'étanchéité SKF (fig. 6).
L'efficacité augmente avec le nombre de jeux de rondelles ; elle peut également être améliorée par des rondelles floquées. Pour de plus amples informations sur les rondelles d'étanchéité, se reporter à Joints d'étanchéité industriels pour arbres dans le catalogue.
Pour renforcer l'effet des flasques de protection, on monte souvent sur l'arbre des disques de retenue (fig. 7) ou, dans le cas d'une lubrification à l'huile, on utilise des déflecteurs, des rainures ou des disques. L'huile projetée par le déflecteur dans une gorge est réacheminée vers l'intérieur du palier par des conduits appropriés (fig. 8).

Joints à frottement

Les joints radiaux pour arbres sont utilisés surtout dans les montages avec roulements lubrifiés à l'huile. Ces dispositifs d'étanchéité en élastomère prêts au montage possèdent normalement une armature ou enveloppe métallique. La lèvre d'étanchéité est généralement en caoutchouc synthétique et elle est normalement appliquée sur une surface de contact, sur l'arbre par un ressort de retenue. Ces joints peuvent être utilisés à des températures comprises entre -60 et +190 °C, en fonction de la matière du joint et de l'agent qui doit être refoulé et/ou retenu.
La zone de contact entre la lèvre d'étanchéité et la surface d'appui est d'une importance capitale pour l'efficacité du dispositif d'étanchéité. La dureté de la surface d'appui doit être d'au moins 55 HRC et la profondeur de durcissement d'au moins 0,3 mm. La rugosité doit, selon ISO 4288:1996, se situer dans une valeur de Ra comprise entre 0,2 et 0,8 μm. Une dureté inférieure peut être tolérée dans les applications à basses vitesses, où la lubrification est bonne et la contamination minimale. Pour éviter l'effet de pompage produit par les traces de rectification hélicoïdales, il est recommandé d'utiliser la rectification en plongée.
Le joint radial doit être monté avec la lèvre vers l'intérieur (fig. 9) si sa fonction consiste essentiellement à empêcher le lubrifiant de sortir du palier. Mais s'il s'agit avant tout de refouler les contaminants, le joint est monté avec la lèvre vers l'extérieur, hors du roulement (fig. 10).
Le joint V-ring (fig. 11) peut être utilisé pour des roulements lubrifiés à la graisse ou à l'huile. Il s'agit d'un joint en caoutchouc dont le corps est serré sur l'arbre et tourne avec lui, et dont la lèvre exerce une légère pression axiale sur l'élément fixe, le palier par exemple. Les joints V-ring peuvent être utilisés à des températures de fonctionnement comprises entre -40 et +150 °C, en fonction de leur matière. Ils sont faciles à installer et, à basse vitesse, ils tolèrent des défauts d'alignement de l'arbre assez importants. Une rugosité Ra de 2 à 3 μm suffit pour la surface d'appui. À des vitesses périphériques supérieures à 8 m/s, le V-ring doit être fixé axialement sur l'arbre. À des vitesses supérieures à 12 m/s, il est nécessaire d'empêcher le joint de se décoller de l'arbre, à l'aide d'une bague d'appui en tôle, par exemple. Si la vitesse périphérique dépasse 15 m/s, la lèvre se soulèvera de la surface d'appui et le joint deviendra un dispositif d'étanchéité à passage étroit. L'efficacité du V-ring est due notamment au fait que le corps du joint fait déjà office de déflecteur pour les particules solides ou les liquides. Le joint est donc le plus souvent placé à l'extérieur du palier en cas de lubrification à la graisse et à l'intérieur du palier (lèvre orientée dans la direction opposée au roulement) en cas de lubrification à l'huile. Utilisés comme joints secondaires, les joints V-ring protègent les joints primaires d'un excès de contamination et d'humidité.
Les joints axiaux à collier (fig. 12) servent de joints secondaires pour les arbres de grand diamètre dans des applications où le joint primaire doit être protégé. Ils sont bloqués sur un élément fixe et assurent l'étanchéité axialement contre une face d'appui tournante. Pour ce type de joint, il suffit que la face d'appui soit bien tournée et dispose d'une rugosité Ra de 2,5 µm.
Les joints mécaniques (fig. 13) sont utilisés pour assurer l'étanchéité de roulements lubrifiés à l'huile ou à la graisse qui fonctionnent à des vitesses relativement faibles et dans des conditions hostiles. Ils se composent de deux bagues d'acier coulissantes avec des surfaces d'étanchéité soigneusement finies et de deux ressorts à rondelles en plastique (rondelles Belleville), qui positionnent les bagues dans l'alésage du palier et assurent l'effort de précharge nécessaire aux surfaces d'étanchéité. Aucune contrainte particulière ne s'exerce sur les surfaces de contact dans l'alésage du palier.
Les joints en feutre (fig. 14) sont couramment utilisés dans le cas d'une lubrification à la graisse. Ils assurent une protection simple et économique adaptée à des vitesses périphériques n'excédant pas 4 m/s et des températures de fonctionnement ne dépassant pas +100 °C. La surface d'appui doit être rectifiée de manière à obtenir une rugosité Ra = 3,2 μm. L'efficacité des joints en feutre peut être considérablement améliorée en y ajoutant un joint à chicane simple comme joint secondaire. Avant la mise en place dans la gorge du palier, les lanières en feutre doivent être trempées dans un bain d'huile à 80 °C.
Les rondelles élastiques (fig. 15) constituent un dispositif d'étanchéité simple, économique et peu encombrant pour des roulements rigides lubrifiés à la graisse, en particulier les roulements rigides à billes. Les rondelles sont montées directement contre la face de la bague extérieure ou intérieure et exercent une pression résiliente axialement contre la face de l'autre bague. Après une certaine période de rodage, elles se transforment en joints sans frottement à passage très étroit.
Des informations complémentaires sur les joints fournis par SKF sont données dans la section Joints d'étanchéité industriels pour arbres du catalogue et les joints intégrés aux produits SKF sont également décrits en détails dans les documentations de ces produits.
Des informations complémentaires sur les joints fournis par SKF sont données dans la section Joints de transmission de puissance du catalogue et les joints intégrés aux produits SKF sont également décrits en détails dans les documentations de ces produits.
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