Joints frottants

Il existe quatre types courants de joints frottants :
Le type de joint choisi pour une application particulière dépend généralement de sa fonction principale (retenir le lubrifiant ou empêcher la pénétration de polluants), du type de lubrifiant (huile, graisse ou autre) et des conditions de fonctionnement (vitesse, température, niveau de pollution).

Joints radiaux pour arbres

Les joints radiaux (fig. 1 et fig. 2) sont des joints frottants utilisés en premier lieu dans les applications lubrifiées à l'huile. Ces composants prêts-à-monter sont généralement constitués d'une armature ou enveloppe métallique, d'un corps en élastomère synthétique, d'une lèvre d'étanchéité et d'un ressort périphérique. Le ressort périphérique sert à comprimer la lèvre contre l'arbre. Ces joints peuvent être utilisés à des températures comprises entre –60 et +190 °C en fonction du matériau 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 de contact est d’une importance capitale pour l’efficacité du dispositif d’étanchéité. La dureté de cette surface de glissement doit être d'au moins 55 HRC avec une profondeur d'au moins 0,3 mm. La rugosité de surface doit être conforme à ISO 4288:1996 et comprise entre Ra = 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 pollution minimale. Pour éviter l'effet de pompage induit par les traces de rectification hélicoïdales, SKF recommande la rectification en plongée.
Le joint radial doit être monté avec la lèvre vers l'intérieur (fig. 1) si sa fonction consiste essentiellement à empêcher le lubrifiant de sortir du palier. Mais s'il s'agit avant tout de refouler les polluants, le joint est monté avec la lèvre vers l'extérieur, hors du roulement (fig. 2).

Joint V-ring

Les joints V-ring (fig. 3) peuvent être utilisés pour des roulements lubrifiés à l'huile ou à la graisse. C’est un joint en élastomère, 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 logement par exemple. En fonction du matériau, les joints V-rings peuvent être utilisés à des températures de fonctionnement comprises entre –40 et +150 °C. Ils sont faciles à installer et, à vitesse peu élevée, ils tolèrent des défauts d'alignement de l'arbre assez importants.
Une rugosité de Ra = 2 à 3 μm suffit pour la surface de contact. À des vitesses périphériques supérieures à 8 m/s, le joint V-ring doit être fixé axialement sur l'arbre. À des vitesses dépassant 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 de contact et le joint V-ring deviendra un dispositif d'étanchéité du type passage étroit.
L'efficacité d'un joint V-ring est due notamment au fait que le corps du joint fait déjà office de déflecteur pour les particules solides ou les liquides. Par conséquent, ces joints sont donc le plus souvent placés 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.

Joints axiaux à collier

Les joints axiaux à collier (fig. 4) 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 surface d'appui soit bien tournée et dispose d'une rugosité Ra = 2,5 μm.

Joints mécaniques

Les joints mécaniques (fig. 5) 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 difficiles. 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.

Autres joints

Les joints en feutre (fig. 6) 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 joints en feutre doivent être trempés dans un bain d'huile à environ 80 °C avant le montage.
Des rondelles élastiques (fig. 7) 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 s’appliquent axialement contre la face de l’autre bague. Après une certaine période de rodage, elles se transforment en joints non frottants du type passage étroit.
Pour en savoir plus sur les joints fournis par SKF, reportez-vous à Joints de transmission de puissance.
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