Coefficient η(c) relatif au niveau de contamination

Ce coefficient a été introduit pour prendre en compte le niveau de contamination du lubrifiant dans le calcul de la durée du roulement. L'influence de la contamination interne sur la fatigue du roulement dépend de nombreux paramètres, notamment les dimensions du roulement, l'épaisseur relative du film lubrifiant, la taille et la répartition des impuretés solides, le type d'impuretés (molles, dures, etc.). L'influence de ces paramètres sur la durée du roulement est complexe et nombre d'entre eux sont difficiles à quantifier. Il est donc impossible de fixer pour ηc des valeurs précises qui soient applicables d'une façon générale. Cependant, le tableau donne des valeurs indicatives.
Si le roulement est utilisé dans une application aux relevés satisfaisants et si les calculs de durée précédents ont été effectués sur la base de l'ancien facteur de correction a23, alors un facteur ηc correspondant (valeur implicite) peut en être déduit pour obtenir un facteur aSKF équivalent au facteur de correction a23 comme cela est expliqué dans la section Un cas particulier - le facteur de correction a23.
Il convient de noter que cette démarche donnera probablement une valeur approximative de la valeur ηc réelle pour le niveau de contamination de l'application. Pour obtenir une valeur du facteur ηc représentative d'une application donnée, une seconde méthode consiste à quantifier le niveau de contamination du lubrifiant comme donnée d'évaluation de la valeur du facteur ηc.

Classification ISO de la contamination et indice de filtre

La méthode standard de classification du niveau de contamination dans un système de lubrification est conforme à la norme ISO 4406:1999. Ce système de classification convertit le comptage de particules solides en un code à l'aide d'une échelle chiffrée, voir le tableau et le diagramme 1.
Une des méthodes de vérification du niveau de contamination de l'huile du roulement est le comptage au microscope. Cette méthode de comptage utilise deux codes d'échelle selon le nombre de particules ≥ 5 μm et ≥ 15 μm. Une autre méthode fait appel à des compteurs automatiques de particules, et trois échelles sont utilisées selon le nombre de particules ≥ 4 μm, ≥ 6 μm et ≥ 14 μm. La classification du niveau de contamination comprend trois codes.
Par exemple, des codes de niveau de contamination classiques sont –/15/12 (A) ou 22/18/13 (B), comme indiqué dans le diagramme 2.
L'exemple A indique que l'huile contient entre 160 et 320 particules ≥ 5 μm et entre 20 et 40 particules ≥ 15 μm par millilitre d'huile. Si dans l'idéal les huiles de lubrification devraient être constamment filtrées, la viabilité d'un système de filtration dépendrait de l'optimisation du rapport coûts / augmentation des performances du roulement.
Un indice de filtre donne une indication de l'efficacité d'un filtre. L'efficacité des filtres est définie comme indice de filtre ou facteur de réduction β qui est lié à une taille de particules donnée. Plus la valeur β est élevée, plus le filtre est efficace pour la taille de particules spécifiée. Il convient donc de tenir compte de la valeur β et de la taille de particules spécifiée. L'indice de filtre β est exprimé comme étant la relation entre le nombre de particules spécifiées avant le filtrage et celui obtenu après. Il peut être calculé comme suit :

βx = n1/n2



βx=
indice de filtre lié à une taille de particule spécifiée x
x=
taille de particule [μm]
n1=
nombre de particules par unité de volume (100 ml) supérieur à x, en amont du filtre
n2=
nombre de particules par unité de volume (100 ml) supérieur à x, en aval du filtre

Remarque :

L'indice de filtre β ne se réfère qu'à une seule taille de particules exprimée en μm, sous forme par exemple d'indice β3, β6, β12, etc. « β6 = 75 » signifie par exemple que, parmi 75 particules d'une taille de 6 μm ou plus, 1 seule passera à travers le filtre.

Détermination de ηc lorsque le niveau de contamination de l'huile est connu

Pour la lubrification à l'huile, une fois connu le niveau de contamination, soit par comptage au microscope, soit par analyse par compteur automatique de particules comme décrit dans la norme ISO 4406:1999, ou indirectement comme résultat du rapport de filtration appliqué à un système de lubrification par circulation d'huile, cette information peut être utilisée pour déterminer le coefficient de contamination ηc. Il convient de noter que le coefficient ηc ne peut être dérivé que des mesures de la contamination de l'huile. Il dépend en grande partie des conditions de lubrification, c'est-à-dire de κ et des dimensions du roulement. Une méthode simplifiée selon la norme DIN ISO 281 Addendum 4:2003 est présentée ici pour calculer le coefficient ηc pour une application donnée. Le facteur de contamination ηc est obtenu à partir du code de contamination de l'huile (ou du rapport de filtration de l'application), à l'aide du diamètre moyen dm = 0,5 (d + D), en mm, et du rapport de viscosité κ du roulement (diagrammes 3 et 4).
Les diagrammes 5 et 6 indiquent les valeurs habituelles du coefficient ηc pour la lubrification par circulation d'huile avec différents degrés de filtration et différents codes de contamination de l'huile. Des coefficients de contamination similaires peuvent être utilisés dans des applications où le bain d'huile ne montre quasiment aucune augmentation de particules dans le système. D'autre part, si le nombre de particules dans un bain d'huile continue d'augmenter avec le temps en raison d'un excès de particules d'usure ou de l'introduction de contaminants, cela doit se refléter dans le choix du coefficient ηc utilisé pour le système de lubrification par bain d'huile comme indiqué dans la norme DIN ISO 281 Addendum 4:2003.
Pour la lubrification à la graisse, le coefficient ηc peut également être déterminé de manière similaire, même si la contamination peut être difficile à mesurer et qu'elle est donc définie de manière qualitative simplifiée.

Les diagrammes 7 et 8 indiquent les valeurs habituelles du coefficient ηc pour la lubrification à la graisse dans des conditions de fonctionnement d'une propreté extrême et normale.

Pour d'autres degrés de contamination avec lubrification par circulation d'huile, bain d'huile et graisse, veuillez vous reporter à la norme DIN ISO 281 Addendum 4:2003 ou consulter le Service Applications SKF.
L'exemple suivant met en évidence le rôle important que joue la contamination dans la durée en fatigue des roulements. Plusieurs roulements rigides à billes 6305 avec et sans joints ont été testés dans un environnement fortement contaminé (boîte de vitesses avec de nombreuses particules d'usure). Aucune défaillance ne s'est produite dans les roulements étanches, les essais ont dû être arrêtés pour des raisons pratiques alors que les roulements étanches avaient fonctionné pendant une durée au moins 30 fois supérieure aux durées expérimentales des roulements non protégés. La durée des roulements sans joints était égale à 0,1 de la durée L10 calculée, ce qui correspond à un facteur ηc = 0 comme indiqué dans le tableau.
Les diagrammes 9, 10, 11 et 12 illustrent l'importance de la propreté dans la lubrification, le coefficient aSKF diminuant rapidement avec la réduction de ηc. L'utilisation de joints intégrés est un moyen économique et efficace de maintenir une propreté élevée dans les roulements.
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