Endommagement de la cage

Lorsque l'inspection d'un roulement défectueux révèle que la cage est endommagée, il peut très souvent s'avérer difficile d'en trouver la cause. Généralement, d'autres composants du roulement sont également endommagés, ce qui entrave encore davantage la découverte de la raison du problème. Il existe toutefois des causes de défaillance d'une cage relativement courantes, à savoir les vibrations, une vitesse excessive, l'usure et le blocage. Accélérations excessives dues à des impacts (martèlement).

Vibrations

Lorsqu'un roulement est soumis à des vibrations, l'ampleur des forces d'inertie peut en arriver à provoquer la formation de fissures de fatigue dans la matière de la cage au bout d'un certain temps. Tôt ou tard, ces fissures mènent à la rupture de la cage.
Les vibrations peuvent être classées selon deux types :
  • Mouvement excentrique du roulement produisant des vibrations qui entraînent de fortes accélérations. Ce type de vibration provoque la fatigue des barrettes de la cage. Les cribles à secousses en sont un exemple typique.
  • Vibrations provenant d'autres pièces des machines ou de l'entourage et qui génèrent des pointes d'accélération. Ce type de vibration engendre le martèlement des alvéoles de la cage (fig.). En cas de martèlement élevé, la limite de vibration de la matière de la cage est dépassée et les barrettes subissent une déformation plastique. Ce processus entraîne une augmentation du jeu des alvéoles de la cage et, par conséquent, l'accélération de l'effet de martèlement jusqu'à la rupture des barrettes de la cage (fig. 2). Les impacts sur les roulements de jointures de rails et la vibration des ponts de navires en sont des exemples typiques.

Vitesse excessive

Si le roulement tourne à une vitesse supérieure à celle que la cage peut tolérer de par sa conception, cette dernière se trouve alors soumise à des forces d'inertie élevées qui peuvent entraîner sa rupture. En cas de vitesses très élevées, il est souvent possible de choisir des roulements équipés de cages spéciales.

Usure

L'usure de la cage peut être provoquée par une mauvaise lubrification ou des particules abrasives.
Dans le cas des roulements, le but est bien entendu d'éviter le frottement de glissement. Toutefois, en ce qui concerne la cage, le glissement ne peut pas être supprimé au niveau des contacts avec les autres composants du roulement. C'est pourquoi la cage est le premier composant affecté lorsque la lubrification se dégrade. La matière de la cage est toujours plus tendre que celle des autres composants du roulement et, de ce fait, elle s'use plus vite. Comme l'usure entraîne l'augmentation de la taille des alvéoles, le guidage des éléments roulants se détériore et il en est de même pour la cage lorsque cette dernière est centrée sur les éléments roulants. Les forces alors exercées peuvent engendrer une défaillance de la cage en un court laps de temps.

Blocage

Les fragments de matériau écaillé ou d'autres particules dures peuvent se coincer entre la cage et un élément roulant, empêchant ce dernier de tourner sur son axe. Cela entraîne une défaillance de la cage.

Autres causes d'endommagement de la cage

Si les bagues d'un roulement rigide à billes ne sont pas alignées l'une par rapport à l'autre, le passage des billes aura une forme ovale. Si la cage est centrée sur les billes, elle doit se déformer à chaque tour qu'elle réalise. Des fissures de fatigue se forment alors dans le matériau et, tôt ou tard, engendrent une rupture.
Une situation similaire se produit lorsqu'une butée à billes est montée avec des rotules radiales. Si un jeu se crée dans la rotule, les rondelles de la butée se décalent l'une par rapport à l'autre. Les billes ne suivent alors plus leur chemin normal et des contraintes élevées se produisent dans la cage.
Les cages de roulements subissant de fortes accélérations et ralentissements, ainsi que des variations de vitesse, sont soumises à des forces d'inertie. Cela augmente considérablement la pression entre les surfaces de contact, produisant ainsi une usure élevée.

Exemples d'endommagement

Cage d'un roulement à rotule sur rouleaux, des fissures de fatigue se sont formées dans les congés (fig. 3).
Rupture de la surface de la cage montrée dans la figure précédente, les fissures de fatigue se voient clairement (fig. 4).
L'usure de la cage est provoquée par une mauvaise lubrification (fig. 5).
La cage a été endommagée en raison d'un blocage (fig. 6).
Cage d'un roulement à rotule sur rouleaux dont les barrettes ont été déformées par le martèlement des rouleaux (fig. 7). Les rouleaux ont été exposés à des accélérations très élevées dues à des impacts. Le jeu des alvéoles de la cage a augmenté graduellement, de même que l'effet de martèlement.
Alvéole de la cage d'un roulement à rotule sur rouleaux dont le coin est fissuré en raison du martèlement des rouleaux (fig. 8). Les rouleaux ont été exposés à des accélérations excessives dues à des impacts.
Usure de la partie externe des deux chemins de roulement de la bague intérieure d'un roulement à rotule sur rouleaux (fig. 9). Cet endommagement peut être provoqué par les cages exposée par exemple à :
  • une lubrification inappropriée.
  • des accélérations excessives de la cage au démarrage.
  • des accélérations centrifuges excessives (vibrations).
  • Accélérations excessives dues à des impacts (martèlement).
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