Joints externes

Deux types de dispositifs d'étanchéité externes peuvent être utilisés dans les montages dont l'efficacité du dispositif d'étanchéité dans certaines conditions de fonctionnement importe davantage que les coûts ou l'espace disponible : joints non frottants(fig. 1) et joints frottants (fig. 2).
Pour les dispositifs d'étanchéité autres que ceux proposés par SKF, les informations contenues dans le chapitre qui suit sont à utiliser uniquement à titre indicatif. Assurez-vous de bien maîtriser les critères de performance du joint avant de l'intégrer dans une application. SKF n'accepte aucune responsabilité pour les performances de produits non fournis par SKF.
Joints non frottants

Les joints non frottants sont presque toujours utilisés pour les applications de précision à grande vitesse. Leur efficacité dépend de l'effet produit par un passage étroit entre parties tournantes et éléments fixes. Du fait de l'absence de contact, ces joints ne génèrent pratiquement aucun frottement et, en pratique, ne limitent pas la vitesse, c'est pourquoi ils constituent une excellente solution pour les applications de machines-outils.

Les variantes de joint vont des joints simples à passage étroit aux joints à plusieurs chicanes (fig. 1). Comparés aux joints à passage étroit, les joints à plusieurs chicanes sont considérablement plus efficaces car leurs séries de composants se recoupant axialement et radialement empêchent plus efficacement les contaminants et l'huile de coupe d'atteindre le roulement.

Dans les environnements fortement contaminés, un joint à chicanes complexes est souvent requis. Les joints à chicanes peuvent disposer d'au moins trois chicanes pour maintenir le lubrifiant à l'intérieur et tenir les contaminants hors du montage de roulement. Le principe d'un joint à chicanes haute efficacité, décrit dans la fig. 3, est composé de trois étapes de :

  • l'étape primaire
  • l'étape secondaire
  • l'étape finale

Cette conception, avec des chambres de drainage et les dispositions de collecte, est tirée d'études effectuées par l'Université Technique de Stuttgart, Allemagne.

L'étape primaire met en œuvre un pare-éclaboussure (1), un couvercle de palier (2) et l'arbre pour former une chicane. Le pare-éclaboussure utilise la force centrifuge pour éloigner les contaminants du couvercle, tandis que le couvercle de palier empêche les contaminants de pénétrer directement dans la chicane. Un espace radial (3) entre le couvercle du palier et l'arbre doit mesurer entre 0,1 et 0,2 mm.

L'étape secondaire est conçue pour collecter tout liquide réussissant à traverser la barrière primaire et à l'évacuer. En commençant par les rainures annulaires sur l'arbre (4), les caractéristiques principales de cette étape incluent une grande chambre de drainage (5) et un trou de sortie (6). Les rainures annulaires empêchent le fluide de couler le long de l'arbre à l'arrêt et le mène dans la chambre de drainage à la place. Quand l'arbre tourne, le fluide en est éloigné et collecté dans la chambre de drainage, puis évacué à travers le trou de sortie. Les grands trous d'évacuation (env. 250 mm2) dans la zone de collecte limitent la quantité de fluide recueilli dans la chambre.

Les caractéristiques utilisées lors des étapes précédentes sont à nouveau incorporées dans l'étape finale. Cette section comprend des bagues à chicanes (7) avec des espaces radiaux mesurant entre 0,2 et 0,3 mm, une chambre de retard de liquide (8), un collecteur (9) pour guider le liquide vers la zone de drainage et un trou de sortie (10) avec une zone de drainage d'environ 150 mm2. En fonction de l'espace disponible, une chambre, un collecteur et un trou de drainage d'environ 50 mm2 supplémentaires (11) peuvent être incorporés. Un espace radial final (12) d'environ 1 mm évite l'action capillaire.

Lors de la conception de ces types de dispositifs d'étanchéité, il faut prendre en compte les points suivants :

  • Pour éviter les effets de pompage intérieurs, le diamètre des composants de la chicane doit progressivement être réduit depuis l'extérieur.
  • Les marques d'usinage en spirale sur des composants tournants peuvent déplacer très efficacement les liquides dans le sens axial en fonction du sens de rotation. Dans les applications unidirectionnelles, cet effet peut être exploité pour renforcer l'efficacité des joints à passage étroit ou à chicanes, en l'intégrant soigneusement à la conception. Les marques d'usinage en spirale doivent être évitées sur les composants tournants des joints à passage étroit ou à chicanes lorsque l'application tourne dans les deux sens ou pour les applications unidirectionnelles où leur action pourrait nuire à l'efficacité du joint.
  • Dans des conditions de fonctionnement difficile, une barrière d'air peut être créée en insufflant de l'air, sous pression, entre les espaces des chicanes ou à l'intérieur même de la broche. Le débit d'air doit toutefois être équilibré de sorte que le débit dominant soit toujours dirigé vers l'extérieur.
  • Un système d'étanchéité qui prend beaucoup d'espace axial convient bien, car ceci permet d'incorporer de grandes zones de drainage et de collecteurs dans le système. Toutefois, dans ces cas la broche est moins rigide en raison du long porte-à-faux provenant des roulements avant (et de la position de la force de coupe).
Joints frottants

Les joints frottants (fig. 4) sont généralement très fiables. Leur efficacité dépend toutefois d'un certain nombre de facteurs, notamment :

  • le modèle de joint le matériau du joint
  • la pression de contact
  • la finition de surface de la face d'appui du joint
  • l'état de la lèvre d'étanchéité
  • la présence de lubrifiant entre la lèvre d'étanchéité et la face d'appui

Le frottement de la lèvre d'étanchéité sur la surface d'appui peut supposer une forte augmentation de la chaleur à grande vitesse (A ≥ 200 000 mm/min). Par conséquent, ces joints ne peuvent être utilisés que sur des broches à basse vitesse et/ou dans des applications où les performances de la broche ne sont pas excessivement affectées par la chaleur.

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