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Conditions de lubrification – le rapport de viscosité, κ

Performance and operating conditionsBearing type and arrangementBearing sizeLubricationOperating temperature and speedBearing interfacesBearing executionSealing, mounting and dismounting

Lorsqu'un roulement a atteint sa vitesse et sa température de fonctionnement normales, les conditions de lubrification du roulement sont :




κ
conditions de lubrification du roulement, c'est-à-dire rapport de viscosité 
νviscosité cinématique réelle de l'huile ou de l'huile de base de la graisse [mm2/s]
ν1viscosité nominale, en fonction du diamètre moyen du roulement et de la vitesse de rotation [mm2/s]

La viscosité de fonctionnement réelle, ν, du lubrifiant peut être déterminée à partir de la classe de viscosité ISO de l'huile ou de l'huile de base de la graisse et de la température de fonctionnement du roulement (diagramme 1).
Vous pouvez déterminer la viscosité nominale, ν1, à partir du diagramme 2, en utilisant le diamètre moyen du roulement dm = 0,5 (d + D) [mm] et la vitesse de rotation du roulement n [tr/min]. Vous pouvez également utiliser le Calculateur de roulements SKF.
Le tableau 1 répertorie les classes de viscosité conformément à ISO 3448 et indique la plage de viscosité pour chaque classe à 40 °C.
Plus la valeur κ est élevée, meilleures sont les conditions de lubrification et la durée nominale escomptée du roulement. Ceci doit être évalué par rapport à l'augmentation possible du frottement due à la viscosité supérieure de l'huile. La plupart des applications de roulements sont donc conçues pour des conditions de lubrification comprises entre κ 1 et 4 (diagramme 3). Vous pouvez également utiliser le Calculateur de roulements SKF pour calculer les conditions de lubrification.
  • κ = 4 indique la situation où la charge de contact de roulement est supportée par le film lubrifiant – c'est-à-dire un film lubrifiant suffisamment épais pour séparer complètement les surfaces de contact.
  • κ > 4 (c'est-à-dire des conditions normalement meilleures) n'augmentera pas plus la durée nominale du roulement. Cependant, un facteur κ > 4 peut être utile dans les applications où la température du roulement est faible et où une fiabilité supplémentaire des conditions de lubrification est souhaitable. Ceci vaut, par exemple, pour les applications de roulements présentant des arrêts et démarrages fréquents ou des variations de température occasionnelles.
  • κ < 0,1 indique une situation où la charge de roulement est transmise entre les éléments roulants et la piste sans participation du film d'huile trop mince – c'est-à-dire une lubrification limite. L'utilisation de la valeur de résistance à la fatigue pour les conditions de lubrification inférieures à 0,1 n'est pas appropriée car elle dépasse les limites d'application du modèle de calcul de la durée nominale. Lorsque κ < 0,1 , sélectionnez la taille des roulements à partir des critères de charge statique à l'aide du coefficient de sécurité statique, s0 (→ Sélection de la taille à partir de la charge statique).

Valeur κ inférieure à 1

Pour des conditions de lubrification avec 0,1 < κ < 1, prenez en compte ce qui suit :

  • Si la valeur κ est faible en raison d'une vitesse très basse, sélectionnez la taille des roulements à partir du coefficient de sécurité statique s0, (→ Sélection de la taille à partir de la charge statique).
  • Si la valeur k est faible en raison d'une faible viscosité, compensez ceci en sélectionnant une huile de viscosité supérieure ou en améliorant le refroidissement. Dans ces conditions de lubrification, il n'est pas approprié de calculer uniquement la durée nominale L10 car elle ne tient pas compte des effets négatifs d'une lubrification inadéquate du roulement. Utilisez plutôt la méthode de durée SKF pour une estimation plus réaliste.
Si κ < 1, des additifs EP/AW sont recommandés. → Additifs extrême pression (EP) et anti-usure (AW) (ci-dessous)

Le coefficient de vitesse ndm est utilisé pour caractériser les conditions de vitesse du roulement.

  • Si la valeur ndm du roulement est inférieure à 10 000, l'application fonctionne dans des conditions de basse vitesse (diagramme 2). Cette situation nécessite une viscosité de l'huile élevée afin de permettre au film lubrifiant de supporter la charge transmise par les éléments roulants.
  • Des conditions de fonctionnement entraînant des valeurs ndm > 500 000 pour dm pouvant atteindre 200 mm et > 400 000 pour des valeurs dm supérieures sont typiques pour les roulements fonctionnant à des vitesses élevées (diagramme 2). À des vitesses très élevées, la viscosité nominale tombe à des valeurs très basses. Les conditions de lubrification et les valeurs κ sont généralement élevées.

Additifs extrême pression (EP) et anti-usure (AW)

Les additifs EP/AW dans le lubrifiant sont utilisés pour améliorer les conditions de lubrification du roulement en cas de faibles valeurs κ, par exemple lorsque κ = 0,5. De plus, les additifs servent également à empêcher le grippage entre les éléments roulants soumis à une faible charge et la piste, par exemple, lorsque les rouleaux particulièrement lourds entrent dans une zone chargée à une vitesse réduite.
Pour des températures de fonctionnement inférieures à 80 °C, la présence d'additifs EP/AW dans le lubrifiant peut allonger la durée de service des roulements lorsque le facteur κ est inférieur à 1, le facteur de niveau de pollution ηc est supérieur à 0,2 et le facteur aSKF qui en résulte est inférieur à 3. Dans ces conditions, une valeur de κEP=1 peut être appliquée, à la place de la valeur κ réelle, dans le calcul de aSKF pour un avantage maximal pouvant atteindre aSKF = 3.
Certains additifs EP/AW modernes contenant du soufre-phosphore, qui sont parmi les plus couramment utilisés aujourd'hui, peuvent réduire la durée de service du roulement. En général, SKF recommande de tester la réactivité chimique des EP/AW pour des températures de fonctionnement supérieures à 80 °C.
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