Défaillances des roulement et comment les éviter


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Date de publication : 05/11/2023

Temps de lecture : 7 Minutes

Résumé

Explorez les défaillances courantes de roulements : Causes et solutions. Le guide essentiel de la maintenance de vos roulements.

Les défaillances des roulements peuvent se produire pour de nombreuses raisons. Des problèmes tels que le désalignement, le déséquilibre, le jeu et le frottement sont tous causés par les roulements, ce qui peut parfois entraîner une défaillance. Et comme les roulements sont souvent la partie la plus critique d'une machine, une défaillance peut entraîner des temps d'arrêt imprévus et coûteux, des dommages aux composants voisins et des frais de réparation importants. Cependant, la bonne nouvelle est que chaque défaillance laisse sa propre marque sur le roulement. Dans la plupart des cas, les signes de dommages peuvent vous aider à identifier la cause première de la défaillance, à déterminer les mesures correctives et à éviter que la défaillance ne se reproduise.

Types des défaillances des roulements

En général, lorsque les roulements sont utilisés correctement, ils durent beaucoup plus longtemps que leur durée de vie estimée. Cependant, les roulements tombent souvent en panne prématurément en raison d'erreurs évitables. Les causes de telles pannes prématurées sont un assemblage incorrect, des erreurs de manipulation, une lubrification insuffisante, la pénétration de particules étrangères ou encore une génération de chaleur anormale. 

Comment identifier les défaillances dans les roulements ?

La défaillance d'un roulement est un problème grave, car les pièces rotatives de la machine peuvent s'arrêter brusquement et causer des dommages importants. Toutefois, il existe des symptômes courants qui permettent de détecter la détérioration des roulements avant qu'il ne soit trop tard. Le premier signe de détérioration d'un roulement est une vibration excessive. Par la suite, le roulement commencera à chauffer au-delà des niveaux acceptables et produira un bruit excessif, qu'il s'agisse d'un bruit aigu ou d'un grincement. Il existe 5 principaux symptômes de défaillance des roulements : 

  • Température : Pendant le fonctionnement, la température dépasse le niveau acceptable. 
  • Vibration : Des vibrations excessives se produisent pendant le fonctionnement. 
  • Lubrification : Lubrification incorrecte des roulements, c'est-à-dire plus de lubrifiant nécessaire, trop de lubrifiant présent ou mauvais lubrifiant utilisé. 
  • Contamination : Le lubrifiant a été pollué par des particules ou des éléments étrangers.Le
  • bruit : Il y a un bruit excessif pendant le fonctionnement, généralement un bruit de grincement ou un bruit aigu. 

Température 

Les roulements deviennent chauds pendant le fonctionnement. Pour de nombreux roulements, les températures acceptables sont de 180 °F (82 °C) ou moins. Étant donné que les roulements réduisent la friction entre les pièces rotatives de la machine, un roulement endommagé ou défectueux entraînera une friction accrue et des températures de fonctionnement plus élevées. C'est pourquoi il est nécessaire de contrôler régulièrement la température à l'aide d'un capteur de température, comme par exemple un capteur de température  infrarouge. Si des températures inhabituellement élevées sont détectées, c'est le signe que le roulement doit être remplacé avant qu'il ne tombe en panne. 

Vibration 

La vibration excessive d'un roulement défectueux peut être due à un certain nombre de raisons. Par exemple, l'abrasion peut endommager le chemin de roulement et faire rebondir les éléments roulants. De légères différences entre les éléments roulants individuels, dues à des erreurs d'usinage lors de la fabrication des roulements, peuvent également provoquer des vibrations. Il existe différents outils et méthodes conçus pour tester les vibrations des roulements. Si vous remarquez des vibrations anormales qui augmentent avec le temps, c'est généralement un bon indicateur que le roulement doit être remplacé.

Lubrification

La cause la plus fréquente de  défaillance des roulements est le manque de lubrification. Les roulements ont besoin d’une lubrification précise pour fonctionner correctement. Une défaillance des roulements peut être causée par les éléments suivants :

  • Un manque de graissage adéquat peut accroître la résistance au frottement, ce qui peut causer une usure prématurée et une surchauffe. 
  • Une lubrification excessive peut entraîner une augmentation de la pression, une défaillance des joints, des fuites de lubrifiant et une chaleur excessive. 
  • L'utilisation d'un mauvais type de lubrifiant peut augmenter la friction, provoquer une usure et une génération de chaleur excessive  
  • Les lubrifiants contaminés peuvent augmenter la friction, provoquer une usure et une chaleur excessive

Vérifiez toujours les instructions du fabricant du roulement avant d'effectuer toute activité de maintenance liée à la lubrification. Des kits d'analyse de graisse portables sont disponibles pour les tests de lubrification, même dans les endroits éloignés.

Contamination

La contamination des roulements peut se produire de plusieurs manières. L’un des  plus courants est l’entretien de relubrification. Des joints de mauvaise qualité peuvent permettre à des contaminants étrangers de se mélanger au lubrifiant. De plus, le lavage à haute pression du roulement peut émulsionner le lubrifiant. En fin de compte, les contaminants entraînent une usure qui réduit considérablement la durée de vie des roulements. Si des contaminants sont visibles lors de l’inspection du roulement, celui-ci doit être remplacé. 

Bruit

Les roulements défectueux peuvent émettre des bruits inhabituels, tels que des cris ou des bruits aigus. La meilleure méthode pour utiliser le bruit comme indicateur de dommages aux roulements est subjective. Il faut faire attention au bruit du roulement fonctionnant normalement pour savoir s'il y a un problème. 

Défaillance de la cage des roulement à billes

De nombreuses conceptions de roulements à billes utilisent une cage entourant les rouleaux individuels pour les maintenir alignés. Les dommages à la cage entraînent une défaillance de la cage et conduisent rapidement à une défaillance globale du roulement. La défaillance des cages à roulements à billes se produit généralement en quatre étapes : 

  • Étape 1 : Il n'y a pas d'augmentation notable de la température ou du bruit, mais le roulement vibre un peu plus que d'habitude. Il n'y a pas lieu de s'inquiéter à ce stade.
  • Étape 2 : La température reste normale, mais les bruits du roulement pendant le fonctionnement augmentent légèrement. Les vibrations continuent d'augmenter en amplitude.
  • Étape 3 : La température a quelque peu augmenté et les bruits excessifs sont facilement perceptibles à l'oreille. À ce stade, les vibrations augmentent de manière significative. Le remplacement du roulement doit être effectué avant de passer à l'étape 3.
  • Étape 4 : La température et les bruits augmentent considérablement et les vibrations sont importantes. À ce stade, le système risque d'être endommagé.

Les causes les plus fréquentes des défaillances des roulements

L'objectif principal d'un roulement est de permettre à une pièce de tourner par rapport à une autre pièce le long d'un axe de rotation spécifié. Bien que les roulements, une fois leur type et leurs dimensions soigneusement évalués, aient une longue durée de vie, leur défaillance peut causer de graves dommages à l'équipement dans lequel ils sont installés.

Une mauvaise lubrification

Selon des études, une lubrification insuffisante est la cause la plus importante de défaillance des roulements. Les roulements doivent être lubrifiés avec la  graisse appropriée pour une application correcte. La vitesse de rotation, la température ambiante et la charge appliquée au roulement déterminent le choix  de la graisse à utiliser.

Une contamination extérieure

Garder la graisse propre est extrêmement important. En effet, les roulements contenant de la graisse contaminée par de la poussière ou même des fragments métalliques ne dureront pas longtemps. Ces particules provoquent une usure prématurée, des bosses et éventuellement des écailles. S’ensuit une augmentation du bruit et des vibrations, entraînant une modification des dimensions importantes. Les fractures se multiplient alors rapidement, jusqu'à une défaillance catastrophique. 

Des dommages électriques

Lorsque le roulement est exposé au courant électrique, un arc se forme  à travers le mince film d'huile aux points de contact entre le chemin de roulement et les rouleaux. Des lignes de brûlure dans le cas des roulements  ou des piqûres dans le cas des roulements à billes apparaissent alors sur les bagues. Puisque le roulement est  en mouvement continu, le point de contact change et  donc tout le roulement sera marqué avec ces lignes. 

Une fatigue prématurée

La fatigue est une cause naturelle de défaillance des roulements. Avec le temps, il est normal qu’un roulement s’use et atteigne un niveau de fatigue, ce qui signifie qu’il est temps de le remplacer. La fissuration est le signe d'une fatigue prématurée des roulements. La cause est généralement que la charge externe est trop élevée pour une utilisation normale. Des fissures peuvent se produire dans la bague intérieure ou extérieure. Ce phénomène entraîne une forte augmentation des vibrations. A cette époque, le remplacement du roulement est  très urgent. 

Un montage incorrect

Ne frappez jamais  directement la bague intérieure ou extérieure du roulement pendant le montage. Le roulement doit être installé sur l'arbre en appliquant une force sur la bague intérieure et sur le boîtier en appliquant une force sur la bague extérieure.

Avant de commencer l'assemblage, le technicien doit vérifier que sa zone de travail et ses outils sont propres. Il devra également prendre l'habitude de sortir le roulement de son emballage juste avant de l'utiliser ! 

Recommandations pour réduire les défaillances des roulements

Quelle est la durée de vie des roulements ?

La durée de vie d'un roulement est définie comme le nombre de tours qu'il peut effectuer sous une charge donnée avant l'apparition des premiers signes de fissuration. La force transmise par les rouleaux provoque des contraintes de compression et de cisaillement à l'intérieur des anneaux. À mesure que le roulement tourne, ces contraintes changent de manière cyclique à chaque point, créant des contraintes de fatigue qui limitent la durée de vie du roulement. 

Le processus de fatigue de l'acier à roulement se caractérise par une déformation à long terme de sa structure cristalline, suivie de fissures qui se situent généralement dans la sous-couche (là où la contrainte de cisaillement est maximale) et qui atteindront la surface  provoquant des éclats. Ainsi, la résistance à la fatigue de l'acier pour roulements dépend  de la cohésion de la structure cristalline et de sa propreté, mais aussi de la vitesse de propagation des fissures qui est non seulement influencée par les mêmes facteurs mais aussi par l'orientation de la structure métallique obtenue lors de la fabrication. 

Cependant, le problème que pose le phénomène de fatigue est son aspect aléatoire. En effet, deux roulements identiques, de même marque et fabriqués à partir du même lot, peuvent tomber en panne après des durées de fonctionnement très différentes. L'espérance de vie n'est pas une donnée exacte mais un concept statistique. 

En effet, la durée de vie des roulements peut être réduite. En effet, celui-ci peut se détériorer rapidement et surtout prématurément en raison de nombreux facteurs comme une mauvaise lubrification du roulement, une contamination  liquide ou particulaire (eau, poussière, pluie, sable, etc.) dans le roulement en raison de la possibilité d'une mauvaise étanchéité des joints. , mauvais montage des roulements, mauvais réglage, charge excessive sur des roulements inadaptés, etc. 

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