Les roulements des éléments roulants sont lubrifiés à la graisse

- Dec 03, 2019-

Les roulements des éléments roulants sont lubrifiés à la graisse

Plus de 90% des roulements des éléments roulants sont lubrifiés à la graisse. Par conséquent, une meilleure compréhension et optimisation des performances de frottement de la graisse peut offrir un moyen important de réduire les pertes de puissance dans les roulements. Comme la plupart des machines utilisent plusieurs roulements, cela offre à son tour l'un des moyens les plus répandus d'améliorer l'efficacité globale des systèmes mécaniques avec des économies associées en énergie et en émissions de carbone. Actuellement, il existe de grandes lignes directrices pour la sélection des graisses pour roulements, basées sur des analyses en laboratoire approfondies et des observations sur le terrain, suggérant des règles de sélection généralisées pour remplir les conditions d'application. Cependant, à l'heure actuelle, il n'y a pas de compréhension détaillée du rôle des composants individuels de la graisse dans la détermination de la réponse de friction dans différentes conditions de fonctionnement des roulements. Sans cette connaissance, il est impossible de développer un cadre scientifique pour choisir la graisse pour une application spécifique, ou de formuler de nouvelles graisses à faible friction.

La graisse est un lubrifiant diphasique composé d'un épaississant dispersé physiquement dans l'huile de base. Il est généralement composé à 85% d'huile de base, 10% d'épaississant et d'additifs (~ 5%). Lorsqu'une contrainte est appliquée à la graisse, les fibres épaississantes et l'huile résistent à la déformation, s'opposant respectivement aux forces élastiques et visqueuses. La caractéristique d'élasticité empêche la graisse de fuir, tandis que sa fluidité est essentielle pour que la graisse lubrifie le contact. Les huiles de base lubrifiantes présentent un comportement non newtonien à des taux et des pressions de cisaillement élevés, tandis que les graisses montrent ce comportement même aux taux de cisaillement les plus bas, en raison de leur structure biphasique. Le système d'huile de base, d'épaississant et d'additifs dans les graisses typiques est évidemment un système rhéologique beaucoup plus complexe qu'une simple huile de base, il est donc difficile d'attribuer la formation d'un film de lubrifiant et donc de porter le comportement de friction à un seul composant de graisse. La composition et les propriétés du film lubrifiant sont susceptibles de dépendre à la fois des propriétés de la graisse (type d'huile de base et d'épaississant, additifs, rhéologie) et des conditions de fonctionnement (vitesse, température et conception des roulements). Il existe un certain nombre de modèles pour la lubrification à la graisse des roulements. Le plus largement accepté est que le lubrifiant filmogène est de l'huile «saignée» libérée de la matrice épaississante par cisaillement. Dans ce modèle, l'épaississant ne joue pas de rôle actif dans le processus de lubrification. Cependant, des travaux plus récents ont contesté ce modèle, et de plus, il existe des preuves considérables de l'examen des films de lubrifiant des roulements que l'épaississant participe au processus de lubrification, bien que cela dépende de la conception du roulement.

Il existe très peu de travaux publiés sur les mécanismes de friction dans les contacts lubrifiés à la graisse. Une sélection d'études se concentre sur l'effet des conditions de fonctionnement, telles que le temps de dégradation, la température élevée ou basse. D'autres ont tenté d'expliquer le frottement de la graisse par rhéométrie. Seuls quelques-uns ont exploré l'effet de la composition chimique de la graisse sur son comportement au frottement, sur un roulement à billes de poussée, une machine à quatre billes et une machine à billes sur disque. Certaines de ces études ont montré l'importance de l'huile de base dans la formulation des graisses, avec des huiles à faible viscosité et basse pression-viscosité suggérées comme choix préféré pour un faible frottement dans les conditions EHL. En outre, le type, la composition et la texture des épaississants se sont également révélés affecter le frottement, certains épaississants étant capables de réduire le frottement, en particulier dans des conditions limites et à haute température. Cependant, il est clair que le comportement de friction de la graisse ne peut pas être entièrement attribué à un seul composant de la graisse, mais il est plutôt déterminé par l'interaction entre tous les éléments de graisse, qui à son tour dépend fortement des conditions de fonctionnement spécifiques.

À l'heure actuelle, la littérature ne contient pas d'enquête approfondie sur l'influence de la composition de la graisse sur le frottement dans les contacts EHL concentrés fonctionnant dans des conditions pertinentes pour les roulements. En revanche, il existe un travail considérable sur le comportement de l'épaisseur du film de graisse EHL. L'épaisseur et le frottement du film sont clairement liés et, par conséquent, l'analyse combinée de l'épaisseur et du frottement du film peut aider à expliquer certains des mécanismes du frottement de la graisse et suggérer des moyens potentiels d'améliorer les performances de frottement des graisses de roulement.

Cette étude vise à fournir une compréhension du rôle des différents composants de la graisse dans la détermination du frottement et de l'épaisseur du film dans les contacts non conformes pertinents pour les roulements. Comme la recherche était axée sur la composition du lubrifiant plutôt que sur les facteurs d'appui, des tests de laboratoire standard ont été utilisés pour mesurer le coefficient de frottement et l'épaisseur du film. L'intention était de simuler les conditions (rapport glissement-roulis, pression de contact, température, vitesse, matériaux) au contact entre les éléments roulants et le chemin de roulement d'un roulement.

L'un des facteurs fondamentaux déterminant la lubrification et la formation de film avec des graisses est l'alimentation en lubrifiant à l'entrée du contact. La graisse a une limite d'élasticité et, à moins qu'elle ne soit contrainte par une force externe, ne reflue pas facilement dans le chemin de roulement après avoir été déplacée par le passage d'un élément roulant, entraînant un début de famine de lubrifiant, une réduction potentielle de l'épaisseur du film et des dommages de surface . Les roulements à billes graissés fonctionnent souvent dans des conditions de lubrification affamées [1] , bien que ceux-ci dépendent des facteurs de fonctionnement, de conception et de composition de la graisse. Afin d'éliminer cette variable critique, qui affecte grandement la répétabilité des expériences de laboratoire, les tests décrits dans ce travail ont été réalisés dans des conditions totalement inondées.

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