Durée de vie des roulements : Combien de temps peuvent-ils durer ?

Quelle est la durée de vie d'un roulement ?

Tout d'abord, il est essentiel de préciser que la question "Combien de temps un roulement peut-il être utilisé ?" implique que le roulement est déjà en service et demande sa durée d'utilisation.

Cette discussion ne tient pas compte du temps de stockage des roulements inutilisés.

La durée d'utilisation d'un roulement dépend également d'une autre norme : à partir de quelle condition un roulement est-il considéré comme inutilisable ?

En règle générale, on considère qu'un roulement est défaillant lorsqu'il n'est plus en mesure de fournir les performances prévues en cours de fonctionnement. Les défaillances de roulements sont classées en deux catégories :

• Tout d'abord, le roulement perd complètement sa fonctionnalité et ne peut plus tourner.
• Deuxièmement, le roulement perd partiellement ses performances mais peut encore fonctionner. Cependant, des anomalies sont apparues au niveau de la précision de fonctionnement, des vibrations, etc. du système d'arbres.

Des explications claires sur les deux points ci-dessus les types de roulements Les normes d'analyse des défaillances de roulements correspondantes contiennent des informations sur les défaillances de roulements. Toutefois, il est à noter que la question de savoir si un roulement "défectueux" est considéré comme "inutilisable" dépend de la situation spécifique de l'utilisateur.

En règle générale, il existe plusieurs façons de définir le point à partir duquel un roulement devient "inutilisable" :

Sur la base de la définition du palier défaillance due à la fatigueC'est à ce moment-là que les premiers écaillages de fatigue apparaissent sur l'élément roulant ou la surface du chemin de roulement. À ce stade, le roulement a subi défaillance due à la fatigue. En d'autres termes, une fois qu'il a atteint cet état, le roulement est "inutilisable".

La détermination du moment où un roulement devient "inutilisable" peut se faire de plusieurs manières :

Tout d'abord, selon la définition de la défaillance de fatigue d'un roulement, il s'agit du moment où le premier éclat de fatigue apparaît sur la surface de l'élément roulant ou du chemin de roulement. À ce stade, le roulement a subi une défaillance de fatigue. En d'autres termes, le roulement devient "inutilisable" à ce stade.

Deuxièmement, dans les conditions de travail réelles, lorsque le premier écaillage de fatigue apparaît, l'état de fonctionnement du roulement ne change pas toujours de manière significative. Par exemple, il peut ne pas y avoir d'augmentation notable des vibrations du roulement. Il peut être difficile de détecter une défaillance, surtout aux premiers stades de celle-ci. À ce stade, la température du roulement est généralement normale. Aux yeux de nombreux utilisateurs, ce roulement est encore "utilisable".

Troisièmement, si la situation décrite ci-dessus continue à se développer, la défaillance du roulement progresse, entraînant finalement une augmentation des vibrations et de la température du roulement. À ce stade, vous pouvez déterminer si le roulement est "inutilisable" en fonction des normes de vibration ou de température de l'équipement concerné. Par conséquent, la norme d'"inutilisabilité" provient des normes pertinentes. Avant d'atteindre cette norme, bien que le roulement soit déjà "malade", il est encore "utilisable".

Quatrièmement, dans certains cas où l'exigence de précision de l'arbre n'est pas élevée, même dans la situation ci-dessus, tant que le roulement peut tourner, il est considéré comme utilisable. Il n'est pas considéré comme "inutilisable" jusqu'au jour où il se bloque et ne peut plus tourner.

Par conséquent, avant d'analyser la question de savoir "combien de temps un roulement peut encore être utilisé", il est nécessaire de déterminer ce que l'on entend par "encore utilisable". Dans le cas contraire, il serait impossible de discuter de cette possibilité d'utilisation.

Les facteurs influençant la facilité d'utilisation d'un roulement

Nous avons déjà abordé les différents critères permettant de déterminer si un roulement est encore utilisable et introduit le concept de défaillance de roulement. Lorsque nous discutons de l'utilisabilité d'un roulement, nous devons d'abord établir une norme, puis explorer les facteurs qui l'affectent dans le cadre de cette norme.

En général, le calcul de la durée nominale de base est une méthode de vérification courante pour les roulements. Pour notre discussion, nous pouvons utiliser la définition de ce calcul, c'est-à-dire le temps qui s'écoule jusqu'à ce que le premier point de défaillance se produise dans le roulement.

Comme nous le savons, un roulement se compose d'éléments tels que des éléments roulants, des cages, des bagues, des joints et de la graisse. Dans l'ensemble, si l'une des parties d'un roulement est défaillante, le roulement entier est considéré comme défaillant ou "inutilisable".

Si l'on considère les différents composants d'un roulement, on obtient les éléments suivants :

Éléments roulants et courses :

La durée de vie d'un roulement est généralement définie par sa résistance à la fatigue, qui est liée à la charge et à la vitesse du roulement. Ainsi, la durée de vie des éléments roulants et des bagues d'un roulement est influencée par la charge et la vitesse du roulement. Des charges et des vitesses différentes se traduisent par des durées de vie différentes. Bien entendu, les ingénieurs en mécanique peuvent voir ces facteurs dans le calcul de la durée de vie des roulements.

Pour illustrer cela en termes simples : un roulement, lorsqu'il est tourné à la main (ce qui équivaut à une absence de charge et à une faible vitesse), est pratiquement inusable, ce qui implique une durée de vie très longue (presque infinie). Cependant, le même roulement soumis à une charge importante et à une vitesse élevée peut tomber en panne rapidement. Par conséquent, pour estimer approximativement la durée de vie en fatigue d'un roulement, il convient de tenir compte de la charge et de la vitesse. Une simple question comme "quelle est la durée de vie d'un roulement ?" ne peut pas fournir de réponse.

Cages :

Les cages subissent des contraintes alternées à l'intérieur d'un roulement et, dans des conditions normales, elles subissent également de la fatigue. Lorsque les conditions de fonctionnement changent, les cages peuvent également être soumises à des charges supplémentaires.

Cependant, dans des conditions normales, la charge subie par les cages est nettement inférieure à celle des éléments roulants et des pistes. Par conséquent, dans la plupart des cas, la durée de vie en fatigue des cages est supérieure à celle du roulement. (En outre, les cages fabriquées dans des matériaux différents peuvent être affectées par la température ambiante, ce que nous n'aborderons pas ici.

Joints :

Pour les joints sans contact tels que les couvertures anti-poussière, qui ne subissent généralement pas de charges importantes, leur durée de vie en fatigue peut être considérée comme presque infinie (sauf dans des conditions anormales). Toutefois, si l'on prend en compte les réactions chimiques entre le cache-poussière et l'environnement extérieur, comme les polluants (par exemple, une oxydation lente), une évaluation supplémentaire est nécessaire.

La durée de vie des joints de contact, généralement en caoutchouc, est influencée par l'usure de la lèvre et par les réactions chimiques entre le matériau du joint et l'environnement extérieur, y compris les polluants (comme l'oxydation lente). L'usure de la lèvre du joint est liée à la pression de la lèvre, à la vitesse de mouvement relative et à la résistance à l'usure du matériau du joint. Les fabricants de joints doivent disposer de données d'essai pertinentes.

Lubrification :

Les roulements sont généralement lubrifiés à la graisse, dont la durée de vie peut être estimée en fonction de la durée de vie générale des lubrifiants. Les lecteurs intéressés peuvent se référer à des ouvrages tels que "Motor Application des roulements Technology" et "Motor Bearing Failure Diagnosis and Analysis" pour les calculs.

En outre, la graisse des roulements non opérationnels (qui ne tournent pas) est soumise à l'oxydation de l'air. Ces informations peuvent être obtenues auprès des fabricants concernés.

Combien de temps les roulements peuvent-ils être utilisés ?

Après avoir discuté des normes d'utilisation des roulements, des facteurs influençant la durée d'utilisation d'un roulement, il est temps de fournir une réponse claire aux ingénieurs qui sont impatients de connaître les résultats.

Il est plus juste de dire qu'il s'agit d'une exigence plutôt que d'une réponse. En effet, lorsque les ingénieurs motoristes conçoivent les structures et sélectionnent les roulements, ils doivent calculer sur la base de cette durée de vie. Dans le cas contraire, le processus de sélection ne peut être mené à bien.

En général, les exigences en matière de durée de vie des roulements des moteurs industriels ordinaires de petite et moyenne taille figurent dans les manuels de conception mécanique et les manuels techniques fournis par les fournisseurs de roulements.

Bien qu'il y ait quelques divergences entre ces valeurs recommandées, elles sont en grande partie similaires. Normalement, lors des calculs, on considère une durée de vie comprise entre 20 000 et 40 000 heures.

Il convient de noter que cette fourchette ne mentionne pas la vitesse, la charge, le type de roulement, etc. Il s'agit donc d'une exigence de conception, et si la durée de vie réelle d'un roulement ne répond pas à cette exigence, il convient d'en discuter avec les fabricants concernés.

Même si de telles discussions ont lieu, cela ne signifie pas que le roulement n'est pas conforme, car de nombreux facteurs pertinents entrent en ligne de compte.

Enfin, cette gamme ne s'applique qu'aux moteurs industriels généraux. Pour les équipements spécialisés, les exigences peuvent varier. Par exemple, les appareils électroménagers, les équipements éoliens, etc. Les ingénieurs peuvent se référer aux normes pertinentes pour ces cas.