Prolonger la durée de vie des roulements avec des stratégies expertes de lubrification au gras

L'équipe R&D de SKF se concentre sur la maîtrise de la lubrification au gras pour prévenir les défaillances de roulements les plus courantes — lubrification inadéquate. En combinant capacité analytique interne et bancs d'essai leaders du secteur, SKF délivre des solutions qui améliorent la fiabilité, réduisent la consommation d'énergie et soutiennent des opérations durables.

Lubrification au gras pour applications roulements

Si un roulement idéal serait exempt de lubrifiant, une couche de gras est essentielle pour séparer les éléments roulants des pistes, prévenant les dommages de micro-glissement. Le gras offre un film auto-réparateur, protection contre la corrosion, et friction plus faible comparé à l'huile, pourvu qu'il soit de haute qualité et correctement appliqué.

Contrairement aux roulements, le gras a une vie finie. Le modèle empirique de SKF calcule l'intervalle de regraissage pour un « gras de bonne qualité » et, via le Facteur de Performance Gras (FPG), prédit la vie pour une large gamme de gras. Un FPG de 1 représente la qualité de base ; les gras avec FPG > 1 surpassent le standard. Voir Figure 1 pour vie vs température, vitesse et qualité.

Performance température et regraissage

SKF recommande d'opérer les gras dans une « zone verte » définie par un concept feu tricolore. Les températures au-delà de cette zone sont acceptables seulement pour de brèves périodes. L'exposition prolongée à des températures hautes ou basses, chargement mécanique, vieillissement ou contaminants accélère la dégradation du gras. Les décisions de regraissage reposent sur le type de gras, quantité et fréquence — facteurs gouvernés par l'environnement d'exploitation et la méthode de livraison (manuelle, automatique ou centralisée).

Physique de la lubrification au gras

Prédire la performance du gras requiert une compréhension de la chimie et de la dynamique des fluides. Le gras se comporte comme un fluide non-newtonien ; sa rhéologie, vieillissement thermique et oxydation de l'huile de base et épaississant déterminent la formation du film et la longévité. Les concepts de lubrification élasto-hydrodynamique (EHL), adaptés au gras, expliquent comment la déformation de contact facilite l'accumulation du film, tandis que l'« EHL affamé » souligne le rôle des particules d'épaississant. La Figure 3 montre un contact graissé par interférométrie, illustrant le profil de film non-lisse.

L'analyse statistique, particulièrement les distributions Weibull, est employée pour évaluer les données de vie roulements et gras, tenant compte de la variabilité inhérente des événements de défaillance.

Infrastructure de test des gras

Les bancs d'essai R0F et R2F de SKF, mis à niveau en R0F+, répliquent des conditions d'exploitation réalistes — charge, vitesse, température — sur une large flotte de tests. Ces bancs, aux côtés de tests fonctionnels (couple démarrage, friction, corrosion, vibration, bruit), fournissent des données complètes. Un laboratoire chimique à la pointe supporte l'analyse rigoureuse.

Développement produit tirant parti de la connaissance gras

Les insights avancés sur le gras alimentent directement la conception des roulements. Les roulements à billes à gorge profonde Energy Efficient (E2) de SKF, Figure 5, atteignent au moins 30 % moins de friction et consomment moins de lubrifiant. Figure 6 démontre que la vie de graissage — et donc la durée de service du roulement — est doublée comparée aux roulements standards, grâce à un gras, géométrie et conception de cage améliorés.

Les roulements de pale et d'orientation d'éoliennes ont bénéficié d'un nouveau gras (SKF LGBB 2) avec propriétés anti-faux-brinellage. Figure 7 montre le monitoring friction sur oscillations, révélant la tribo-couche supérieure du nouveau gras. Figure 8 mappe les fenêtres opérationnelles pour gras sous conditions pale-roulement, soulignant la performance anti-fretting du SKF LGBB 2 à basses températures.

Pour roulements papeterie, SKF a introduit un gras épaissi polymère qui remplace les épaississants savon traditionnels par un réseau polypropylène non-polaire. Ce design offre des intervalles de regraissage étendus, consommation d'énergie réduite en production, et excellente performance à basse température.

Les roulements d'arbre principal d'éoliennes font face à charges extrêmes, basses vitesses, et mouvement oscillatoire. SKF offre trois gras adaptés pour offshore et climats froids, chacun validé par des OEM majeurs. Tableau 1 résume leurs propriétés clés.

Conclusion

En intégrant R&D rigoureuse, modélisation prédictive et innovation produit, SKF prolonge la vie des roulements, réduit la friction et abaisse la consommation d'énergie. Les intervalles de service plus longs se traduisent en moins de maintenance et moins de déchets — moteurs clés de la pratique industrielle durable.

Références

1. E. Ioannides, G. Bergling, and A. Gabelli. An analytical formulation for the life of rolling bearings. Acta Polytechnica Scandinavia, Mechanical Engineering Series, Finnish Academy of Technology, (137), 1999.
2. P.M. Lugt. A review on grease lubrication in rolling bearings. Tribology Transactions, 52(4):470-480, 2009.
3. B. Huiskamp. Grease life in lubricated-for-life deep groove ball bearings. Evolution, 2:26–28, 2004.
4. A. van den Kommer and J. Ameye. Prediction of remaining grease life— a new approach and method by linear sweep voltammetry. Proceedings Esslingen Conference, pages 891–896, 2001.
5. M.T. van Zoelen, C.H. Venner, and P.M. Lugt. Prediction of film thickness decay in starved elasto-hydrodynamically lubricated contacts using a thin-film layer model. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers. Part J, Journal of engineering tribology, 223(3):541-552, 2009.
6. T. Andersson. Endurance testing in theory. Ball Bearing Journal, 217:14–23, 1983.
7. D. Meijer, D. Polymer thickened lubricating grease. European Patent Application (EP 0 700 986 A3), 1996.
8. SKF General Catalog, 6000/I (2008)