Qu'est-ce que l'usure des roulements ? Mécanismes et détection • Équilibreur portable, analyseur de vibrations " Balanset " pour l'équilibrage dynamique des concasseurs, ventilateurs, broyeurs, vis sans fin de moissonneuses-batteuses, arbres, centrifugeuses, turbines et autres rotors. Qu'est-ce que l'usure des roulements ? Mécanismes et détection • Équilibreur portable, analyseur de vibrations " Balanset " pour l'équilibrage dynamique des concasseurs, ventilateurs, broyeurs, vis sans fin de moissonneuses-batteuses, arbres, centrifugeuses, turbines et autres rotors.

Qu'est-ce que l'usure des roulements ? Mécanismes et détection

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Comprendre l'usure des roulements

Définition : Qu'est-ce que l'usure des roulements ?

Usure des roulements L'usure des roulements est une perte progressive de matière des surfaces des roulements (chemins, éléments roulants et cage) due à des processus mécaniques tels que l'abrasion, l'adhérence, la corrosion ou la fatigue superficielle. Contrairement aux défaillances soudaines dues à l'écaillage par fatigue, l'usure des roulements est un processus de dégradation progressif qui s'accentue. jeux de roulements, réduit la précision et conduit finalement à une défaillance fonctionnelle lorsque les jeux deviennent excessifs ou que les dommages de surface deviennent graves.

L'usure des roulements est détectable grâce à vibration Surveillance (augmentation de la teneur en haute fréquence et des niveaux globaux), surveillance de la température (variations de frottement) et inspection physique (traces d'usure visibles, jeu accru). La compréhension des mécanismes d'usure permet de choisir les roulements, de pratiquer la lubrification et de mettre en place des stratégies de maintenance adaptées.

Mécanismes d'usure des roulements

1. Usure par abrasion

Le mécanisme d'usure le plus courant dans les roulements industriels :

  • Cause: Particules dures (saleté, copeaux métalliques, débris d'usure) pénétrant dans le roulement
  • Processus : Les particules piégées entre les éléments roulants et les chemins de roulement agissent comme un composé de meulage
  • Résultat: Matériau retiré des surfaces plus molles (généralement des pistes de course), créant des rainures ou des pistes d'usure polies
  • Taux: Proportionnel au niveau de contamination et à la dureté des particules
  • Prévention: Pratiques efficaces d'étanchéité, de filtration et d'assemblage propre

2. Usure adhésive (éraflures)

Se produit dans des conditions de lubrification limite ou de contact sec :

  • Cause: Lubrification inadéquate permettant le contact métal sur métal
  • Processus : Soudures et déchirures microscopiques aux points de contact
  • Résultat: Surfaces rugueuses et décolorées ; transfert de matière entre les chemins de roulement et les éléments roulants
  • Progression: Peut rapidement dégénérer une fois initié
  • Prévention: Quantité et qualité de lubrification adéquates

3. Usure par frottement (faux effet Brinell)

Se produit dans les roulements stationnaires ou oscillants :

  • Cause: Mouvement oscillatoire de faible amplitude lorsque le roulement ne tourne pas (vibration pendant le transport ou le stockage)
  • Processus : Le micro-glissement entre les éléments roulants et les chemins de roulement crée des débris d'oxyde
  • Résultat: Dépôts brun rougeâtre dans les zones de contact, dépressions peu profondes
  • Visuel: Aspect similaire au véritable effet Brinelling mais sans déformation permanente
  • Prévention: Isolation des vibrations pendant le stockage/transport, légère rotation du roulement ou précharge adéquate

4. Usure corrosive

  • Cause: Humidité, produits chimiques ou environnements agressifs
  • Processus : Attaque chimique créant des piqûres et une rugosité de surface
  • Résultat: Dépôts de couleur rouille, surfaces rugueuses, perte de matière
  • Commun dans : Transformation alimentaire, environnements marins, usines chimiques
  • Prévention: Roulements résistants à la corrosion, étanchéité efficace, sélection appropriée du lubrifiant

5. Usure érosive

  • Cause: Écoulement de fluide à grande vitesse transportant des particules
  • Commun dans : Lubrifiants contaminés avec systèmes de circulation
  • Résultat: Surfaces érodées en douceur, enlèvement de matière
  • Prévention: Filtration, lubrifiants propres, conception appropriée des joints

Symptômes de vibration liés à l'usure des roulements

Changements progressifs

L'usure produit des changements vibratoires progressifs caractéristiques :

  • Augmentation du niveau général : La vibration RMS totale augmente progressivement
  • Contenu haute fréquence : Plus d'énergie dans la gamme des hautes fréquences (> 1000 Hz)
  • Bruit à large bande : Niveau de bruit élevé sur tout le spectre
  • Plusieurs petits pics : Plutôt qu'une fréquence de défaut dominante unique
  • Perte de suivi : Le pic 1× peut devenir moins important par rapport aux fréquences plus élevées

Distinguer l'usure des défauts

Caractéristiques Défaut localisé (écaillage) Vêtements généraux
Fréquences de défaut Pics BPFO, BPFI, BSF clairs Aucune fréquence de défauts claire
Apparence du spectre Pics discrets avec harmoniques Plancher de bruit large et élevé
Progression Croissance exponentielle de l'amplitude Augmentation linéaire progressive
Analyse de l'enveloppe Réponse forte, pics clairs Augmentation modérée du haut débit
Le temps de l'échec Des semaines à des mois après la détection Des mois, voire des années, de dégradation progressive

Méthodes de détection

Surveillance des vibrations

  • Tendance des niveaux RMS globaux au fil du temps
  • Surveiller l'accélération à haute fréquence (HFD – indicateur de défaut haute fréquence)
  • Facteur de crête peut rester relativement normal (contrairement à l'écaillage où il augmente)
  • Kurtosis ne montre pas de changements spectaculaires (usure répartie par rapport aux impacts discrets)

Surveillance de la température

  • Tendance de la température des roulements
  • L'usure provoque souvent une augmentation de la température due à une friction plus élevée
  • Une augmentation progressive (2 à 5 °C/an) indique une usure progressive
  • Des sauts soudains suggèrent une transition vers des dommages plus graves

Surveillance échographique

  • Les émissions ultrasonores augmentent avec la rugosité de la surface
  • Efficace pour détecter l'usure à un stade précoce
  • Instruments à ultrasons portables pour les inspections basées sur les itinéraires

Analyse d'huile

  • Débris d'usure dans les échantillons d'huile
  • Comptage et analyse des particules
  • Ferrographie montrant les caractéristiques des particules d'usure
  • L'augmentation de la concentration de particules indique une usure progressive

Causes et facteurs contributifs

Lié à la lubrification

  • Quantité insuffisante de lubrifiant (manque de nourriture)
  • Viscosité du lubrifiant inadaptée aux conditions de fonctionnement
  • Lubrifiant contaminé (particules, eau, produits chimiques)
  • Lubrifiant dégradé (oxydation, perte d'additifs)
  • Intervalles de relubrification inappropriés

Conditions de fonctionnement

  • Charges de roulement excessives (statiques ou dynamiques)
  • Températures de fonctionnement élevées
  • Environnement contaminé
  • Étanchéité inadéquate permettant la pénétration de particules
  • Vibrations provenant de sources externes (équipements à proximité)

Installation et maintenance

  • Installation incorrecte provoquant un désalignement
  • Mauvaise sélection du jeu des roulements
  • Contamination lors de l'installation
  • Joints endommagés permettant l'entrée de contamination

Prévention et prolongation de la vie

Meilleures pratiques de lubrification

  • Utiliser le type et la qualité de lubrifiant appropriés à l'application
  • Maintenir un niveau de lubrifiant approprié (ni trop ni trop peu)
  • Établir des intervalles de relubrification appropriés
  • Surveiller l'état du lubrifiant, le remplacer en cas de dégradation
  • Utiliser des pratiques propres lors de la lubrification

Contrôle de la contamination

  • Étanchéité efficace pour empêcher la pénétration de particules
  • Pratiques d'installation propres
  • Systèmes de lubrification filtrés, le cas échéant
  • Contrôles environnementaux (enceintes, pression positive)
  • Inspection régulière et remplacement des joints

Gestion des conditions de fonctionnement

  • Fonctionner dans les limites de conception des roulements (charge, vitesse, température)
  • Maintenir une bonne équilibre pour minimiser les charges dynamiques
  • Assurer la précision alignement pour éviter les charges de bord
  • Contrôler les températures de fonctionnement par refroidissement si nécessaire

L'usure des roulements, bien que progressive et moins dramatique que les ruptures soudaines par écaillage, représente une part importante de leur détérioration en service industriel. Une lubrification, un contrôle de la contamination et une surveillance de l'état adéquats permettent une détection précoce et un remplacement planifié des roulements avant que l'usure ne progresse vers une défaillance fonctionnelle, optimisant ainsi la fiabilité des équipements et les coûts de maintenance.

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