Pourquoi se produit-il une surcharge de roulement et comment peut-elle être évitée ?

Les roulements, en tant que composant clé des équipements mécaniques, jouent un rôle de support et d'ancrage pour garantir le bon fonctionnement et l'efficacité des équipements dans diverses conditions de charge. Que ce soit dans un moteur ou une boîte de vitesses, les roulements doivent être capables de supporter les charges radiales et axiales générées pendant le fonctionnement. Cependant, lorsque la charge réelle du roulement dépasse sa limite de conception, un phénomène de surcharge se produit. La surcharge peut non seulement entraîner une défaillance prématurée du roulement, mais aussi provoquer des pannes d'équipement plus graves.

Qu'est-ce qu'une surcharge de roulement ?

Le surchargenement d'un roulement fait référence à la situation où la charge supportée par le roulement pendant son utilisation dépasse sa capacité de charge nominale. La charge nominale est généralement une valeur de calcul théorique basée sur des conditions standard établie par le fabricant de roulements, et une utilisation incorrecte en conditions réelles, comme une charge excessive ou un impact soudain, peut entraîner un surcharge. Le surcharge peut se produire au cours du fonctionnement à long terme de l'équipement, ou instantanément sous l'effet de charges d'impact soudaines.

Les dangers de la surcharge de roulement
Selon les normes de matériaux telles que l'ISO 281 et l'ISO 15243, la surcharge de roulement peut causer les risques courants suivants pour les équipements:

1.Dommages accélérés par fatigue
Lorsque le roulement fonctionne sous conditions de surcharge, la contrainte au point de contact entre les éléments roulants et la voie de roulement augmente considérablement. L'utilisation à long terme de surcharge entraînera une fatigue du roulement, des micro-fissures apparaîtront et éventuellement une éclaboussure ou une fragmentation de la surface. Cette défaillance par fatigue est souvent l'une des principales causes de défaillance du roulement.

2.Augmentation de la déformation et de l'usure
Le surcharge provoque une compression excessive de la voie de roulement et des éléments roulants, entraînant une déformation plastique. Cela non seulement augmente le frottement du roulement, mais aggrave également l'usure de la surface roulante. À mesure que l'usure augmente, la précision et l'efficacité du roulement diminueront progressivement.

3.Hausse de température
Lorsque l'engrenage est surchargé, en raison de l'augmentation de la friction, la chaleur générée à l'intérieur de l'engrenage augmente également. L'augmentation de la température non seulement accélérera la dégradation du lubrifiant, mais causera également une diminution des performances du matériau de l'engrenage, augmentant davantage le risque de dommage.

4.Dommage instantané par charge d'impact
Les charges d'impact soudaines, surtout dans des situations comme le démarrage ou le freinage d'urgence, provoqueront une surcharge excédant les limites de conception en un court laps de temps. Cette accumulation de contrainte peut entraîner des fissures locales dans les éléments roulants ou les voies de roulement et même conduire à un échec instantané de l'engrenage.

Raisons de la surcharge de l'engrenage
Les raisons de la surcharge de l'engrenage sont souvent liées aux conditions d'utilisation de l'équipement, à une conception inadéquate, ou à une maintenance incorrecte.

Les suivantes sont plusieurs causes courantes de surcharge :

1.Conception inadéquate de l'équipement
Lors de la conception de l'équipement, les conditions de travail réelles ne sont pas entièrement prises en compte et le choix du roulement est insuffisant. En conséquence, sous une charge lourde, une vitesse élevée ou des conditions de charge complexes, le roulement ne peut pas supporter un stress excessif.

2.Charges radiales et axiales excessives
Dans les moteurs ou les boîtes de vitesses, si la charge radiale ou axiale supportée par l'équipement pendant son fonctionnement dépasse la charge nominale du roulement, le roulement sera dans un état de surcharge prolongée, entraînant son endommagement prématuré.

3.Démarrages et arrêts fréquents
Lorsque l'équipement est souvent démarré, arrêté ou accéléré, des charges d'impact instantané élevées seront générées. La roue à billes subira un stress relativement important en peu de temps, ce qui peut facilement provoquer un surcharge local.

4.Lubrification inappropriée
Une lubrification insuffisante augmentera la friction interne de la roue à billes, causant une augmentation du stress de friction pendant le fonctionnement et accélérant les dommages par surcharge.

5.Désalignement
Un mauvais alignement lors de l'installation de l'équipement, en particulier un mauvais alignement entre l'arbre du moteur et celui de la boîte de vitesses, causera des charges excentriques supplémentaires sur la roue à billes. Cette charge inégale entraînera une surcharge locale de la roue à billes.

Comment éviter le surcharge des roulements ?
Pour éviter la surcharge des roulements, les opérateurs d'équipements et les ingénieurs d'entretien doivent prendre des mesures à plusieurs niveaux de conception, d'exploitation et d'entretien :

1.Sélection raisonnable des roulements
À l'étape de conception, les roulements doivent être sélectionnés de manière appropriée en fonction des conditions de travail réelles et des conditions de charge pour s'assurer que leurs charges nominale peuvent répondre aux exigences de fonctionnement à long terme de l'équipement. Si les conditions de travail sont complexes, des roulements avec des charges nominales plus élevées ou des roulements spéciaux peuvent être choisis.

2.Contrôle de la charge de l'équipement
Évitez le fonctionnement prolongé en surcharge de l'équipement. En particulier dans les équipements tels que les moteurs et les boîtes de vitesses, assurez-vous que la charge reste dans la plage de charge nominale du roulement. Pour des conditions de travail pouvant entraîner une surcharge instantanée, il est recommandé de concevoir des mesures de protection appropriées contre la surcharge.

3.Optimisez les opérations de démarrage et d'arrêt
Réduisez la fréquence des démarrages et arrêts fréquents de l'équipement, ou utilisez un dispositif de démarrage doux pour éviter les dommages aux roulements causés par les charges d'impact. La technologie de démarrage doux peut réduire le stress d'impact au démarrage et diminuer le risque de surcharge du roulement.

4.Assurez une lubrification correcte
Vérifiez régulièrement l'état de lubrification du roulement, assurez-vous que le lubrifiant est renouvelé à temps, et choisissez un huile ou graisse adaptée à la température de travail et à la charge. La lubrification peut réduire efficacement la friction et diminuer l'augmentation de température et l'usure du roulement sous conditions de forte charge.

5.Alignement et installation précis
Pendant le processus d'installation de l'équipement, assurez-vous de la précision de l'alignement des arbres entre le moteur et la boîte de vitesses. À l'aide d'outils d'alignement et d'instruments d'alignement laser, assurez-vous que la charge supportée par le roulement est répartie de manière uniforme et évitez tout surcharge locale.

Le surchargement des roulements est l'une des principales raisons de leur défaillance et aura un impact négatif profond sur le bon fonctionnement de l'équipement. Grâce à une conception raisonnable, au contrôle de la charge, à une exploitation optimisée, à une bonne gestion de la lubrification et à un alignement correct lors de l'installation, l'apparition d'un surchargement des roulements peut être efficacement évitée et la durée de vie des roulements et de l'équipement peut être prolongée. Dans l'utilisation quotidienne, des inspections et maintenances régulières pour s'assurer que l'équipement fonctionne dans une plage de charge sécurisée peuvent considérablement améliorer l'efficacité et la fiabilité de l'équipement.