Choisir le type et la quantité de lubrifiant appropriés ainsi que la méthode de lubrification adéquate sont des opérations essentielles pour assurer aux roulements un bon niveau de performance. Pour quelles raisons ? Parce que les lubrifiants pour roulements remplissent trois fonctions :

• Ils réduisent le frottement entre deux surfaces adjacentes
• Ils évacuent la chaleur générée en fonctionnement (dans le cas de la lubrification à l’huiles
• Ils protègent de la corrosion, et empêchent l’infiltration de poussière dans le cas d’une lubrification à la graisse.

La réussite de ces trois opérations dépend directement de l’épaisseur du film de lubrifiant recouvrant les chemins de roulement (calculé en fonction des effets élastohydrodynamiques) et présent entre l’épaulement et l’extrémité des rouleaux.

Lubrification Elastohydrodynamique – Qu’est-ce que c’est?

On appelle lubrification élastohydrodynamique (EHD) la formation d’un film de lubrifiant entre deux surfaces en contact du roulement. Dans ce type de lubrification, les deux effets à prendre en compte sont d’une part la déformation élastique des surfaces en contact sous l’effet de la charge appliquée, et d’autre part l’effet hydrodynamique selon lequel le lubrifiant sépare les surfaces en contact pendant leur déformation sous l’effet de la pression apppliquée.

Epaisseur du film de lubrifiant sur les chemins de roulement

La performance d’un roulement peut être directement liée à l’épaisseur du film lubrifiant entre les deux surfaces en contact. L’épaisseur de ce film dépend des conditions de fonctionnement telle que la vitesse, la charge, la viscosité du lubrifiant et le ratio pression sur viscosité.

Des fonctions analytiques ont été développées afin de déterminer l’épaisseur minimum moyenne du film lubrifiant pour obtenir un niveau de performance satisfaisant:

Pour déterminer l’épaisseur minimum du film lubrifiant:
hmin = KD (µoV)0.7a0.54W-0.13R0.43

où:
hmin = épaisseur minimale du film lubrifiant
KD = constante qui intègre les modules d’élasticité

µo = viscosité du lubrifiant à pression atmosphérique
V = vitesse de surface relative
a = coefficient de pression / viscosité du lubrifiant
W = charge par unité de longueur
R = rayon équivalent

Pour déterminer l’épaisseur moyenne du film lubrifiant:
h = 0.039 (µVa)0.728 (P/ l)-0.091 (S 1/ R)0.364

où :
h = épaisseur du film lubrifiant (mm)
µ = viscosité du lubrifiant
V = vitesse de surface
a = coefficient de pression / viscosité du lubrifiant
P = charge entre la piste intérieure et les rouleaux
l = longueur de contact effective entre les rouleaux et la piste intérieure
S 1/ R = somme des inverses des rayons de contact

Epaisseur du film lubrifiant au niveau du contact épaulement/extrémité des rouleaux

Le contact entre la plus grande extrémité des rouleaux et la piste intérieure est appelé contact élastohydrodynamique, ou contact hydrodynamique (puisque les déformations élastiques sont négligeables). Comme les charges entre l’épaulement et les rouleaux sont beaucoup plus faibles que celles appliquées entre les rouleaux et la piste, le film lubrifiant au contact épaulement/rouleaux est en général deux fois plus épais qu’au contact rouleaux/piste.

Il est néanmoins possible de voir apparaître grippage et fluage sous des conditions de fonctionnement sévères, telles que vitesses élevées, ou un choix mal adapté de viscosité du lubrifiant, de chargement ou de méthode de lubrification. Il est alors recommandé d’utiliser pour ce genre d’applications un lubrifiant contenant des additifs EP (extrême pression) afin d’éviter l’endommagement du roulement.