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Des paliers pour ma télé

Un client m'appelle. " Ma femme n'aime pas voir la télévision dans notre chambre à coucher, ça gâche le décor. " Et puis ? " Je veux me construire une tablette mobile qui pourra descendre dans un coffre et cacher ma Panasonic. " Et... ? " J'ai besoin de paliers pour supporter l'arbre des poulies à câbles. " Pas de problème. Combien voulez-vous payer ? "

C'est souvent la même question. Combien veut-on payer ? 80,00 $, est-ce trop cher ? Alors, peut-être 65,00 $. Encore trop cher ? 55,00 $ ? Non ? Mais que faites-vous de votre argent ? Où va-il ? Dans le fond d'un puits de récupération de matière abrasive. Hmmm... Alors, on s'entend pour 110,00 $ ? Tout ça pour déplacer une tablette pour votre téléviseur ! Allez, la promotion du mois est de 19,95 $. Comment justifier que deux items similaires puissent avoir une si grande différence de prix ? Cela peut arriver dans certains cas, mais c'est difficilement justifiable dans d'autres. D'ailleurs, c'est lorsque l'on commence à changer la pièce moins chère deux fois plus souvent qu'une autre qu'on constate que son prix économique n'est plus aussi rentable !

Un Palier ?

Qu'est-ce qu'un palier (connu aussi sous le nom de " pillow block ") ? Globalement, c'est un roulement ou coussinet fixé dans un boîtier qui permet l'installation facile du roulement sur un point d'appui. On en retrouve sur un grand nombre d'équipements utilisant des pièces rotatives tels que les convoyeurs, ventilateurs, monte-charge et mécanismes pour déplacer une télé Panasonic.

Et sa durée de vie ?

Nous aurions tendance à croire qu'un palier devrait être sélectionné simplement selon la charge qu'il devra supporter. En procédant de cette façon, nous remarquerions que pour la même grosseur, plusieurs manufacturiers affichent la même capacité. Alors, pourquoi en choisir un plutôt qu'un autre ? Eh bien, parce que la capacité annoncée en dit très peu sur l'espérance de vie d'un palier. Un roulement possède une vie théorique qu'on appelle L10. Cette vie, quantifiée par le nombre de révolutions espérées, est déterminée par le nombre et la grosseur des billes utilisées, le diamètre sur lequel elles circulent et la qualité de l'acier. Tous les roulements qui possèdent ces mêmes caractéristiques auront la même durée de vie… En théorie ! Malheureusement, seulement un petit pourcentage des roulements atteignent leur durée de vie théorique. En fait, on dit que plus de 90 % des roulements n'atteignent pas la durée de vie prévue. Les raisons de leurs défaillances sont les suivantes :

43 % sont dues à la lubrification, 27 % sont dues à une mauvaise installation, 21 % sont dues à une mauvaise utilisation, 9 % sont dues à une fatigue métallique.

Qu'est-ce que ça nous apporte ?

Les statistiques confirment les raisons pour lesquelles nous devons bien évaluer toutes les caractéristiques des différents paliers sur le marché. Des fabricants ont reconnu certaines lacunes et ont développé leurs produits afin de contrer les 91 % de défaillances. Voici donc quelques-unes de ces caractéristiques. 

Le joint d'étanchéité : La grande majorité des fabricants utilisent un joint de caoutchouc qui, avec sa lèvre en contact avec la bague intérieure, protège bien contre les contaminants. Il existe aussi sur le marché des paliers qui utilisent des joints de feutre. Ce type de joints a l'avantage d'être beaucoup moins sensible à l'usure due aux contaminants abrasifs. Le joint de feutre a aussi l'avantage d'avoir un coefficient de friction moins élevé. La compagnie Sealmaster qui utilise ce type de joints lui ajoute un déflecteur métallique qui, fixé après la bague intérieure en rotation, projette les contaminants et réduit les risques d'infiltration. 

La serrure : afin d'éviter que l'arbre glisse sur la bague intérieure du roulement, celle-ci doit être fixée après l'arbre. Un glissement de la bague sur l'arbre peut provoquer une usure prématurée de l'arbre et générer une chaleur qui affectera la dureté de l'acier. La fixation du roulement peut être accomplie de trois façons différentes.

1. Vis de serrage : cette méthode nécessite deux vis de serrage sur le collet qui s'agripperont à l'arbre. C'est le plus commun des types de serrages et il peut être utilisé dans des applications bidirectionnelles. Ses désavantages sont qu'en serrant les vis (apposées à 120 degrés l'une de l'autre), l'arbre se fait décentrer, augmentant ainsi les chances de vibration. Il s'en suit que cette vibration peut possiblement entraîner un desserrement des vis. De plus, en serrant, la bague intérieure du roulement peut subir une déformation de la surface où roulent les billes. La compagnie Sealmaster a conçu ce qu'ils disent être la vis de serrage la plus chère sur le marché, en raison de sa pointe en forme de diamant qui améliore sa tenue

2. Collet excentrique : ce type de serrures utilise un collet qui, en le tournant sur lui-même, se rabattra sur l'arbre. Le principe exige que ce type de serrages soit utilisé dans des montages qui ne tournent que dans une direction. Le collet a l'avantage de bien tenir en se resserrant avec la rotation de l'arbre.

3. Collet concentrique : ce collet se resserre également sur toute la circonférence de l'arbre. Son avantage est de n'avoir aucune vis de serrage en contact avec l'arbre, évitant ainsi tous dommages à l'arbre. Il a aussi l'avantage de garder l'arbre centré sur le roulement, permettant des vitesses plus élevées et moins de vibration. Ce collet, quoique plus cher, est beaucoup aimé par les fabricants d'équipement d'imprimerie. 

Bague intérieure : une bague intérieure plus large offre une meilleure portée et stabilité à l'arbre. Les paliers moins chers ont souvent une bague intérieure très étroite. La compagnie Sealmaster durcit la bague intérieure uniquement dans la zone de charge de façon que la déformation due au serrage des vis ne soit pas transmise à la section en contact avec les billes.

Base : certaines compagnies fabriquent le boîtier du palier avec une cavité sous la base, d'autres avec la base pleine. Avec une base pleine, il y a moins de risques d'endommager le palier lors de l'installation et la capacité du boîtier est augmentée.

Graissage : le bon graissage d'un palier peut influencer sa durée de vie. La graisse aide à dissiper la chaleur du roulement, à minimiser le contact métal contre métal et empêche l'infiltration de contaminants. Souvent, la graisse est acheminée par un petit canal sur la bague extérieure du roulement. Quand la graisse se met à sécher, ce canal est prédisposé au blocage, ce qui empêcherait la graisse de se rendre aux billes. Le fabricant Sealmaster utilise un système de goupille qui permet à la graisse de se rendre directement aux billes.

Et les spéciaux ? 

Les caractéristiques que nous venons de mentionner ci-dessus sont des caractéristiques de modèle standard. Depuis déjà quelques années, nous voyons un regain des fabricants à concevoir et à produire des paliers à fonctions spéciales. En voici quelques-unes.

Paliers résistants à la corrosion : Ce type d'unités s'est beaucoup développé au cours des dernières années. Il est beaucoup utilisé dans l'industrie de l'alimentation où les équipements sont nettoyés avec de l'eau et des produits caustiques. Chaque élément que compose un palier est réévalué et modifié afin d'offrir une meilleure protection contre la corrosion.

• Billes en acier inoxydable. 

• Joint d'étanchéité double ou de construction spéciale. 

• Bagues en acier inoxydable ou avec une couche mince de chrome. 

• Boîtier en acier inoxydable, en fonte avec recouvrement de zinc ou de nickel, ou en polymère.

La combinaison de ces éléments déterminera le prix et la qualité de la résistance à la corrosion. Ces paliers sont souvent deux à trois fois plus chers, mais, pour ce qui est du coût total, ils reviennent beaucoup moins cher que lorsqu'il faut changer un palier fréquemment.

Palier pour haute température : ce type de paliers est utilisé dans un environnement à haute température tel qu'un four, où une unité standard peut supporter une température de 100 degrés Celsius (210 °F). Certaines unités peuvent supporter des températures allant jusqu'à 200 degrés Celsius (400 °F). Elles sont conçues avec des joints d'étanchéité spéciaux et nécessitent des graisses pour haute température.

Palier à friction réduite : Ce type de paliers sera utilisé dans une machine à papier où, à cause du nombre élevé de rouleaux, la friction des roulements doit être la plus basse possible. Nous en verrons aussi sur des ventilateurs où une économie en consommation électrique peut être bénéfique.

Et notez bien... la graisse 

Il est important de noter qu'en discutant d'un problème de lubrification, il n'est pas dit qu'on indique nécessairement un manque de lubrification. Des roulements peuvent, et ce, fréquemment, subir une défaillance à cause d'un surgraissage. Ce problème est si commun que certains fabricants ont envisagé expédier les paliers sans graisseur. Un palier peut nécessiter de 0,02 à 1 gramme de graisse pour une période allant de deux semaines à douze mois. Habituellement, un palier de un pouce tournant à 500 révolutions par minute nécessitera 0,06 gramme de graisse aux trois mois. La graisse ne devrait pas être appliquée de façon trop rapide afin d'éviter de créer une pression qui détacherait les joints d'étanchéité du roulement. Il est important de bien nettoyer le graisseur et d'utiliser des graisses compatibles.

Pour conclure 

Entre un palier de 19,95 $ et un de 110,00 $, vous devrez faire un choix judicieux en évaluant le rendement maximum de votre achat. Alors, à moins que vous soyez en train de vous fabriquer un plateau pour votre Panasonic, je vous conseille de bien évaluer vos besoins. Une chose est certaine, on ne perd jamais en achetant de la qualité.

Ken Yamasaki travaille pour General Bearing Service à titre de conseiller technique.Vous pouvez le joindre à ken@gbs.ca ou au (514) 527-4513.