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Usure des roulements
Prendre en compte la conception lors du choix de palier en fibres autolubrifiés adaptées à votre application. Les facteurs qui influent sur l’usure des paliers comprennent la capacité de charge, la lubrification, les conditions de fonctionnement (facteur PV, finition de l’arbre, température…).
Le taux d’usure à l’équilibre dépend d’un certain nombre de facteurs, notamment les charges, les vitesses, la dureté de l’arbre et l’état de surface de l’arbre. Dans des conditions de laboratoire, l’usure radiale est approximativement proportionnelle à la fois à la distance de glissement et à la charge. Le taux d’usure est souvent indiqué comme un facteur K. Cette relation peut être exprimée comme suit:
Le tableau suivant montre le facteur d’usure réel mesuré pour un certain nombre de conditions d’oscillation et de rotation. Ces valeurs ont été obtenues à l’aide d’arbres Rc 50 avec un état de surface de 16 Ra (0,4 µm).
Le facteur d’usure augmenterait si le matériau de la tige était plus tendre ou la finition de surface plus rugueuse.
Les performances en utilisant les arbres plus souples étaient nettement inférieures, en particulier dans des conditions de charge plus élevée.
Bien que les performances soient inférieures, elles conviennent à de nombreuses applications moins exigeantes.
En utilisant des facteurs d’usure, l’usure radiale d’un roulement CJ peut être estimée en calculant W et en ajoutant 0,001 po (0,025 mm) pour l’usure par rodage. La doublure peut supporter une usure de 0,015 à 0,020 po (0,38 mm à 0,51 mm) tout en fonctionnant normalement. Les roulements ayant un diamètre intérieur de plus de 2-1 / 2 “ont une doublure plus épaisse capable de supporter une usure de 0,025” à 0,030 “(0,64 mm – 0,76 mm). La finition de surface affecte le taux d’usure comme le montre la (Voir la Figure B, à gauche) L’expérience sur le terrain a montré que le chromage dur donne d’excellentes performances d’usure et protège l’arbre de la corrosion. Les revêtements plus doux tels que le cadmium et le zinc ne résistent pas en service et s’usent rapidement.
Capacité de chargement
L’application normale de la charge entraînera une simple déformation élastique du roulement CJ avec un certain jeu permanent. L’ensemble est principalement dû au compactage de la doublure en fibre synthétique / PTFE. Nous ne recommandons généralement pas de soumettre les roulements à une charge de plus de 35 000 psi (241 MPa). Comme d’autres matériaux, les composites fibre de verre / époxy peuvent subir une fatigue après une application répétée de contraintes. La fatigue n’a pas été un facteur limitant dans l’utilisation du roulement CJ. En fait, des tests en laboratoire ont montré que dans de nombreux cas, le roulement est plus résistant à la fatigue que l’arbre. Les tests en laboratoire montrent que les roulements échouent par une action d’écrasement graduelle plutôt que par une panne catastrophique rapide. Ceci est cohérent avec un comportement composite typique dans lequel la contrainte est supportée par de nombreuses fibres. Si une fibre se casse, la charge est redistribuée entre les autres. La rupture de la structure entière ne se produira pas tant qu’un grand nombre de fibres individuelles ne seront pas rompues. Les roulements composites CJ peuvent facilement supporter une charge statique de plus de 35 000 psi (241 MPa) ou une charge dynamique de 20 000 psi (140 MPa) avec une grande fiabilité.
Dans de nombreux cas, une charge plus élevée peut être tolérée si la conception et les conditions de service sont discutées en détail avec le spécialiste des roulements Daemar.
Le rapport longueur / diamètre est également une considération de conception importante. Les résultats des tests en laboratoire et sur le terrain ont montré que les performances optimales peuvent être atteintes en spécifiant un rapport longueur / diamètre intérieur (L / D) allant de 0,5 à 2. Lorsque le rapport L / D inférieur à 0,5 est utilisé , il est possible de créer des zones fortement sollicitées au coin du roulement et des fissures se produiront prématurément à cet endroit. Si le rapport L / D est supérieur à 2, avec une quantité quelconque de désalignement de l’arbre, un coin croisé se bloquera et les contraintes de l’unité peuvent dépasser la limite dynamique de sécurité de 15000 psi (103 MPa) ou la limite statique de 35000 psi (241 MPa) des roulements . Les roulements construits avec le bon rapport L / D accepteront un désalignement et une charge de choc sans défaillance prématurée.
Le coefficient de frottement d’un palier lisse composite revêtu de fibre synthétique / PTFE fonctionnant contre un arbre en acier trempé Rc 50 avec une surface de 16 Ra (0,4 μm) ou moins varie de 0,02 à 0,25 en fonction de la charge, la valeur relative vitesse de glissement et température de la surface du roulement. En général, le coefficient de frottement diminue avec l’augmentation de la charge (voir la figure D, sur le côté gauche).
Ces informations indiquent que si le coefficient de frottement le plus bas est souhaité, le plus petit roulement capable de supporter la charge doit être utilisé et que les roulements sont capables de fonctionner au mieux dans des conditions de fonctionnement de pointe lorsque les températures et les charges peuvent être plus élevées.
Lubrification
La surface d’usure en fibre synthétique / tissu PTFE du roulement CJ est un système de lubrification limite autonome; cependant, l’ajout de lubrifiants conventionnels améliore souvent les performances globales du roulement CJ. «Lubrifiant» est un terme très général, et on dit souvent que tout liquide agira comme un lubrifiant. Dans une certaine mesure, cela est vrai si les conditions hydrodynamiques sont établies et que les surfaces ont un contact minimal. Le palier composite, dans les engins de terrassement, fonctionne généralement dans un état de lubrification limite. Les huiles hydrocarbonées sont avantageuses et peuvent produire des réductions décuplées des taux d’usure. Les lubrifiants liquides peuvent évacuer la chaleur et réduire le coefficient de frottement. Les graisses peuvent être utilisées pour la lubrification, pour éviter la corrosion et empêcher la contamination du tourillon. En mouvement oscillant, la doublure en fibre synthétique / PTFE agit comme un véritable lubrifiant limite lorsque la direction du mouvement change et que le film de lubrification s’effondre. En rotation, avec lubrification à l’huile, le taux d’usure du composite CJ a été trouvé égal à celui des roulements en bronze fritté ou coulé. Les huiles et graisses fluorocarbonées doivent être évitées car elles se sont avérées ramollir les fibres synthétiques et augmenter considérablement le taux d’usure. Il est possible d’ajouter des trous de lubrification au roulement CJ, mais les rainures ne sont pas pratiques. La résistance à l’abrasion des fibres synthétiques rend la fabrication des rainures difficile et coûteuse.
Propriétés thermiques
La plage de température de fonctionnement des roulements CJ est de -320 ° F à + 300 ° F (-195 ° C à + 149 ° C). Le roulement a été stabilisé thermiquement à une température supérieure à 300 ° F (149 ° C) et très peu de changement dimensionnel se produira dans le roulement pendant le fonctionnement. À l’état libre, le coefficient de dilatation du roulement CJ dans la direction radiale est d’environ 7 x 10-6 po / po / ° F. Lors d’un ajustement serré dans un boîtier, le roulement CJ assume le coefficient de dilatation du matériau du boîtier, tant que l’ajustement serré est maintenu, et ainsi le module élastique du roulement est maintenu, car le module élastique du roulement est inférieur à le module d’élasticité de la plupart des métaux.
Le composite CJ est un isolant thermique et lorsque la chaleur est générée par le frottement de fonctionnement, la surface d’usure du roulement peut être plus chaude que le boîtier adjacent en raison du retard thermique.
Étant donné que le roulement installé ne peut pas se dilater vers l’extérieur, il pousse vers l’intérieur, ce qui réduit le jeu d’arbre. Pour cette raison, le jeu d’arbre doit être augmenté pour les applications de fonctionnement à sec qui ont des vitesses de fonctionnement élevées. Naturellement, le refroidissement des fluides et les lubrifiants réduiront les températures de fonctionnement. Le transfert de chaleur à travers la paroi porteuse est proportionnel à l’épaisseur de la paroi, et plus la paroi composite est fine, plus le transfert de chaleur est important.
Mesure de la PV de fonctionnement
Le PV est un moyen de mesurer les capacités de performance des roulements. P est exprimé en pression ou en livres par pouce carré sur la surface portante projetée. V est la vitesse en pieds par minute de la surface d’usure.
Pour les paliers lisses, la vitesse de surface V est de 0,262 x tr / min x diamètre en pouces.
P est égal à la charge sur le roulement en livres divisée par la surface projetée en pouces carrés.
Pour les paliers lisses, la surface projetée correspond à la longueur multipliée par le diamètre du palier.
PV est alors obtenu en multipliant le P x V comme indiqué dans l’exemple suivant:
Propriétés mécaniques
Le roulement CJ a résisté à des charges statiques supérieures à 50 000 psi (345 MPa) à température ambiante. Cependant, nous ne recommandons généralement pas de charges statiques supérieures à 35 000 psi (241 MPa). Aux limites de charge recommandées, un écrasement minimal se produira. À mesure que la température augmente, la capacité de charge du roulement diminue.
Le support composite a tendance à jouer le rôle d’amortisseur et réduit les vibrations. La vitesse maximale est de 150 pieds de surface par minute pour les applications fonctionnant à sec.
Résistance à la corrosion
Le roulement CJ n’est pas affecté par les environnements corrosifs. Certaines solutions d’acides hautement concentrés attaqueront le matériau de support. Des informations spécifiques peuvent être obtenues auprès de notre service technique. L’arbre doit être en acier inoxydable ou chromé si un acier allié est utilisé. Le roulement CJ ne peut pas rouiller, mais lors de l’utilisation d’un lubrifiant, il doit contenir un inhibiteur de rouille pour protéger l’arbre.
