Qu’est-ce qu’une douille sans huile ?
Une douille sans huile est un type de palier lisse (coussinet) qui supporte un arbre en rotation, comme dans les machines industrielles, et qui peut être utilisé sans lubrification.
Les roulements peuvent être divisés en deux grandes catégories : les roulements à billes et les paliers lisses, tels que les coussinets, qui doivent normalement être lubrifiés avec de l’huile ou de la graisse. Les coussinets sans huile, en revanche, peuvent être utilisés sans lubrification car leur matériau contient un effet lubrifiant.
Dans certains cas, on parle de roulements sans huile plutôt que de douilles sans huile.
Utilisations des douilles sans huile
Les douilles sans huile sont utilisées comme composants de roulement dans un grand nombre de machines. Elles sont particulièrement indispensables dans les machines qui ne peuvent pas être utilisées dans des conditions huilées. Dans les machines alimentaires, par exemple, elles sont utilisées dans les zones en contact direct avec les denrées alimentaires.
Elles sont également indispensables dans d’autres machines industrielles où la lubrification est difficile. Les douilles sans huile sont utilisées dans un large éventail d’applications, notamment dans les automobiles, les véhicules ferroviaires, les machines de construction, les machines d’imprimerie, les équipements de logement et les centrales électriques.
L’utilisation de douilles sans huile permet de réduire les coûts de vidange et de recyclage de l’huile. De même, elles permettent de réduire le temps de conception et de simplifier la machine elle-même, puisque la conception des composants d’alimentation en huile n’est plus nécessaire.
Principe des douilles sans huile
Les douilles sans huile peuvent être utilisées sans lubrification car les matériaux constitutifs ont eux-mêmes un effet lubrifiant. Il existe deux façons d’obtenir un effet lubrifiant dans le matériau lui-même. On peut soit mélanger le matériau avec un lubrifiant solide, soit utiliser un plastique technique ayant un faible coefficient de frottement.
1. Mélange de lubrifiants solides
Le mélange de lubrifiants solides peut être réalisé en mélangeant des métaux avec, par exemple, du disulfure de molybdène lubrifiant, de la saponite métallique ou des métaux doux pour produire un métal ayant un coefficient de frottement beaucoup plus faible que les métaux chauds normaux. Les douilles sans huile sont fabriquées en transformant des matériaux contenant de tels métaux lubrifiants.
2. Méthode utilisant des plastiques techniques
Il est également possible de fabriquer des douilles sans huile à partir d’une matière plastique appelée plastique technique. Les plastiques techniques les plus couramment utilisés sont ceux qui présentent un faible coefficient de frottement, un bon équilibre de résistance et ne posent pas de problème de santé humaine en cas de contamination des denrées alimentaires.
On utilise notamment des matériaux tels que le téflon (PTFE), les résines polyacétales Duracon et Delrin, et le très coûteux polyéther-éther-cétone (PEEK).
Types de douilles sans huile
Les douilles sans huile peuvent être classées en trois types en fonction du matériau : à base de résine, multicouche et métallique.
1. À base de résine
Les douilles sans huile à base de résine sont généralement constituées de matériaux tels que le polyacétal, le tétrafluoroéthylène ou le polyamide, auxquels sont ajoutés des charges et des lubrifiants. Bien que les systèmes à base de résine soient moins résistants que les systèmes à base de métal, ils présentent les avantages d’un faible coefficient de frottement, d’un poids léger et d’un faible coût, et sont également utilisés pour supporter des matériaux souples tels que l’aluminium.
2. Systèmes à double couche
Les douilles sans huile multicouches comportent un métal de support, une couche frittée et une couche de surface, avec des matériaux à base de résine ou des matériaux lubrifiants solides utilisés pour la couche de surface. Elles sont à parois minces et présentent une excellente résistance mécanique, ce qui permet de les concevoir de manière compacte. En tant que douilles sans huile, elles peuvent être utilisées sans lubrification, mais elles offrent des propriétés encore meilleures lorsqu’elles sont utilisées en combinaison avec de l’huile lubrifiante.
3. À base de métal
Les coussinets métalliques sans bague sont généralement constitués d’un alliage de cuivre ou d’un alliage d’aluminium enrobé d’un lubrifiant solide. Ils sont utilisés dans les sections de roulements à forte charge et sont considérés comme des matériaux de roulement à haute résistance et à longue durée de vie. Le graphite est souvent utilisé comme lubrifiant solide.
D’autres types ont un lubrifiant solide dispersé dans un métal fritté et sont souvent utilisés, en particulier dans les environnements à haute température.
Autres informations sur les douilles sans huile
1. Durée de vie des douilles sans huile
La durée de vie d’une douille sans huile est le temps nécessaire pour que la douille s’use par glissement et que l’espace entre l’arbre et la douille devienne plus grand que l’espace prévu, ce qui entraîne un cliquetis dans les pièces de glissement. Il n’existe pas de valeur définie pour la durée de vie d’une bague sans huile, mais il existe une méthode qui permet de déterminer l’importance de l’usure à partir d’une formule théorique et de définir la durée de vie comme le temps nécessaire pour que l’importance de l’usure devienne supérieure au jeu de conception.
L’usure estimée est calculée en multipliant l’usure spécifique (mm/(N/mm^2-m/s-hr)), la pression de surface nominale (N/mm^2), la vitesse nominale (m/s) et le temps de frottement (hr). Le taux d’usure spécifique peut être obtenu à partir de données expérimentales et se situe généralement entre 0,0006 et 0,003 dans des conditions sans lubrification.
Lors de la conception de douilles sans huile, la pression superficielle de conception est calculée en définissant le temps de frottement comme la durée de vie requise, le jeu de roulement admissible comme l’usure estimée et la vitesse de conception comme la vitesse de fonctionnement. Une fois la pression superficielle de calcul déterminée, le diamètre de l’arbre et la longueur de la douille sont choisis de manière à ce que la pression superficielle soit maintenue en dessous de la pression superficielle de calcul.