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Production Maintenance n°40

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Maintenance à distance : comment s’y prendre ?

Maintenance mécanique DR DR Exemple de centrales de lubrification particulièrement mal entretenues... lubrification. Avant d’aller plus loin dans la lubrification et ce qu’elle représente dans les problèmes en mécanique, arrêtons-nous quelques temps sur quelques notions de base de mécanique. La mécanique ce n’est ni plus ni moins que l’étude et la réalisation de liaisons. Depuis qu’il a commencé à développer des ensembles mécaniques (c’est-à-dire depuis l’antiquité) l’homme a été confronté à un phénomène : Le frottement. Dans certains cas (liaisons complètes) il a cherché à utiliser au mieux cette propriété, alors que dans les liaisons incomplètes – celles qui transforment un mouvement – il a cherché à en réduire son effet. Il a (inconsciemment) copié ce qui se passe au niveau des articulations du règne animal où elles sont recouvertes d’une substance qui facilite le glissement et évite de transformer toute l’énergie destinée à réaliser un mouvement en chaleur. Bien avant que l’impact environnemental des produits et autre empreinte carbone soient devenus à la mode, l’économie d’énergie (c’est-à-dire la limitation de la transformation de l’énergie en chaleur) a toujours été au cœur des préoccupations des constructeurs d’éléments mécaniques. Ainsi, dès l’antiquité, l’homme a introduit un troisième corps entre les surfaces en contact – de manière rustique – et la lubrification est née. Au cours du temps, les produits se sont améliorés (utilisations de produits minéraux au lieu de produits végétaux ou animaux) et la mise en œuvre aussi. Même si dans l’étude théorique des liaisons mécaniques, la notion de jeu n’apparaît généralement pas, elle est fondamentale pour le bon fonctionnement et la réalisation d’une lubrification au niveau des liaisons. En fait c’est rarement le lubrifiant mais quasiment toujours les conditions de lubrification qui sont soit à l’origine soit un facteur aggravant dans les problèmes qu’on rencontre. Je n’ai pas de chiffre précis récent, mais sur ce constat, la possibilité pour la lubrification d’y être pour quelque chose dans un incident, cela commence à être « représentatif ». ➤ Au-delà de la simple lubrification, vous évoquiez les problèmes de jeu. Pouvez-vous développer cet aspect ? Simplement pour des questions de montage, il est nécessaire d’avoir un espace entre les surfaces à assembler. Ceci est aussi vrai lors du montage des liaisons mécaniques complètes comme les liaisons frettées pour lesquelles on chauffe ou refroidi l’une des pièces pour pouvoir les assembler même si au final lorsque la liaison est réalisée, il n’y a plus de jeu (serrage). Quel que soit le régime de lubrification (modèle qui permet de définir le mécanisme d’établissement d’un film lubrifiant qui sépare les surfaces en contact), le lubrifiant doit pouvoir être amené au voisinage de l’entrée du film lubrifiant à former. Pour cela, il est nécessaire qu’en dehors des surfaces qui doivent être en contact dans la liaison, il existe un espace qui doit pouvoir contenir ce lubrifiant. De plus, même si on cherche, via le film lubrifiant à diminuer les frottements donc la production de chaleur, il en est quand même produit (le rendement n’est pas égal à un), ce qui conduit à une dilatation des pièces qui forment la liaison mécanique. Cette dilatation n’est pas forcément la même pour chacune de ces pièces et il peut y avoir une diminution du jeu en régime de fonctionnement transitoire et/ou établi. Le lubrifiant sert aussi à évacuer la chaleur produite dans la liaison. ➤ Quels lubrifiants choisir ? Comment ne pas se tromper ? En préambule, la lubrification des organes mécaniques se fait essentiellement soit avec de l’huile, soit avec de la graisse (mécanique industrielle). Je passe sur tout ce qui est lubrifiants solides, revêtements, etc. Ensuite la séparation des surfaces se fait à l’aide d’un film lubrifiant qui est soit d’origine hydrodynamique soit d’origine élastohydrodynamique. Plus rarement, on est dans un régime de lubrification dit « mixte » quand les vitesses de glissement entre les surfaces sont très faibles (C’est notamment le cas des engrenages nus d’entraînement de tubes tournants). La seule grandeur physique qui est normalisée et qui intervient – directement ou indirectement – dans les modèles de calcul des deux méthodes de lubrification citées ci-avant est la viscosité cinématique. Il faut choisir un PRODUCTION MAINTENANCE ➤ JANVIER, FÉVRIER, MARS 2013 ➤ PAGE 46

Maintenance mécanique lubrifiant dont la viscosité cinématique – à la température estimée de fonctionnement de la liaison – assurera une séparation des surfaces en contact. Les lubrifiants utilisés dans les transmissions de puissance mécanique sont – à quelques exceptions près – additivés, notamment par l’extrême pression qui augmente le pouvoir séparateur des surfaces. Enfin, les lubrifiants peuvent être à base complètement minérale, des produits de synthèse à base minérale (Polyalphaoléfine) ou complètement synthétique (Polyglycole). En dehors de la viscosité cinématique, les performances lubrifiantes sont croissantes dans cet ordre (le prix aussi !). Pour ce qui est de la viscosité cinématique, sa variation avec la température décroit dans l’ordre des produits indiqués ci-avant. D’une manière générale, ce sont les bases minérales qui sont employées. Si les conditions environnementales sont particulières, on utilisera des huiles type polyalphaoléfine pour limiter les variations de la viscosité cinématique. Il n’y a que pour les engrenages roue et vis tangents du fait du glissement important entre les surfaces qu’on utilisera quasi-systématiquement un lubrifiant type polyglycole. Depuis quelques temps, la notion d’impact environnemental apparaît et pour certaines applications, on demande des lubrifiants « biodégradables ». Par rapport à cette notion, les lubrifiants de type polyglycole ont de très bonnes propriétés de biodégradabilité, mais ils ne sont pas reconnus comme tels sur le papier… ➤ Dans quelles solutions technologiques est-il judicieux d’investir (capteurs...) ? Ces produits sont-ils devenus nécessaires ou restent-ils de simples outils complémentaires ? Pour assurer une lubrification correcte il faut s’assurer d’une part, que le lubrifiant est apte à sa fonction et, d’autre part, pour ce qui concerne essentiellement la lubrification à l’huile, que le système de lubrification fonctionne correctement. Votre médecin ne vous prescrit pas systématiquement des examens cliniques de haute technologie (et particulièrement coûteux !). La bonne vielle prise de sang donne toujours autant de renseignements. C’est la même chose avec les lubrifiants : un prélèvement et une analyse régulière permettent très facilement de suivre l’évolution des caractéristiques lubrifiantes mais aussi de détecter si une dégradation est en cours par la mesure des taux de ce qui est appelé « les métaux d’usure ». Il n’en reste pas moins que depuis des années, des systèmes d’analyse in situ pour des équipements mobiles sont en développement. Pour les équipements fixes, depuis longtemps, les systèmes de lubrification sont équipés de capteurs qui surveillent et autorisent et/ou stoppent leur fonctionnement. Aujourd’hui, les développements technologiques ne sont pas prioritairement orientés vers la surveillance des lubrifiants eux-mêmes ■ Propos recueillis par Olivier Guillon PRODUCTION MAINTENANCE ➤ JANVIER, FÉVRIER, MARS 2013 ➤ PAGE 47

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