Lubrification des chaînes à rouleaux

Les chaînes à rouleaux constituent une large classification de chaînes utilisées à des fins de transmission de puissance. Elles ont toutes en commun un rouleau de manchon qui tourne autour des articulations ou des axes de la chaîne ; ce rouleau réduit la friction et l'usure entre la chaîne et un pignon.

Parmi celles-ci, les chaînes d'entraînement transmettent le couple entre deux pignons ; la chaîne d'un vélo ou d'une moto en est un exemple. Les chaînes de traction sont conçues pour tirer une charge ; un exemple serait la chaîne utilisée pour tirer une montagne russe jusqu'au sommet de la colline. Les chaînes de synchronisation transmettent avec précision et en douceur la position de rotation.

Toutes ces chaînes transmettent la puissance par la tension de la chaîne. La chaîne rigide est un produit unique qui, contrairement aux produits ci-dessus, peut également pousser. La chaîne rigide SERAPID devient rigide lorsqu'elle est droite et peut alors être utilisée, sans limite, pour pousser ou soulever une charge.

Corrosion, abrasion et les bons matériaux

En raison de leur application et de leur géométrie, la lubrification de ces chaînes présente certaines exigences et difficultés spécifiques. Les conditions de fonctionnement peuvent présenter des opportunités d'usure excessive : les chaînes peuvent être à l'extérieur, en contact direct avec la pluie et la saleté, et peu souvent nettoyées ou lubrifiées. Les rouleaux de la chaîne peuvent rouler sur des pignons sales ou granuleux, ou les plaques de la chaîne qui glissent les unes sur les autres et pivotent sur l'axe de la chaîne peuvent être contaminées entre les plaques, ce qui provoque une usure abrasive. Si les rouleaux sont enfouis dans la chaîne, il peut être difficile d'obtenir une lubrification entre le rouleau et l'axe. Et, bien sûr, toute oxydation s'ajoute à l'usure corrosive et abrasive. Seule la chaîne de distribution automobile fonctionne dans des conditions où la lubrification est bien contrôlée, propre et continue.

Idéalement, le matériau de la chaîne doit présenter une résistance élevée à la traction (limite d'élasticité) et une surface dure pour minimiser la friction et l'usure. Il doit également être résistant à la corrosion. Malheureusement, de nombreux matériaux présentant une bonne résistance à la corrosion ne sont pas compatibles avec les exigences de résistance et de dureté élevées. pour contourner ce problème, certains composants peuvent être durcis (rouleaux et axes), et des traitements de surface peuvent être utilisés pour augmenter la résistance à la corrosion et le pouvoir lubrifiant. Il peut même y avoir un placage sacrificiel sur les plaques de la chaîne qui crée une paire galvanique pour protéger les composants non plaqués.

Choix des lubrifiants

Tout cela suppose que nous puissions obtenir de la lubrification là où elle est nécessaire. En raison de la vitesse et de la charge de la chaîne, celle-ci fonctionne généralement dans un régime de lubrification limite où il n'y a pas assez de lubrification ou de vitesse pour démarrer une couche hydrodynamique. Les composants de la chaîne glissent et roulent les uns sur les autres avec seulement une couche limite de lubrification. L'épaisseur de cette couche se mesure à l'échelle moléculaire.

Une lubrification efficace doit répondre à certaines exigences importantes. Tout d'abord, elle doit pénétrer. Elle doit se glisser entre les plateaux de chaîne et entre le rouleau et l'essieu. Cette pénétration se fait par capillarité, le lubrifiant doit donc avoir une tension superficielle élevée - les molécules de lubrifiant doivent avoir une force d'attraction élevée et un faible angle de contact avec le métal pour attirer le lubrifiant là où il est nécessaire.

Le lubrifiant doit également contenir des additifs EP/AW (Extreme Pressure / Anti Wear). Les additifs EP conservent leur pouvoir lubrifiant et ne sont pas extrudés d'entre les surfaces, même en épaisseur moléculaire.  On utilise souvent du MoS2, du graphite ou du PTFE comme additifs EP. Les additifs EP se lient chimiquement ou réagissent avec la surface, garantissant que la chaîne de polymère lubrifiant ne fait qu'un avec la surface de la chaîne. Cette liaison sépare les molécules métalliques des composants de la chaîne et empêche l'adhérence et le grippage.

Le lubrifiant pour chaînes se présente sous plusieurs formes, la plus courante étant le lubrifiant humide. Il s'applique humide et reste humide. Les lubrifiants secs sont appliqués par l'intermédiaire d'un support humide qui s'évapore rapidement. Souvent, ils ne contiennent pas les additifs AW qui interagissent chimiquement avec le métal pour garantir qu'il reste en place. Une relubrification fréquente peut s'avérer nécessaire. Son principal avantage est que la saleté n'y adhère pas.

De même, les lubrifiants à base de cire s'appliquent humides mais sèchent rapidement, laissant une pellicule cireuse ; les pièces ressembleront à une voiture cirée à la pâte, très lisse et glissante. La graisse est parfois utilisée lorsque l'eau est un problème car elle exclut très bien l'eau. Malheureusement, la graisse est une huile avec un épaississant ; cet épaississant annule la capacité de pénétration qui est si importante pour la chaîne.

Planifier un programme d'entretien

L'application de la lubrification peut être périodique et manuelle ou automatique.  Dans le cas d'un système manuel, la lubrification peut être appliquée par gouttes ou par pulvérisation.  L'avantage est que la lubrification peut être appliquée exactement là où elle est souhaitée.  Malheureusement, il est facile d'oublier et il se peut qu'il n'y ait jamais de lubrification.  

La lubrification automatique peut se faire par goutte à goutte, par pulvérisation, par brossage ou même à l'aide d'un applicateur de pignons.  La lubrification humide est la méthode la plus simple pour ce type de lubrifiant.

Les lubrifiants secs et à base de cire reposent sur un support très volatil qui ne se prête généralement pas à un stockage non scellé, car le support peut s'évaporer dans le distributeur.  Les solides peuvent se déposer, il faut donc vérifier si ces lubrifiants sont susceptibles de se déposer.  Si le dépôt est probable, le distributeur doit être équipé d'un agitateur dans le réservoir.  L'utilisation d'une brosse comme distributeur n'est pas recommandée pour les lubrifiants secs ou à base de cire.

Il existe de nombreux systèmes de distribution de graisse.  Le système à brosse est généralement le plus facile à utiliser pour les graisses car il permet de répartir le lubrifiant autant que possible.  La graisse ne migre pas dans les zones non couvertes par la brosse.

Quel que soit le système de lubrification automatique utilisé, il ne doit pas fonctionner en continu.  Il ne doit fonctionner que lorsque la chaîne est en mouvement, et il n'est pas nécessaire de le faire à chaque fois.  Il n'entre pas dans le cadre de cet article de recommander un volume de lubrifiant, mais en termes simples, le réservoir doit être suffisant pour fournir du lubrifiant entre les périodes d'entretien, mais pas au point de provoquer la formation de flaques sous la chaîne d'entraînement.

By Robert C. Adams, PhD, PE

Global Director of Research and Development

SERAPID Group