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Pourquoi le facteur p x v n’apporte qu’une aide limitée pour le choix des paliers lisses ?

Comment peut-on arriver à trouver le palier lisse adéquat, face aux limites du facteur ?

C’est ce que nous allons examiner de plus près ici. Dans la pratique, le facteur p x v est l’un des principaux paramètres pour choisir des paliers lisses. Il ne fournit toutefois aucune information sur la durée de vie du palier lisse dans la machine. Prendre le palier lisse avec le facteur p x v le plus élevé (« tant qu’à faire, autant bien faire ») n’est pas une preuve de sagesse et les paliers avec un facteur p x v élevé ne fonctionnent pas forcément mieux que ceux qui en ont un moins élevé.

Le facteur p x v, qu’est-ce que c’est ?

Le facteur p x v est, comme son nom l’indique, le produit de « P » et « V ». P est la pression, d’où son appellation. Pour les paliers lisses, P représente ce que l’on appelle la pression de surface. Le professionnel ne se complique pas la vie ici et il divise tout simplement la charge supportée en Newton (pour les professionnels : poids en kg x 10,  pour les physiciens : poids en kg x 9,80655) par la fraction portante du palier lisse.

Pour ceux qui se souviennent de l’article du blog avec le beurre  : la fraction portante est la surface projetée d’un palier. C’est-à-dire la longueur multipliée par le diamètre intérieur. En divisant la charge par la surface, on obtient notre P en N/mm² ou bien MPa. Il nous faut maintenant le V. Le V renvoie à la vitesse. Elle est normalement indiquée en m/s et décrit la vitesse à laquelle la surface de l’arbre passe dans le diamètre intérieur du palier lisse. En multipliant P par V, on obtient le facteur p x v. Et maintenant ?

Qu’est-ce que le facteur p x v nous apprend ?

Une petite expérience (pas très) scientifique va nous permettre de comprendre ce que le calcul et la comparaison apportent en terme d’information. Posez votre main à plat devant vous sur une table et faites-la glisser très lentement sur cette table sans trop appuyer. En fonction de la température ambiante, vous remarquerez une certaine hausse de température sur la paume de la main. Appuyez plus fort (pour augmenter P) et bougez plus vite (pour augmenter V) et la température augmentera.

Cela signifie que le facteur p x v, le produit de la pression et de la vitesse, décrit la production de chaleur.

La production de chaleur est un facteur important pour les paliers lisses.  Et plus encore pour les paliers lisses en polymères. Plus que d’autres matériaux, les polymères modifient leurs propriétés mécaniques en présence de températures élevées ou de températures très basses. Lorsque la température dans le palier dépasse la température admissible du matériau, la conséquence en est une défaillance du palier dans la plupart des cas. Pour éviter ce genre d’accident, on calcule donc le facteur p x v de l’application en cause et on le compare au facteur p x v maximal autorisé pour le palier lisse que l’on souhaite utiliser. Mais cette méthode pose quelques problèmes, que l’on va développer dans les points suivants.

Le facteur p x v maximum autorisé n’est pas statique et il est la somme de différents paramètres.

  1. Température ambiante : Dans le meilleur des cas, une baisse de la température ambiante (ventilation, climatisation) permet d’augmenter le facteur p x v maximal autorisé. De la même manière, cela signifie bien sûr que la valeur qui est parfaitement suffisante pour l’application selon la fiche technique ne l’est soudain plus en raison d’une hausse de la température ambiante.

  2. Coefficient de frottement : Le frottement se produisant dans le palier joue sur la production de chaleur. Comme ce frottement est rarement constant et qu’il ne peut être défini que de manière grossière, ne constituant pas une valeur pouvant être calculée de manière fiable, on a des fluctuations ici aussi.

  3. Matériau de l’alésage : La conductivité thermique des composants faisant partie du système est un facteur décisif pour le facteur p x v maximum autorisé. La conductivité thermique du palier lisse est importante, celle de l’alésage et de l’arbre l’est aussi. Si le palier lisse est emmanché dans une pièce en polymère massif ou, s’il est associé à un arbre en polymère, cela a une incidence négative sur le facteur p x v autorisé.

N’oublions pas l’usure…

L’argument décisif qui manque encore dans notre réflexion est l’usure. Et qui dit usure dit durée de vie du palier. Le facteur p x v maxumum autorisé n’en dit pas long sur la résistance du palier lisse à l’usure. En d’autres termes, on ne peut pas en déduire combien de temps le palier lisse tiendra dans l’application. Un palier lisse dont le facteur p x v maximum autorisé est élevé ne tiendra pas forcément plus longtemps qu’un palier lisse avec un facteur p x v plus faible. Même des paliers lisses avec des facteurs p x v identiques fournissent des résultats différents, comme le montre le résumé suivant d’un test d’usure.

Réultat d'un test d'usure fournis pour choisir des paliers lisses
Résultat d’un test d’usure, pour aider l’utilisateur à choisir des paliers lisses. Le facteur p x v maximum autorisé n’a pas d’incidence sur le taux d’usure.

A quoi sert alors le facteur p x v ? Et comment arrive-t-on quand même à trouver le bon palier lisse ?

Le facteur p x v permet de faire une présélection. Ni plus ni moins. Si le facteur p x v de l’application est vraiment proche ou au-dessus du facteur p x v maximum autorisé du palier lisse envisagé, la prudence est de mise. Si la présélection a retenu plusieurs candidats adaptés en terme de facteur p x v, il ne faut pas forcément choisir des paliers lisses avec la « réserve de facteur p x v » la plus élevée.

Nous vous conseillons plutôt de faire des tests dans des conditions aussi réalistes que possible. Soit de les faire vous-mêmes, directement dans l’application en cours, ou sur des bancs d’essais. Certains fabricants de paliers lisses offrent des possibilités de tests et des méthodes de tests standards.

Les systèmes d’expertise ou les outils de sélection sont eux aussi d’une grande utilité pour choisir des paliers lisses.

igus par exemple a un système d’expertise qui se sert des résultats obtenus dans une multitude d’essais avec des cas de figure très variés. Ce système permet de faire une présélection assez exacte qui donne même des indications sur la durée de vie des polymères iglidur® proposés, permettant ainsi de choisir le palier le plus économique avec les meilleures performances. Mais même ici, le mieux reste quand même de faire un test dans votre application.

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