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Problèmes de lubrification en hydraulique industrielle.

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Sans une lubrification adéquate, les composants hydrauliques tomberont en panne et seront victimes de frottements excessifs, de la chaleur, de la contamination par des particules, etc.

Le fluide hydraulique est un fluide aux multiples talents apportant plus à la plaque que le simple transfert de force. Le fluide hydraulique contribue également au refroidissement, à l’élimination de la contamination et à l’étanchéité. Cependant, ces trois sont tertiaires, la lubrification prenant une importance secondaire. Sans composants lubrifiés de manière adéquate, ces composants générant des frottements ne dureront pas, ce qui rend l’objet principal inutile.

Les bases de la lubrification
La plupart de ceux qui lisent ceci ne sont pas des tribologues, alors laissez-moi vous expliquer les principes de la lubrification. L’essentiel de la lubrification est basé sur la prévention ou la réduction des frottements et de l’usure causés par deux composants en mouvement relatif. Le contrôle du frottement et de l’usure réduit également le risque d’endommager la chaleur et les particules, qui, comme je l’ai mentionné précédemment, sont deux formes de fluide hydraulique de contamination qui aident à contrôler même avec une lubrification saine.

Il existe trois formes principales de lubrification; frontière, film complet et mixte. La lubrification des limites survient lorsqu’il y a juste assez de fluide présent sur les surfaces en mouvement pour transférer des additifs aux surfaces en métal, ces additifs supportant l’essentiel du frottement et de l’usure, économisant le métal en dessous. La lubrification de la bande limite le frottement et l’usure, mais elle est souvent conçue en fonction des composants, en particulier lorsqu’il existe des plaques ou des bagues remplaçables.

La lubrification complète est le support physique et la séparation des deux surfaces par une couche hydrodynamique de fluide; essentiellement un roulement fluide. Dans les applications hydrauliques, la pression hydraulique augmente le potentiel de lubrification complète du film, car le fluide lui-même peut supporter une charge plus élevée. Lorsque cela est possible, la lubrification complète du film est préférable, car peu ou aucune des aspérités ne se touchent, empêchant ainsi une usure excessive, la chaleur et la contamination.

La lubrification mixte est une combinaison de lubrification à la limite et complète, dans laquelle les deux composants sont principalement soutenus par un liquide, mais il existe toujours un contact entre les aspérités de chaque surface. La lubrification mixte nécessite un ensemble d’additifs de qualité pour aider lorsque des conditions proches des limites se produisent, en particulier lorsque la viscosité du fluide diminue.

Chaque forme de lubrification existe dans les systèmes hydrauliques, des pompes aux moteurs en passant par les vannes et les cylindres. Cependant, dans la plupart des cas, une lubrification intégrale du film est souhaitée et la plus efficace pour empêcher le frottement et l’usure. En raison de la pression élevée dans les systèmes hydrauliques, les forces exercées sur les pistons, les plaques de soupapes et les bagues, par exemple, peuvent être extrêmement élevées. Ces forces peuvent être utilisées pour ou contre un composant hydraulique, raison pour laquelle la conception doit être intelligente.

Lubrifier la complexité des pompes à piston

Les composants les plus exigeants à maintenir lubrifiés sont les pompes à piston et les moteurs, et pas seulement en raison du potentiel élevé de force, du frottement et de l’usure ultérieurs. Les pompes à piston et les moteurs ont une multitude de composants mobiles et coulissants, en particulier par rapport à une pompe à engrenages. Il existe des pistons de contrôle et de biais pour contrôler l’angle du plateau cyclique, des pistons alternatifs à l’intérieur d’un bloc en rotation où les pistons glissent autour et à travers un plateau cyclique, puis des roulements ou des bagues supportant l’ensemble. Chacun de ces composants et surfaces nécessite une lubrification complète du film, dans la mesure du possible.

Pour vous éclairer sur la difficulté de lubrifier une pompe à piston, par exemple, je vais discuter avec vous de l’assemblage du piston d’une pompe axiale (figure 1). Le piston lui-même est pressé dans le siège de la pantoufle et l’espace entre les surfaces de ces deux composants nécessite une lubrification pour permettre à la balle de se déplacer librement. Le piston et le sabot sont percés dans un orifice qui transmet le fluide sous pression du côté de déplacement du piston jusqu’au contre-alésage sous le sabot.

Le sabot a un centre au centre, laissant une zone de contact annulaire contre le plateau cyclique, sur lequel le sabot orbitera. Le contre-alésage dans le patin (Figure 2) fournit une zone de pression pour équilibrer la force contre le côté du piston, limitant ainsi la polarisation de la force entre le patin et le plateau cyclique. Dans ce cas, il s’agit d’une forme de palier hydrostatique, qui fournit également un fluide pour la lubrification complète du film entre le plateau cyclique et le patin.

Sans les forces équilibrées sur la zone de contact du sabot, la contamination ou la prolifération de toute la surface du sabot peut entraîner de lourdes traces, en particulier si elle tourne à 3 600 tr / min ou plus et à plus de 5 000 psi. La plupart des pompes à piston nécessitent une pression minimale pour fonctionner, par exemple, entre 300 et 500 psi, ce qui fournit de l’énergie aux pistons de commande et de polarisation, mais garantit également une lubrification complète du film, partout où elle est nécessaire.

Les composants hydrauliques peuvent conférer leur potentiel de pression inhérent à plus que des pistons équilibrés ou d’autres composants, tels que des bobines. Un jeu usiné avec précision entre les pistons et le bloc-cylindres permet une lubrification parfaite du film complet, assistée par une pression hydraulique. La pression du côté sortie du piston force le fluide entre le jeu piston / bloc, ce qui peut ne pas être normalement possible à la pression atmosphérique.

Lubrification et scellement

Dans un système hydraulique, plus que des pompes nécessitent une lubrification. La plupart des distributeurs hydrauliques à tiroir n’utilisent aucun joint d’étanchéité entre eux et les orifices du corps, mais comptent plutôt sur la tension superficielle du fluide lui-même pour agir en tant qu’agent d’étanchéité. Le jeu entre le corps et le tiroir est si étroit qu’il empêche généralement les fuites excessives entre les orifices, bien que certaines fuites soient naturelles pour les distributeurs à tiroir. En raison des espaces restreints empêchant le fluide de s’écouler librement entre les deux surfaces mobiles, des rainures circonférentielles sont usinées dans le diamètre extérieur de la bobine, fournissant ainsi une cavité permettant au fluide de rester à l’intérieur. La cavité du fluide lubrifie le tiroir lors de son glissement, évitant ainsi un frottement excessif.

Les actionneurs hydrauliques ne sont pas exempts de lubrification. Les moteurs hydrauliques nécessitent une lubrification semblable à celle requise par une pompe, mais les actionneurs linéaires sous la forme de cylindres utilisent la lubrification d’une toute autre manière. Les bouteilles avec des joints conçus pour limiter les déviations ou les fuites le font souvent aux dépens du mouvement libre; En d’autres termes, la même énergie utilisée pour prévenir les fuites s’accompagne d’un sous-produit de frottement élevé.

Les bouteilles utilisant un joint tel qu’un joint torique avec une rondelle de secours sont excellentes pour l’étanchéité, en particulier parce qu’elles sont bien ajustées. Cependant, en fonction des conditions, ils entraînent une pression de décollement élevée et peuvent parfois causer des bruits si la finition du canon n’est pas idéale. Pour aggraver les choses, le joint torique peut essuyer l’huile. C’est pourquoi il n’est presque jamais utilisé comme joint de tige, où de l’huile résiduelle permet une lubrification efficace.

Les joints à lèvres sont souvent utilisés là où les applications à faible frottement et à grande vitesse l’exigent. Les joints à lèvres énergisés sont utilisés pour compenser les applications à basse pression, où une faible pression est disponible pour forcer les lèvres vers l’extérieur, ce qui augmente l’étanchéité. Cependant, un joint à lèvre activé peut avoir le même effet que les joints toriques et entraîner un frottement plus important. Des joints à lèvre plus minces sont utilisés lorsqu’une vitesse élevée est requise, mais ces joints nécessitent une pression plus élevée pour être scellés ainsi qu’un joint à ajustement serré. Parce qu’un joint à lèvre «lâche» génère plus de fuites, il est mieux lubrifié et mieux adapté aux applications à grande vitesse, y compris les accélérations rapides.

Pour obtenir la vitesse la plus élevée possible, aucun joint de piston n’est utilisé, mais plutôt des bagues de guidage en fonte ou composites. Bien que l’étanchéité soit inférieure, le piston fait essentiellement office de tiroir géant, retenant le fluide pour la lubrification et permettant au cylindre de se déplacer rapidement avec un minimum de frottement. Il convient de noter qu’un cylindre utilisant uniquement des bagues de guidage ne convient pas aux applications de maintien de la charge, car le fluide peut facilement se déplacer entre le piston et la tige du cylindre.

Les difficultés rencontrées pour lubrifier des composants aussi exigeants sont compensées par les avantages inhérents aux composants hydrauliques. Les problèmes de lubrification dans l’hydraulique sont exacerbés par les forces générées sous pression, ce qui rend le manque de respect pour la lubrification une erreur catastrophique. Là où une boîte de vitesses mal lubrifiée durera un certain temps, une pompe à piston mal lubrifiée se détruira en quelques minutes. Il est important de comprendre comment la lubrification (ou son absence) affecte vos composants hydrauliques pour assurer la longévité de votre machine hautes performances. ( sealingandcontaminationtips 17 OCTOBRE 2018 PAR MARY GANNON )

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