SKF a mis au point des techniques permettant aux ingénieurs de mieux juger les conditions internes d’un roulement en service. Cette recherche a débouché sur deux produits différents très utiles dans toutes sortes d’applications, des éoliennes aux machines à papier.

Les deux approches(le Rouleau Magique et la plaque de mesure de charge) ont pour tâche de mesurer la charge. La mesure de charge est un paramètre clé puisqu’elle donne des informations sur ce que subit le système de roulement, ce qui affecte la dimension, le type et la capacité du roulement.

Le roulement est un composant fondamental des machines transmettant de la puissance entre ses composants internes. Le choix du type et de la taille du roulement se fait souvent sur la base de simulations ou d’essais de laboratoires prenant en compte un certain nombre d’hypothèses et de facteurs de sécurité. Si le concepteur dispose d’éléments tangibles pour déterminer les critères de dimensions, il est en mesure d’affiner son projet et de créer un produit optimisé en terme de poids, d’efficacité et de sécurité.

 

La possibilité de connaîtreles véritables charges agissant sur une machine permet donc non seulement d’améliorer la conception de celle-ci, mais également de contrôler son fonctionnement.

La mesure des forces sur les roulements dans une machine donne une indication précise sur la façon dont la machine est chargée. Prenons une machine sur laquelle la matière première est introduite dans un processus comprenant, par exemple, des opérations de presse, de concassage et de laminage entre deux grands cylindres. Il est possible de mesurer la force qui s’exerce sur les roulements du cylindre, puis de déterminer la vitesse d’amenée qui sera la plus efficace. Citons aussi l’exemple de la tension d’une bande, de papier, de tissu ou de feuillard, étirée et enroulée entre deux cylindres. La tension de contrainte du matériau est cruciale et la charge des roulements supportant les cylindres est directement proportionnelle à cette tension.

Il est également possible de mesurer la charge en surveillant sa valeur. L’enregistrement en continu de la charge permet de détecter les surcharges et l’instant d’apparition d’un événement à partir d’une limite prédéterminée, longtemps après, un peu comme la « boîte noire » des avions.

 

Le Rouleau Magiqueet la plaque de mesure représentent deux approches différentes de la mesure de charge. La plaque de mesure a été développée principalement pour la mesure en ligne et sa principale application concerne la quantification des charges dans le sens radial. Elle ne requiert aucune modification du roulement à mesurer.

La plaque de mesure de charge, qui sera bientôt mise sur le marché, est un nouveau produit ; un brevet SKF a été agréé. Une plaque instrumentée, faite sur mesure, a été intégrée au palier borgne SKF. Elle a été conçue pour résoudre les problèmes posés par les blocs de mesure classiques en matière de taille et d’adaptation aux paliers. La plaque est vissée sur la base et le palier est fixé sur la plaque.

En deux points, également disposés sur la plaque, se trouvent deux ponts à jauge de contrainte, fixés sur un profilé. La contrainte de cisaillement des profilés est mesurée en charge et un signal proportionnel à la charge appliquée sur la plaque est transmis. La charge radiale et le sens de la charge radiale s’affichent sur un moniteur. Les composantes verticale et horizontale de la charge peuvent alternativement également être indiquées. La précision est excellente (taux d’erreur inférieur à 0,5 %). Il est possible de choisir un signal de sortie analogique ou numérique, ce qui correspond à la plupart des systèmes de contrôle des clients. La taille maximale n’a pas encore été déterminée, mais la gamme complète des paliers SNL sera concernée, soit une plaque dont les dimensions atteindront jusqu’à 550 x 160 mm.

Pour de nombreuses applications (par ex. dans l’industrie du papier avec le bobinage de la feuille de papier), le contrôle du processus se fait en fonction de la mesure de la tension dans la feuille. Le système SKF de plaque de mesure associé au palier permet de réduire considérablement la hauteur et le poids, ce qui en fait une technique simple et directe.

 

Le Rouleau Magiqueest, quant à lui, un produit complexe qui offre la possibilité de mesurer toute une série de paramètres de charge. En raison de sa sophistication, le rouleau, réalisé sur mesure, est un produit qui doit être conçu en même temps que l’application. Il nécessite donc une étroite collaboration entre le client et les ingénieurs SKF.

Les premiers essais du « Rouleau Magique » ont été réalisés en 1998 et un certain nombre d’applications intégrant ce système ont été développées.

Le Rouleau Magique SKF permet de recueillir des mesures de charge sur les roulements qui en sont équipés ; il représente donc un excellent système de mesure, utilisable dans une grande variété d’applications. Pour les roulements à deux rangées de rouleaux, un rouleau par rangée est équipé d’un capteur de mesure de charge. Tout en tournant dans le roulement, les rouleaux communiquent la charge des rouleaux par des signaux radio qui sont enregistrés en continu par un ordinateur portable.

Le rouleau, instrument de mesure parfait en raison de sa précision géométrique, est équipé d’un pont à jauge de contrainte placé dans un alésage usiné à l’intérieur du rouleau.

 

Une unité télémétriqueest montée dans le rouleau ainsi qu’un module électrique. Ces deux éléments constituent un transmetteur de 40 mm de diamètre et 35 mm de long.

Ce petit module tourne et doit être alimenté par une alimentation électrique externe ; la puissance électrique passe selon le principe de l’induction via une plus grande bobine située à l’extérieur de la bague du roulement.

Le signal radio transmis par le rouleau est reconnu par un récepteur. Il est converti en un signal analogique ou numérique, puis enregistré sur un ordinateur portable. L’acquisition de ces données est réalisée selon les besoins du client. Elles sont envoyées à SKF Göteborg pour calcul et analyse.

 

Le Rouleau Magiquecomme la plaque de mesure sont des outils précieux au service des ingénieurs car ils permettent de connaître les conditions réelles à l’intérieur des applications et donc d’obtenir des informations sur les paramètres de conception des systèmes de roulement à l’intérieur des machines. Ces informations permettent d’en améliorer la conception et d’en prolonger la durée.