Modernisation des unités de rotation : remplacement des roulements obsolètes par des solutions non entretenu avec joints

Introduction

Les entreprises industrielles ukrainiennes font face à la nécessité d'améliorer l'efficacité énergétique et de réduire les coûts opérationnels. Le matériel obsolète de la période soviétique ou des premières années d'indépendance est souvent équipé d'embrayages ouverts avec lubrification manuelle ou centralisée périodique. Ces constructions exigent un contrôle constant, consomment de l'énergie excessive en raison d'un frottement accru et sont souvent en panne en raison de la contamination du lubrifiant. Les normes européennes actuelles d'efficacité énergétique, notamment les directives de l'UE sur le design écologique, qui s'intègrent de plus en plus dans la base normative ukrainienne via les réglementations techniques, exigent la minimisation des pertes par frottement et la réduction des arrêts imprévus. La modernisation des unités de rotation par le passage aux unités de roulements fermés (sealed-for-life) constitue un pas critique pour l'optimisation de la production.

L'argument principal des ingénieurs conservateurs sonne ainsi : « Le matériel ancien fonctionne encore, pourquoi changer ce qui ne tombe pas en panne ? ». Cependant, cette approche est erronée du point de vue du coût total de possession (TCO). Les roulements ouverts exigent des arrêts réguliers de la ligne pour entretien, des coûts de matières lubrifiantes et présentent un risque de défaillance catastrophique lié au facteur humain lors de l'application du lubrifiant. Les ingénieurs de l'UNITEC-D GmbH font face quotidiennement à des tâches de fourniture de composants fiables pour les usines ukrainiennes, où les arrêts de lignes technologiques coûtent des milliers d'euros par heure.

Évaluation des systèmes obsolètes

Avant de prendre une décision concernant le retrofit, le service technique de l'entreprise est tenu de réaliser un audit des unités existantes. Il est nécessaire d'évaluer l'état des alésages, la présence de fuites de graisse et le type de charges. En dessous se trouvent les critères d'évaluation des unités à roulements anciens ouverts :

L'évaluation de l'état inclut également l'analyse des conditions environnantes. Sur les usines de ciment, les entreprises du complexe minier et de traitement des minerais ainsi que dans les ateliers de prétraitement de l'eau, la poussière abrasive et l'humidité sont les principaux facteurs destructeurs pour les systèmes ouverts. Dans ces conditions, les unités fermées deviennent la seule solution technique justifiée.

Alternatives modernes

L'élément de référence d'une solution d'ingénierie moderne pour des charges moyennes est le boîtier fermé, par exemple, la série SKF FYTB 35 TF. Ce composant est constitué d'un boîtier en fonte sur pieds et d'un roulement à billes inséré avec un système d'étanchéité efficace. Le tableau ci-dessous présente une comparaison entre la solution obsolète (boîtier démontable avec roulement ouvert et joint à caoutchouc) et son analogue moderne.

Calcul de la rentabilité (ROI)

Pour justifier les investissements devant le management de l'entreprise, nous réaliserons un calcul détaillé de la rentabilité sur l'exemple d'un usine ukrainienne de production de matériaux de construction. Il s'agit de la remplacement de 10 éléments anciens du moteur du convoyeur.

• Nombre de composants : 10 pièces.
• Coût d'un ensemble moderne (par exemple, SKF FYTB 35 TF) : 180 EUR. Investissements généraux pour l'achat : 1 800 EUR.
• Coûts d'installation et d'arrêt de la ligne : 500 EUR.
• Coûts d'investissement généraux (CapEx) : 2 300 EUR.

Économie sur l'entretien et la consommation d'énergie par an :

1. Réduction des coûts du graissage et du travail manuel (réduction des heures-personne pour la graisse et le nettoyage) : économie de 650 EUR/an.
2. Exclusion des arrêts d'urgence dus à la blocage des roulements (2 pannes par an, 4 heures d'arrêt chacune, pertes dues à un sous-dépassement de production – 1 200 EUR/h) : économie de 9 600 EUR/an.
3. Réduction de la consommation d'énergie grâce à un plus faible frottement des joints de nouvelle génération (réduction du chargement sur le moteur d'entraînement de 15 kW de 1,5 %, fonctionnement 7000 heures par an, coût de l'énergie électrique 0,15 EUR/kW·h) : économie de 236 EUR/an.

La réduction annuelle totale s'élève à : 650 + 9 600 + 236 = 10 486 EUR. La période de récupération (Payback Period) est calculée selon la formule :

Période ROI = (CapEx / Économie annuelle totale) * 12 mois = (2 300 / 10 486) * 12 = 2,6 mois.

Les investissements sont récupérés en moins de trois mois, après quoi l'entreprise obtient un bénéfice net et une fiabilité accrue de la ligne.

Plan d'implémentation

Pour minimiser l'impact de la modernisation sur le processus de production, les travaux sont exécutés selon un plan étape par étape clair :

1. Planification et audit : Fixation des paramètres géométriques des arbres, vérification des diamètres (tolérance h6 ou j7 pour les roulements modernes), coordination des fenêtres de maintenance planifiée.
2. Fourniture de composants : Achat de composants certifiés via des fournisseurs fiables tels que UNITEC-D GmbH, garantissant l'authenticité des produits et la disponibilité de la documentation d'accompagnement selon le standard EN ISO 9001.
3. Démontage et préparation : Arrêt de la ligne, démontage des anciens éléments, nettoyage soigné de l'arbre à l'extrémité de la bague de roulement des produits de usure et de corrosion, vérification de l'arbre pour le jeu (jeu autorisé ne dépassant pas 0,03 mm).
4. Montage : Installation de nouveaux éléments (par exemple, SKF FYTB 35 TF) sans démontage du carter, alignement à l'aide de systèmes de centrage laser conformément aux normes ISO.
5. Mises en service : Démarrage de vérification à vide, vérification du niveau de vibration et contrôle thermique par thermovision des carcasses pendant les premières 4 heures de fonctionnement.

Problèmes techniques et leur résolution

Lors d'un retrofit, les ingénieurs rencontrent souvent certains problèmes. Les plus courants sont :

• Usure de l'axe de montage du roulement : Si le roulement usé était monté sur l'axe, la zone de montage présente des microdéfauts. Solution : usinage mécanique de l'axe avec réduction et application de composé de réparation polymère ou revêtement thermique suivi d'un polissage jusqu'au diamètre nominal de 35 mm.
• Incompatibilité des trous de montage : Les distances entre arbres des anciens corps nationaux peuvent différer des analogues européens ISO. Solution : utilisation de plaques de transition ou perçage de nouveaux trous dans le châssis avec calcul préalable des charges conformément aux normes DSTU.

Étude thématique (Cas d'étude)

Objet : Bande transporte de la ligne d'alimentation en matières premières d'une usine de ciment en Ukraine.

Problème : Défaillance des unités à roulements ouverts toutes les 3 à 4 mois en raison de l'entrée de poussière de ciment. Le rinçage régulier n'a pas donné de résultats, car l'abrasif se mêlait à la graisse et agissait comme une pâte érodant les arbres.

Solution : L'ensemble des joints ouverts a été remplacé par des unités de corps SKF FYTB 35 TF équipées d'étanchéités intégrées à haute efficacité.

Résultats (KPI après 12 mois d'exploitation) :

• MTBF a augmenté de 2 500 heures à plus de 35 000 heures (aucune panne par an).
• Les coûts d'entretien ont été réduits de 100 % dans cette zone (abandon complet de l'huilage périodique).
• Des pannes simples dues à des problèmes mécaniques sont passées de 32 heures par an à 0 heure.

Réception et validation

Après la fin de l'assemblage des unités de rotation, un contrôle d'acceptation est effectué conformément aux normes en vigueur. Les mesures de vibration sont effectuées conformément aux exigences DSTU ISO 10816.. La température de l'unité à roulements se stabilise après 2-3 heures de fonctionnement sous charge et ne doit pas dépasser 65 °C à la température ambiante de 20 °C. Un acte de validation technique est établi, signé par l'ingénieur en chef de l'entreprise.

Conclusion

Le passage des anciens roulements ouverts aux solutions modernes non entretenu avec joints intégrés est une étape économiquement justifiée pour l'industrie ukrainienne. La réduction des coûts d'entretien technique, l'élimination des risques d'arrêt d'urgence et l'économie d'énergie assurent une rentabilité rapide des investissements. Pour le choix des composants d'origine tels que SKF FYTB 35 TF et obtenir une consultation technique professionnelle par des experts UNITEC-D GmbH, visitez UNITEC-D E-Catalog.

Liste de la littérature

1. Catalogue général SKF, Publication 10000 EN, Roulements et unités de montage.
2. ISO 3228:2013 — Roulements à rouleaux — Carcasses à bouchon — Dimensions limites et tolérances.
3. DSТU ISO 10816-1:2005 — Vibrations. Évaluation de la vibration des machines par mesures sur les parties non tournantes.
4. Directive européenne sur le design écologique 2009/125/EC concernant l'équipement consommateur d'énergie.
5. Règlement technique de sécurité des machines (Décision du Cabinet du gouvernement de l'Ukraine № 62).