Rouler, glisser, lubrifier : Abrégé de la technique des paliers en agriculture

Disques, rouleaux suiveurs, rouleaux packer, rotors, vis transporteuses, tous ces outils ont en commun le besoin de paliers d’arbres de transmission. Quelles que soient leurs différences et leurs complexités, tous ces outils ne peuvent fonctionner sans ces paliers. Grands et robustes ou petits et fins, les paliers se déclinent dans toutes les formes et tailles.

1. Types de paliers

Par principe, les paliers se répartissent en deux groupes principaux : les paliers lisses et les paliers à roulements.

1.1. Paliers lisses

En règle générale, un palier lisse se compose d’un boîtier et d’une douille de guidage interne. Les boîtiers comprennent une ou deux parties. Dans la plupart des cas, la douille des boîtiers en deux parties est serrée entre deux demi-coques. Dans les boîtiers monoblocs, la douille est souvent préemmanchée en position fixe. La douille guide l’arbre et sert en même temps de pièce d’usure. C’est-à-dire qu’elle doit également être la première pièce d’usure à remplacer plutôt que le palier complet. La douille de guidage est fréquemment en matériau doux, tel que le laiton ou le bronze. Parfois, ces métaux sont utilisés sous forme de matériaux frittés, qui se caractérisent par une structure poreuse rappelant une éponge.

Le matériau peut ainsi être totalement saturé d’un lubrifiant progressivement restitué à l’usage, ce qui permet ainsi d’allonger sensiblement la durée de vie d’un palier lisse. La plage d’utilisation des paliers lisses est très large. Leur fonctionnement est silencieux et le guidage de l’arbre est très précis. Par ailleurs, l’intégration et la dépose des paliers lisses sont moins compliquées que celles des paliers à roulements. Toutefois, les paliers lisses sont plutôt adaptés aux vitesses constantes et assez faibles.

Il existe quelques types de construction également conçus pour des vitesses de rotation plus élevées et des surcharges par à-coups. Ce sont les paliers lisses hydrodynamiques et hydrostatiques. Dans ces cas, l’arbre tourne dans un bain d’huile. En règle générale, ces paliers sont utilisés sur les machines et dans les installations industrielles. Ils ne sont pas vraiment adaptés aux applications agricoles.

Néanmoins, quelques-unes utilisent toujours les paliers lisses. Comme le montage des paliers lisses nécessite simplement d’insérer l’arbre dans la douille ou la douille dans un boîtier, je ne m’étendrai pas davantage sur cette question.

1.2 Paliers à roulements

Les paliers à roulements sont la plupart du temps conçus selon un principe bien défini. Le palier comprend une bague extérieure et une intérieure. Les roulements qui donnent leur nom au palier à roulements se déplacent souvent dans une cage, entre les bagues. Cette composition souffre des exceptions, telles que les douilles à aiguilles, où l’arbre sert également de bague intérieure. La désignation précise des paliers à roulements est générée par la forme des roulements.

Il existe des roulements à billes, à rouleaux cylindriques, coniques, à rotule et à aiguilles. Ces groupes comptent encore d’autres subdivisions. Je reviendrai sur celles-ci ultérieurement. De nombreux types de paliers à roulements utilisés en agriculture sont « sans entretien ». Ce qui signifie que ces paliers sont lubrifiés « à vie ». Certains de ces paliers nécessitent une lubrification périodique pour expulser les impuretés du palier et le maintenir fonctionnel. Toute négligence dans l’application régulière de cette procédure de lubrification altère significativement la durée de vie du palier. Un graisseur implanté à un endroit quelconque du boîtier de ces paliers permet d’injecter de la graisse au moyen d’une presse.

Pour plus de sécurité, il convient de procéder ainsi au début du travail quotidien. Dans la mesure où aucune quantité de lubrifiant à injecter n’est indiquée par le fabricant (pour information, souvent un « coup » avec le pistolet graisseur), il faut injecter de la graisse jusqu’à ce qu’il en sorte par un joint d’étanchéité. L’ancienne graisse est ainsi expulsée emportant avec elle les impuretés.

2. L’intégration des paliers

La pose des paliers lisses ne requiert généralement aucune compétence technique élevée, car il suffit d’incorporer les composants les uns dans les autres. Il est éventuellement possible de s’aider d’un marteau. L’intégration des paliers à roulements ne doit pas être confiée à des novices, mais il n’est pas toujours possible d’avoir recours à des professionnels pour le montage et l’on est parfois contraint de procéder soi-même à l’opération. Cette précision fera sans aucun doute sourire tel ou tel lecteur qui dira qu’il n’est nul besoin de recourir à un professionnel pour cette opération, mais tout n’est pas aussi simple qu’il n’y paraît de prime abord.

La qualité et la facture des paliers jouent certes un rôle prédominant en ce qui concerne les performances et la durée de service, mais une installation correcte est un facteur important de la durée de vie d’un palier. Il faut respecter quelques points pour bien installer un palier à roulements. Le plus important est de prendre en compte le type de charge qui impose que les bagues du palier à roulements soient fixes ou doivent présenter un certain jeu. Cette distinction est aussi souvent méconnue que non respectée.

La bague (intérieure ou extérieure) peut avoir du jeu si elle est soumise à une charge ponctuelle c’est-à-dire que la force s’exerce toujours sur un seul point de la bague. Dans ce contexte, on parle d’ajustement avec jeu. À l’inverse, il faut serrer la bague fermement quand elle est soumise à une charge tournante, c’est-à-dire quand la force s’exerce progressivement sur toutes les zones de la bague du fait de la rotation. On parle ici d’un ajustement serré. Ce serrage doit empêcher la bague de se « promener », c’est-à-dire de se déplacer sur l’arbre. Dans le pire des cas, il peut en résulter une usure de l’arbre.

Dans la majorité des cas, la règle de base est la suivante : la bague qui se déplace pendant le travail supporte également la charge tournante et l’ajustement doit donc être serré.

Le montage en lui-même requiert un certain savoir-faire. Par exemple, la force requise pour insérer une bague avec un ajustement serré sur un arbre ou dans un boîtier doit uniquement être appliquée sur la bague. Il est fréquent que tout le palier soit soumis à pression, il en va donc de même pour la bague intérieure et la bague extérieure. Il en résulte donc des dommages du fait que les roulements des flancs de la bague sont comprimés.

La surface de roulement n’est plus plane, ce qui génère des résistances et des vibrations pendant la rotation. Le palier perd ainsi son fonctionnement silencieux ainsi qu’une part considérable de ses performances et dans le pire des cas il doit être remplacé après une brève période d’utilisation, car les vibrations du palier génèrent aussi toujours de la chaleur.

Un palier à roulements endommagé peut chauffer très fortement en raison de l’augmentation des coefficients de frottement. L’échauffement provoque toujours des dilatations dont le coefficient varie en fonction de la nature des composants. Il en résulte une dégradation des bagues qui peut parfois endommager l’ensemble du boîtier du palier.

Le même principe s’applique de façon purement théorique au démontage d’un palier à roulements. Ceci ne vaut toutefois que si le palier doit être réutilisé. Ce peut être le cas si le palier empêche le démontage d’un autre élément et qu’il faut donc le déposer avant la fin de sa durée de vie. Mais en règle générale, il faut éviter de réutiliser un palier à roulements après démontage.

Les professionnels utilisent souvent un appareil de chauffage par induction pour poser des paliers sur des arbres. L’induction permet de cibler précisément le chauffage du palier de sorte qu’il ne se dilate que dans une certaine mesure. Une fois dilaté, il est plus facile d’insérer le palier sur l’arbre avec un ajustement serré. Il est important de procéder à l’insertion sans délai après chauffage, car le palier se rétracte rapidement sous l’effet du refroidissement de l’air et de la température froide de l’arbre.

Pour les ajustements très serrés, il peut de plus s’avérer nécessaire de refroidir l’arbre, afin qu’il se rétracte lui aussi. En principe, cette technique de montage est applicable à l’aide de moyens courants si la taille des composants le permet. Par exemple, on peut réchauffer le palier dans un four. Mais prudence, pour écarter tout risque d’endommager le palier, sa température ne doit pas excéder 110 °C !

L’arbre peut par exemple être refroidi à une température négative dans un congélateur ou dans un freezer. Pour de tels ajustements compliqués, il est préférable de faire appel à un atelier professionnel ou tout au moins à des professionnels.

3.Types de paliers dans l’agriculture

Maintenant que nous avons examiné le problème des plus graves erreurs d’installation de palier, intéressons-nous aux différents types de paliers dans l’agriculture. Actuellement, la plupart des paliers utilisés sont des paliers à roulements. Toutefois, de nombreux secteurs utilisent encore des paliers lisses.

Les rouleaux packer et suiveurs d’anciennes générations comprennent plus d’un palier qualifié d’exotique, par exemple avec une douille de guidage en bois dur ou aussi en plastique. Les agitateurs et mélangeurs fonctionnent souvent avec des paliers lisses, car tous les avantages de cette technique s’appliquent ici.

3.1 L’Agri-Hub

Les Agri-Hubs sont désormais incontournables en agriculture moderne, d’autant plus depuis que les disques sont de plus en plus équipés de suspensions indépendantes. Ils se composent d’un boîtier qui sur un côté se transforme en une bride avec des alésages et duquel un tourillon d’arbre sort de l’autre côté. L’arbre a en règle générale une géométrie d’épaulement spéciale avec un méplat. Celui-ci doit empêcher le patinage de l’arbre dans le logement de la suspension. L’arbre est fileté derrière l’épaulement pour la fixation par un écrou derrière le logement.

Les hubs utilisent des roulements à billes obliques ou à rouleaux coniques. Compte tenu de leur construction, ces roulements résistent aux forces axiales aussi bien que coaxiales. Les Agri-hubs sont robustes et la plupart du temps sans entretien. Selon le fabricant, ils sont plus ou moins bien hermétiques. Lors de l’achat, l’utilisateur doit se soucier du milieu dans lequel le hub va travailler. S’ils sont utilisés avec du lisier, il est judicieux de choisir un hub avec un joint d’étanchéité conçu pour cette application.

Les joints d’étanchéité standards des fabricants ne sont généralement pas utilisables en milieu agressif, ce qui provoque la défaillance du palier après une courte période de travail. Mais cette technique ne s’est pas uniquement imposée sur les seules herses à disques. Les coutres de coupe, coutres circulaires, disques butteurs et les autres disques, y compris les disques guidés en oblique par rapport à la direction de déplacement, peuvent être montés sur paliers. Comme le choix de disques disponibles sur le marché est particulièrement vaste, les diamètres de perçage et d’alésage sont toujours différents et il peut s’avérer parfois difficile de trouver en deuxième monte un hub adapté à la machine.

Certains revendeurs de pièces détachées agricoles proposent au client un service de perçage des agri-hubs. Dans ce cas, le hub est adapté aux souhaits du client et le diamètre de perçage est correct. Cette variante est souvent la plus économique et la plus simple, car ici, elle garantit une parfaite adéquation et, dans cette version, les paliers sont généralement de très haute qualité.

3.2 Palier à bride/autoaligneur

Le palier à bride ou autoaligneur se rencontre fréquemment dans les suspensions de rouleaux packers des cultivateurs et des charrues. Le boîtier du palier est de forme carrée ou ovale et, selon la version, doté de 2 ou 4 alésages percés dans le sens de l’axe. Il est fréquent que la bague extérieure du palier à roulements soit conique. Elle sert de sécurité anti-glissement.

En règle générale, le palier à roulements est basculé à 90° de l’axe de rotation et inséré dans le boîtier. Il est ensuite rebasculé dans le sens de l’axe dans la paroi concave du boîtier et ne peut donc plus glisser hors de son logement. La construction est simple. Dans ce cas, les paliers à roulements sont étanches des deux côtés afin de prévenir tout risque d’infiltration de poussière entre les roulements. La forme la plus plébiscitée est ici le roulement à billes rainuré.

3.3 La chaise-palier

Les chaises-paliers ont une construction similaire à celle du palier à bride. La grande différence réside dans la disposition du palier. Ces types de paliers ne comprennent que deux alésages et le palier est orienté coaxialement vers le boulonnage. D’où la désignation de chaise-palier.

Cette technique de palier est également utilisée sur les rouleaux suiveurs, mais l’est aussi fréquemment sur les arracheuses de pommes de terre pour l’entraînement des bandes et des rouleaux de guidage. Comme pour les paliers à bride, il faut ici veiller au maintien permanent d’un ajustement serré de la bague intérieure, car il s’agit de l’élément rotatif.

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3.4 Palier pour arbre carré

Ce type de palier se compose d’un boîtier ouvert des deux côtés dans lequel deux roulements à rouleaux coniques sont montés en sens opposé sur un arbre creux. Le boîtier comprend en son centre un épaulement qui détermine la position du palier dans le boîtier. Les côtés du boîtier sont fermés par un couvercle, duquel dépasse l’arbre creux. Lors de la pose, les brides peuvent être placées de part et d’autre de l’arbre creux, représentant la géométrie de raccordement des outils de travail. Ces paliers sont ensuite serrés avec les outils de travail sur un arbre à section carrée. L’avantage de ce système est que l’arbre sert finalement au serrage des pièces.

Pour cette raison, de nombreux paliers de ce type ont aujourd’hui une géométrie ronde au lieu d’une ouverture carrée. Compte tenu de l’importante généralisation des déchaumeurs à disques compacts à suspension indépendante, les paliers d’arbre carré ont partiellement disparu du marché. Mais on en rencontre encore aujourd’hui. Ils sont toujours utilisés sur les herses rotatives à bêche et sur de nombreux rouleaux suiveurs plus larges, tout comme sur des herses à disques plus grandes ou plus lourdes.

4. Dernières astuces issues de la pratique

Il convient en conclusion d’ajouter que la qualité des paliers n’est pas toujours en adéquation avec le prix. Bien sûr, il existe des assemblages de paliers de très haute qualité produits par des fabricants renommés tels que SKF, FAG, INA ou Schäffer, mais il n’est pas toujours nécessaire de recourir à un coûteux modèle de marque pour remplir la fonction.

Quelques fabricants à ne pas négliger se sont établis sur le marché des paliers à usage agricole et évoluent uniquement sur ce secteur en concentrant spécifiquement leurs gammes de produits sur ce domaine d’utilisation. Parfois, des paliers venus d’Europe de l’Est peuvent s’avérer aussi robustes et solides que ceux de marques d’Europe du Nord. En fait, ces paliers sont utilisés dans les conditions les plus draconiennes des grands kolkhozes de Biélorussie et d’Ukraine. Le seul bémol qui s’oppose parfois à l’adoption de ces paliers est le risque d’inadéquation des filetages. Mais dans un cas pareil, les vis et écrous sont fournis par le fabricant, de sorte qu’il est presque toujours possible de les utiliser.

En fin de compte, un avis issu de ma propre expérience : si vous avez équipé votre parc d’une nouvelle machine, il convient de la lubrifier soigneusement avant la première utilisation, car il est fréquent que pour des raisons de coûts, les fabricants ne remplissent pas ou remplissent peu de graisse les boîtiers de paliers, de sorte que sans lubrification complémentaire, il faut s’attendre à une usure prématurée.

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