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Tolérances de désalignement et de faux-rond
Erreurs de déport et de faux-rond de l'arbre
Comme toutes les pièces mécaniques, les arbres sont soumis à des tolérances de fabrication et d'assemblage qui ne peuvent généralement pas être entièrement éliminées, même avec des mesures techniques approfondies. Si ces écarts ne sont pas pris en compte dans la conception, cela peut entraîner des vibrations, des bruits de fonctionnement et une usure ou des dommages aux arbres et à leurs roulements. Les accouplements appropriés sont non seulement capables de compenser efficacement les défauts d'alignement et les erreurs de faux-rond, mais ils simplifient également considérablement le processus d'assemblage, réduisant ainsi la main-d'œuvre globale nécessaire. Les défauts d'alignement et de concentricité des arbres peuvent être de nature variable et doivent toujours être pris en compte lors du choix de l'accouplement approprié.
Erreur : Radiale
Les axes des arbres sont en fait parallèles, mais ils sont décalés latéralement et ne sont pas alignés.
Erreur : angle
Les axes des arbres ne sont pas situés dans le même plan, mais se rejoignent selon un certain angle.
Erreur : Axiale
Les arbres se déplacent axialement le long de l'axe de rotation.
Erreur : faux-rond
Les arbres se déplacent radialement hors du centre de l'axe de rotation.
Utilisations et applications, types d'accouplement
Les applications des accouplements peuvent généralement être divisées en deux catégories.
Contrôle de mouvement
Le mouvement de rotation est transmis avec une très grande précision et exactitude pour les applications de contrôle de position et de mouvement. Cela nécessite un type d'accouplement présentant une rigidité torsionnelle élevée et un jeu nul dans le sens de la rotation. Les applications typiques comprennent : les servomoteurs et les moteurs pas à pas pour les axes linéaires, les robots industriels, les bancs d'essai, etc.
Transmission du couple et de la puissance
Pour la transmission du couple et de la puissance, l'accent est mis sur la transmission pure de la force. Cela nécessite des accouplements capables de supporter des couples élevés et des charges lourdes tout en fonctionnant de manière fiable dans des conditions difficiles. Les applications typiques comprennent : les systèmes de convoyage, les pompes et les agitateurs, les machines d'emballage, etc.
Accouplements à soufflet et accouplements à poutre
Les accouplements à soufflet métallique offrent une grande rigidité en torsion. Ils sont donc parfaits pour les mouvements précis et contrôlés.
Les accouplements à poutre ont une rigidité en torsion inférieure à celle des accouplements à soufflet, mais ils peuvent compenser des désalignements d'arbres plus importants.
Accouplements à mâchoires en élastomère et accouplements Oldham
Les accouplements à mâchoires en élastomère sont conçus pour transmettre un couple élevé et peuvent être utilisés dans toutes sortes d'applications.
Les accouplements Oldham transmettent moins de couple, mais peuvent compenser des désalignements d'arbres plus importants.
Informations relatives au montage
Profondeur d'insertion de l'arbre
Pour une fixation correcte des moyeux d'accouplement, l'arbre doit être installé conformément à la profondeur d'insertion recommandée l2. La profondeur d'insertion l2 est indiquée dans la fiche technique de l'accouplement concerné.
Si la profondeur d'insertion est trop faible, l'arbre risque de sortir de l'accouplement ou le moyeu de serrage peut se casser. Si l'arbre est inséré trop profondément, cela peut provoquer des interférences au sein de l'accouplement et entraîner des dommages.
Compensation du décalage de l'arbre
Comme toutes les pièces mécaniques, les arbres sont soumis à des tolérances de fabrication et d'assemblage qui ne peuvent généralement pas être entièrement éliminées, même avec des mesures techniques importantes. Les accouplements peuvent compenser les désalignements qui en résultent tout en assurant la transmission du couple nécessaire.
Toutefois, si les désalignements dépassent les valeurs admissibles, cela provoquera des vibrations qui peuvent rapidement réduire la durée de vie de l'accouplement. C'est pourquoi le décalage réel de l'arbre ne doit jamais dépasser les valeurs admissibles spécifiées.
Les valeurs de décalage admissibles des arbres indiquées dans la fiche technique standard ne tiennent compte que du désalignement latéral, angulaire ou axial. En cas de désalignements combinés comprenant deux ou plusieurs erreurs, chaque valeur admissible est réduite à la moitié de la valeur spécifiée dans la fiche technique standard.
En général, il est recommandé de limiter les désalignements à un tiers maximum de la valeur admissible indiquée dans la fiche technique. En effet, le désalignement des arbres ne se produit pas seulement lors du montage, mais il se développe souvent pendant le fonctionnement en raison des vibrations, de la dilatation thermique ou de l'usure des roulements.
Fixation arbre-moyeu
Il convient de choisir le type de fixation approprié afin de garantir un montage simple et fiable du moyeu d'accouplement sur l'arbre. Les types de fixation arbre-moyeu suivants sont disponibles :
Moyeu de serrage
La fixation à l'aide de moyeux de serrage est entièrement non positive grâce à la réduction de la hauteur de fente à l'aide de vis à tête cylindrique. Dans ce type de modèle, le moyeu d'accouplement est fixé de manière simple et sûre avec une force de serrage élevée, sans endommager la surface des arbres.
Vis sans tête
Lorsqu'elles sont utilisées pour la fixation, les vis sans tête sont insérées radialement afin de créer une liaison positive et non positive avec la surface de l'arbre. Des trous d'alignement percés dans le diamètre de montage permettent de positionner le moyeu d'accouplement avec précision. Cela permet également d'éviter d'endommager le point de serrage.
Combinaison avec rainure de clavette
La combinaison d'une fixation par vis sans tête ou moyeu de serrage avec des clavettes empêche tout glissement tout en garantissant un positionnement angulaire précis des arbres. Ce type de fixation assure également une transmission maximale du couple.
Informations techniques / Définition des termes
Couple que l'accouplement peut transmettre en continu. Cette valeur tient compte des fluctuations de charge pendant le fonctionnement, de sorte qu'aucune réduction du couple nominal n'est nécessaire lors du choix de l'accouplement (à l'exception des accouplements à glissement transversal). L'accouplement doit être choisi de manière à ce que le couple de charge généré pendant le fonctionnement continu ne dépasse pas le couple nominal.
Le couple que l'accouplement peut transmettre à court terme.
La vitesse maximale de l'accouplement d'arbre a été calculée sur la base d'une vitesse circonférentielle de 33 m/s. Des essais ont confirmé qu'à cette vitesse, l'accouplement d'arbre n'est pas endommagé.
Spécifie l'inertie ou la résistance à la rotation de l'accouplement d'arbre lorsqu'il tourne autour de son propre axe. Plus le moment d'inertie est faible, plus le couple de charge est faible lorsque le moteur démarre et s'arrête.
La rigidité torsionnelle statique indique de combien de degrés un accouplement d'arbre se tord en fonction du couple appliqué. Généralement, la rigidité torsionnelle est exprimée en couple par radian (Nm/rad). Pour faciliter la conception, la rigidité torsionnelle peut également être convertie en degrés par Nm.
Dans ce cas, la formule suivante s'applique :
2π rad = 360° → 1 rad = 360°/2π = 180°/π ≈ 57,3°.
Exemple :
Accouplement d'arbre avec une rigidité en torsion de 500 Nm/rad = 500 Nm/57,3° → réciproque 57,3°/500 Nm ≈ 0,1146°/1 Nm
Le couple de glissement désigne le couple auquel l'arbre commence à glisser hors du moyeu de serrage. Cela suppose que le moyeu de serrage a été installé avec le couple de serrage spécifié.
Les valeurs de couple de glissement indiquées dans le tableau ont été obtenues à partir d'essais expérimentaux. Elles sont basées sur une tolérance d'arbre de h7, une dureté d'arbre de 34 à 40 HRC et le couple de serrage du moyeu de serrage indiqué dans le tableau.
Le couple de charge doit être inférieur au couple de glissement pour lequel l'accouplement est conçu. Il faut également tenir compte du fait que les couples de glissement indiqués dans le tableau sont inférieurs aux valeurs de couple maximal indiquées. Si aucun couple de glissement n'est spécifié, le couple maximal peut être atteint.
Comme le couple de glissement varie en fonction des conditions de fonctionnement, l'adéquation de l'accouplement sélectionné doit être testée dans des conditions réelles.
Si la température ambiante est supérieure à 86 °F (30 °C), le couple nominal et le couple maximal doivent être ajustés à l'aide des facteurs de correction de température.
Les diagrammes montrent la variation de la rigidité torsionnelle statique dans la plage de températures de fonctionnement admissibles, en supposant que la rigidité torsionnelle statique
à 20 °C (68 °F) est de 100 %. La rigidité torsionnelle des accouplements diminue lorsque la température augmente.
Lorsque les extrémités des arbres sont installées dans des configurations excentriques, l'accouplement tente constamment de revenir à sa position neutre. La force qui en résulte est appelée force de rappel.
Si les accouplements sont installés avec l'excentricité la plus faible possible, les forces de rappel qui en résultent sont plus faibles. Cela réduit également la force agissant sur le palier d'arbre.
The graphiques show the relationship between the force and the eccentricity.
Si l'accouplement est sous pression, soumis à une charge de compression dans le sens axial, il tendra à revenir à sa position neutre. La force qui s'oppose à la force de compression est appelée force de rappel.
La réduction de la compression agissant sur un accouplement entraîne une diminution de la force de rappel et une réduction de la force exercée dans le sens axial. Ceci doit toujours être pris en compte lors du dimensionnement de l'accouplement.
Les graphiques montrent la relation entre la force et la compression.