Les accouplements

Sciences de l’ingénieur

Les accouplements Lycée Joseph Fourier Auxerre

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LES ACCOUPLEMENTS

I FONCTION GLOBALE : Les accouplements sont des organes de transmission permettant de transmettre la puissance mécanique en rotation entre deux arbres sensiblement alignés, sans modification de la fréquence de rotation de l’ensemble et d’une manière permanente. La position relative des arbres à accoupler est donc une contrainte déterminante dans le choix des accouplements. Quatre déplacements relatifs des arbres sont répertoriés par la norme NF-E 22-611 :

Il existe plusieurs classifications des accouplements :

Les accouplements rigides → la liaison est rigide. Les accouplements flexibles → la liaison n’est rigide qu’en rotation. Les accouplements élastiques → la liaison est élastique.

II LES ACCOUPLEMENTS RIGIDES :

1) Fonction globale :

Permettre la transmission de puissance en rotation, d’une manière permanente, entre deux arbres parfaitement alignés (et le restant lors du fonctionnement), sans modification de la fréquence de rotation de l’ensemble.

2) Principaux types d’accouplements rigides :

2.1) Les accouplements à douilles :

Les extrémités des deux arbres sont ajustées dans l’alésage d’une douille en fonte ou en acier. La liaison arbre-douille est complétée par un goupillage pour les faibles puissances ou par un clavetage forcé.

Goupille assurantl’encastremententre l’arbre et ladouille

Deux méplatsAssurant la liaison enrotation entre les arbres

Goupille assurantl’encastremententre l’arbre et ladouille

Une goupille dans undégagement oblongassurant la liaison enrotation entre les arbres

douille


Exemple d’accouplement rigide avec clavetage forcé : Dans ce type de manchon, la douille est simplement rendue solidaire de chaque arbre, à l’aide d’une clavette à talon.

Inconvénients Avantages Le centrage relatif des deux arbres n’est

assuré que s’ils ont rigoureusement le même diamètre,

Mauvais équilibrage dû au talon, Le désaccouplement et le décalage radial

de l’un des arbres ne sont possibles que si l’autre peut recevoir la totalité de la douille

Montage et démontage rendu difficiles par la présence des clavettes à talon.

Simplicité et faible prix Grande résistance, Très tolérant en ce qui concerne le

positionnement axial relatif des deux arbres et de la douille.

2.2) les accouplements à coquilles :

Il se compose de deux coquilles pressées sur deux bouts d’arbres à l’aide de boulons. L’entraînement en rotation se fait par adhérence ; un clavetage peut accroître la sécurité.

Inconvénients Avantages Mauvais équilibrage si les coquilles sont

des pièces de fonderie. L’accouplement n’est correct que si les

arbres sont rigoureusement de même diamètre.

Montage, démontage et décalage radial des arbres très faciles,

Très tolérant en ce qui concerne le positionnement axial relatif des deux arbres.

2.3) Accouplements à plateaux :

Les deux plateaux sont encastrés (serrage ou encastrement démontable) sur leur bout d’arbre respectif. Un clavetage peut augmenter le couple transmissible. Les deux plateaux sont mis en position l’un par rapport à l’autre par un appui plan associé à un centrage court. La transmission du couple et le maintien en position respectif des plateaux étant réalisés par des boulons ajustés.

Inconvénients Avantages

Le démontage est très difficile Le désaccouplement ou le démontage de

l’un des arbres nécessite un déplacement axial

Encombrement axial réduit Grande robustesse


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Variante : Accouplement à plateaux centrés par deux demi-bagues :

Pour rendre plus aisé le démontage, les plateaux sont centrés par deux demi-bagues. Cette conception permet de démonter l’arbre sans nécessité son déplacement axial.

III LES ACCOUPLEMENTS FLEXIBLES :


Permettre la transmission de puissance en rotation de manière permanente, entre deux arbres sensiblement alignés, sans modification de la fréquence de rotation de l’ensemble et en conservant la rigidité de torsion.

2) Principaux types d’accouplements flexibles :

2.1) les accouplements à denture interne :

Les deux plateaux sont des roues dentées à denture bombée liées complètement aux arbres à accoupler. Ces deux plateaux engrènent avec la denture interne d’un manchon (monobloc ou en deux parties démontables) réalisé en acier ou en polyamide. La combinaison acier/polyamide permet d’obtenir un fonctionnement sans entretien et sans graissage. Par contre les accouplements à dentures et manchons en acier ont besoin de graissage.

Exemple d’utilisation :



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2.2) Les accouplements à membranes :

L’élément flexible est une membrane déformable, rigide en torsion. Cette membrane est fabriquée en tôle d’acier ou en matière plastique. L’accouplement est composé de deux flasques et d’une ou plusieurs membranes disposées à la demande et liées par une vis aux deux flasques. La construction est modulaire, ce qui réduit le prix de revient de ces accouplements.

La flexibilité des membranes donne à cet accouplement les seules élasticités axiale et surtout conique (angulaire).

Cette membrane annulaire en acier et ici percée de six trous. Trois trous placés à 120 ° permettront d’établir la liaison avec un flasque quant aux trois autres, ils permettront d’établir la liaison avec l’autre flasque.

2.3) Accouplement à chaîne :

Chacun des plateaux forme un pignon denté. La liaison entre les deux plateaux est assurée par une chaîne double en Nylon ou en acier (dans le cas de l’acier le graissage est obligatoire).



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IV LES ACCOUPLEMENTS ELASTIQUES :


Permettre la transmission de puissance en rotation, d’une manière permanente, entre deux arbres sensiblement alignés, sans modification de la fréquence de rotation de l’ensemble, et en régularisant les variations de couple.

2) Principe de fonctionnement :

L’élément élastique est interposé entre deux plateaux liés respectivement aux deux arbres à accoupler. La déformation de l’élément élastique compense les défauts d’alignement dus aux imperfections de montage, régularise le couple moteur en absorbant les surcharges instantanées, amortit les vibrations et assure la souplesse au démarrage. L’élément élastique peut-être monobloc ou constitué de plusieurs plots. Les matériaux généralement employés pour la fabrication des éléments élastiques sont :

Caoutchouc synthétique ou naturel, Elastomère ou polyamides Ressorts métalliques à flexibilité variable.

Le comportement d’un accouplement élastique est en outre conditionné par le type de charge agissant sur l’élément élastique : l’effort de compression, l’effort de cisaillement, l’effort de traction. On sait que le caoutchouc et ses dérivées peuvent supporter des contraintes de pression beaucoup plus importantes que celle de cisaillement ou de traction :

Pour le même couple de torsion, l’accouplement élastique le plus intéressant est celui dont les éléments élastiques travaillent à la pression. Toutefois, ces formes de réalisation sont relativement peu élastiques.

De meilleures caractéristiques sont obtenues au moyen d’éléments élastiques soumis au cisaillement, cependant, leurs gabarits sont relativement grands, étant donné les valeurs réduites de contraintes de cisaillement admissibles.

Quant aux accouplements où les éléments élastiques sont soumis à une contrainte de traction présentent des caractéristiques particulièrement intéressantes mais leur prix est relativement élevé.

3) Principaux types d’accouplements élastiques :

3.1) les accouplements à éléments élastiques soumis à la pression :

Ces types d’accouplements ne sont pas destinés à corriger les défauts d’alignement des arbres, mais seulement à compenser leurs déplacements axiaux, et à amortir les chocs dans la transmission : leur utilisation pour relier des arbres non alignés a pour effet l’usure rapide des tampons élastiques et l’apparition des forces supplémentaires sur les arbres et leurs paliers.

Exemples :Manchon SEGOR SOUPLEX :

Chaque plateau possède quatre bras radiaux, laissant entre eux des alvéoles prismatiques dans lesquels sont placés les blocs élastiques.

De nombreux modèles analogues existent dans le commerce, qui utilisent blocs élastiques ayant une autre forme. Les blocs sphériques, en particulier, donnent, s'ils sont logés entre deux surfaces planes, une excellente progressivité de la déformation.



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Accouplement PAULSTRA MPP

La conception de l’accouplement MPP lui confère les propriétés suivantes : · Montage par emboîtement, · Forme cylindrique compacte sans aspérité ni saillies, · Travail de l’élément élastique en compression, · Sécurité positive, · Plage d’utilisation - 30°C à + 70°C en régime continu. Avantages : · Encombrement réduit, · Simplicité d’utilisation. Recommandation : · Il est recommandé de ne pas soumettre l’accouplement à des tractions axiales qui risqueraient de faire glisser l’élément élastique des doigts d’entraînement des manchons.

Accouplement PAULSTRA JUBOFLEX :

Il se compose de deux moyeux ayant chacun trois bras radiaux. Un anneau de caoutchouc de

forme hexagonale assure la liaison élastique. Cet anneau est soumis, lors du montage, à une précontrainte de compression telle que le caoutchouc ne pourra jamais subir une contrainte de traction. Il en résulte une grande sécurité d’emploi et une très bonne résistance aux déformations alternées. Ce type d’accouplement à une très importante élasticité torsionnelle, axiale et conique ; son élasticité radiale est un peu moins

grande.



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3.2) Les accouplements à éléments élastiques soumis au cisaillement : Ce type d’accouplement est utilisé pour les transmissions où le couple de rotation est pulsatoire. Les applications typiques se trouvent dans les transports, la métallurgie et la grosse construction mécanique.

Exemples :

Manchon Comelor : Les blocs élastiques sont des cylindres de caoutchouc. Chacun des douze blocs est logé pour moitié dans l’un des douze évidements demi-cylindriques de l’un et de l’autre plateau.

Manchon Colombes Flexima.

Les blocs D (caoutchouc entoilé) sont appuyés constamment sur les couronnes A et B de l’un des plateaux. La couronne C, appartenant au second plateau, s’appuie au milieu de la longueur du bloc.



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3.3) Les accouplements à éléments élastiques soumis à la traction :

Exemples : Manchon Raffard à bracelets caoutchouc

Les rayons de perçage des trous de broches sont très différents, de sorte qu’au repos les bracelets sont dans une position radiale. Cette disposition peut faire craindre parfois une souplesse excessive.

Manchon à courroie sans fin :

Une courroie sans fin passe sur des broches fixées alternativement sur les deux plateaux.

3.4) Autres accouplements élastiques :

Manchon Flexacier Citroën.

La surface latérale de chacun des deux plateaux 1 et 2 est creusée de rainures longitudinales dont l'espacement régulier est réalisé avec un très grand soin. Ces rainures s'évasent sur les faces des plateaux placées vis-à-vis. Une lame sans fin d'acier spécial 3, passe successivement dans toutes les rainures (dans les plus gros modèles - jusqu'à 4 m de diamètre - il y a deux ou même trois lames). Un boîtier en tôle 4 bourré de graisse protège rainures et ressort. Son étanchéité est obtenue par des joints en caoutchouc synthétique

5.



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Le couple transmis est équilibré par la déformation élastique de la lame. Celle-ci constitue un ressort à flexibilité variable puisque les points d'appui sur les plateaux se rapprochent au fur et à mesure que la déformation augmente. Un tel manchon est particulièrement apte à absorber les chocs. Les modèles commercialisés peuvent transmettre des moments allant jusqu'à 200 000 N.m à faible vitesse.

Manchon Périflex :

La figure suivante montre un accouplement où l’élément élastique sous forme d’un bandage torique est muni d’une armature composée de couches de tissu de coton ou de viscose, interposées entre celles de caoutchouc. L’armature du bandage est enrobée de caoutchouc vulcanisé qui forme avec elle un tout inséparable. Le bandage torique peut contenir entre deux et quatorze couches de tissus,

suivant l’importance du couple à transmettre.

1 revêtement en caoutchouc 2 Armature formée de couches de tissu 3 Fil en acier

V ANNEXE :

Type Constructeur Adresse Rigide : A coquille A plateau

Engins Mécaniques Segor

SEGOR : Beurey s/Saulx 55 000 Bar le Duc

Flexibles : A denture Posiflex A lamelles Posimin

A chaîne

Posiva-Tschan Sedis

POSIVA 198 avenue Franklin Roosevelt 69 516 VAULX EN VELIN Cedex Tel : 04 72 81 25 55 Fax : 04 72 81 25 45 SEDIS SA 35, Rue des Bas Trevois - BP 104 10003 Troyes Cedex (France) Tel: 33 - (0)3 25 76 29 50 Fax: 33 - (0)3 25 80 31 62

Elastiques : MPP Juboflex

Flexacier

Periflex

Paulstra Citroën Stromag

PAULSTRA 61, rue Aufan 92305 Levallois Perret Tel : 0140895331 STROMAG www.stromag.com Zone Industrielle Rue Denis Papin BP 419 57204 SARREGUEMINES Cedex Tél. : 03 87 95 25 43 Fax : 03 87 95 45 43

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