Fonction Transmettre – Transmission de puissance (Accouplements)
1) Rôle des accouplements
Un accouplement relie deux arbres pour transmettre le couple et la vitesse. Selon la technologie, il peut tolérer des désalignements (axial, radial, angulaire), amortir les chocs, filtrer les vibrations, ou au contraire offrir une rigidité torsionnelle élevée.
- Dimensionnement (pédagogique) : \(C_{req} = \dfrac{9550\,P[\text{kW}]}{n[\text{tr/min}]}\times K_s\) (N·m), avec facteur de service \(K_s\).
- À vérifier ensuite : désalignements admissibles, vitesse max, équilibrage, ambiance (T°, huile/poussières).
2) Familles d’accouplements
| Famille | Exemples | Avantages | Limites | Désalignements typ. |
|---|---|---|---|---|
| Rigides | Manchon, manchon vissé | Compacts, sans jeu | Aucun défaut toléré | 0 – 0 – 0 |
| Élastiques | Mâchoires + insert, Oldham | Amortissent, tolèrent défauts | Couple limité, T° | Ax: ±1–2 mm, Rad: 0.2–0.5 mm, Ang: 0.5–2° |
| Membrane / soufflet | Disque, soufflet inox | Précis, grande vitesse | Sensibles chocs | Ax: ±0.5–1, Rad: 0.1–0.3, Ang: 0.5–1.5° |
| À denture | Double denture lubrifiée | Couple élevé | Lubrification, jeu | Ax: ±2–3, Rad: 0.5–1, Ang: 1–2° |
| Sécurité | Limiteur, embrayage | Protège la chaîne | Glissement/découplage | — |
3) Animation — Transmission + désalignement
4) Simulateur A — Dimensionnement (couple requis)
\(C_{req} = 9550\,P/n \times K_s\). Choisis ensuite une famille & une taille avec marge.
| \(C_{req}\) (N·m) | Élastique — taille conseillée | Membrane — taille conseillée | Denture — taille conseillée |
|---|---|---|---|
| — | — | — | — |
5) Simulateur B — Désalignements admissibles
| Capacité Ax (mm) | Capacité Rad (mm) | Capacité Ang (°) | Verdict |
|---|---|---|---|
| — | — | — | — |
6) Simulateur C — Rigidité torsionnelle & résonance
Modèle 2 inerties \(J_1, J_2\) reliées par une raideur \(k_t\): \(\omega_n=\sqrt{k_t(1/J_1+1/J_2)}\), \(f_n=\omega_n/(2\pi)\).
| \(f_n\) (Hz) | Vitesse équiv. (tr/min) | Rapport \(n/n_n\) | Commentaire |
|---|---|---|---|
| — | — | — | — |
7) Exemples guidés
Ex1 — \(P=3\) kW à 960 tr/min, \(K_s=1{,}8\) ⇒ \(C_{req}\approx 53{,}7\) N·m. Choisir un élastique \(C_{nom}\ge 65\) N·m.
Ex2 — Défauts Ax 0,5 mm, Rad 0,3 mm, Ang 1,5° : un Oldham ou mâchoires convient ; un rigide est inadapté.
Ex3 — \(J_1=0{,}01\), \(J_2=0{,}04\) kg·m², \(k_t=12000\) ⇒ utiliser le simulateur et éviter ±20 % autour de \(n_n\).
8) Exercices (10) + solutions
1 — Couple requis
\(P=5\) kW, \(n=1450\) tr/min, \(K_s=1{,}6\) ⇒ \(C_{req}\) ?
\(C_{req}=9550·5/1450·1.6≈52{,}7\) N·m.
2 — Marge de sécurité
Pourquoi impose-t-on \(C_{nom}\ge 1{,}2\,C_{req}\) ?
Pour couvrir pics de charge, tolérances, vieillissement.
3 — Choix de famille
Grande vitesse, précision, défauts modérés : quel type ?
Membrane/soufflet (rigide torsionnel, sans jeu).
4 — Désalignements
Un rigide supporte-t-il 0,3 mm radial ?
Non, exige alignement quasi parfait.
5 — Oldham
Quel défaut l’Oldham gère très bien ?
Le défaut radial (translation).
6 — Résonance
Si \(n\) ≈ \(n_n\), que risque-t-on ?
Amplification vibratoire, fatigue/rupture.
7 — Température
Impact d’une haute T° sur un élastomère ?
Baisse de raideur, vieillissement ; réduire charge et vérifier plage.
8 — Sécurité
Chaîne fragile : quel accouplement ?
Limiteur de couple ou embrayage à friction.
9 — Équilibrage
Pourquoi équilibrer à grande vitesse ?
Réduit forces centrifuges → vibrations/usure paliers.
10 — Montage
Deux bonnes pratiques au montage ?
Alignement comparateurs/laser ; serrage au couple ; clavette/goupilles adaptées.
9) Récapitulatif
- \(C_{req}=9550 P/n \times K_s\).
- Choisir la famille selon couple, vitesse, désalignements, rigidité/jeu.
- Vérifier résonance torsionnelle et équilibrage à grande vitesse.
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