Les accouplements d'arbres assurent la liaison entre les arbres moteurs et les arbres asservis afin de transmettre un mouvement rotatif ou des couples de rotation. Par exemple, les arbres de moteurs et les arbres asservis sont ainsi combinés en une seule unité d'entraînement.
Outre leur fonction première de transmission des couples de rotation, les accouplements d'arbres remplissent d'autres tâches essentielles :
- compensation des désalignements d’arbres et des défauts d’alignement
- absorber les défauts de concentricité et les mouvements axiaux
- amortissement des vibrations et chocs
Les accouplements d'arbres sont utilisés dans les domaines d'application les plus divers. L'éventail va des entraînements simples aux applications complexes de commande, de régulation et de mesure.
Les arbres, comme tous les composants mécaniques, sont soumis à des tolérances de fabrication ou de montage qui, en règle générale, ne peuvent pas être totalement éliminées, même au prix d’importants efforts techniques.
Si ces écarts ne sont pas pris en compte lors de la construction, l’on va faire face à des vibrations, des bruits de fonctionnement, une usure ou des endommagements aux arbres et à leurs roulements.
Les accouplements d'arbre appropriés sont non seulement en mesure de compenser efficacement les désalignements et les défauts de fonctionnement, mais ils simplifient aussi considérablement le montage en réduisent de la sorte le total des dépenses.
Le décalage de l'arbre et les défauts de fonctionnement peuvent être plus ou moins prononcés et doivent absolument être pris en compte lors du choix de l'accouplement d'arbre approprié.
Les arbres, comme tous les composants mécaniques, sont soumis à des tolérances de fabrication ou de montage qui, en règle générale, ne peuvent pas être totalement éliminées, même au prix d’importants efforts techniques. Les accouplements d'arbres peuvent compenser ces défauts d'alignement tout en transmettant le couple de rotation nécessaire.
Toutefois, si les défauts d'alignement dépassent les valeurs autorisées, des vibrations peuvent se produire, ce qui peut rapidement réduire la durée de vie de l'accouplement d'arbre. C'est la raison pour laquelle le désalignement réel de l'arbre ne doit en aucun cas être supérieur aux valeurs admissibles indiquées.
Les valeurs de désalignement d'arbre admissibles indiquées dans la feuille de normes ne tiennent compte que des désalignements radiaux, angulaires ou axiaux. En cas de défauts d'alignement comportant deux défauts ou plus, chaque valeur admissible se réduit à la moitié de la valeur indiquée sur la feuille de normes.
En général l’on recommande de limiter les défauts d'alignement à un tiers maximum de la valeur admissible sur la feuille de normes. En effet, les défauts d'alignement des arbres ne se produisent pas uniquement lors du montage, mais souvent en fonctionnement, par exemple à la suite de vibrations, de dilatation thermique ou d'usure des paliers.
Couple de rotation nominal
Le couple de rotation pouvant être transmit en continu par l'accouplement d'arbre. Cette valeur tient compte des variations de charge en fonctionnement, de sorte qu'il ne faut pas réduire le couple de rotation nominal lors de la sélection de l’accouplement d’arbre (à l'exception des accouplements à glissière croisée). L'accouplement d’arbre doit être sélectionné de manière à ce que le couple de charge produit en fonctionnement continu ne dépasse pas le couple de rotation nominal.
Couple de rotation maximal
Le couple de rotation que l'accouplement d'arbre peut transmettre à court terme.
Vitesse de rotation
La vitesse de rotation maximale de l'accouplement d'arbre a été calculée sur la base de la vitesse périphérique de 33 m/s. Des tests ont confirmé qu'à cette vitesse, l'accouplement d'arbre ne va pas être endommagé.
Moment d'inertie (masse rotative)
Indique l’inertie ou la résistance à la rotation de l'accouplement d'arbres lors de la rotation autour de son propre axe. Plus le moment d'inertie est faible, plus le couple de charge est faible au démarrage et à l'arrêt du moteur.
Rigidité en torsion statique
La rigidité en torsion statique indique les degrés en matière de torsion d’un accouplement d’arbre en fonction du couple de rotation introduit. Généralement, la rigidité en torsion est exprimée en couple de rotation par radian (Nm/rad). Afin de faciliter l’interprétation, la rigidité en torsion peut également être convertie en degrés par Nm.
La règle suivante s’applique :
2π rad = 360° → 1 rad = 360°/2π = 180°/π ≈ 57,3°
Exemple :
Accouplement d'arbres avec une rigidité en torsion de 500 Nm/rad = 500 Nm/57,3° → valeur réciproque 57,3°/500 Nm ≈ 0,1146°/1 Nm
Couple de glissement
Le couple de glissement désigne le couple de rotation à partir duquel l’arbre commence à glisser hors du moyeu à blocage. On part du principe que le moyeu à blocage a été monté avec le couple de serrage des vis prescrit.
Les couples de glissement indiqués dans le tableau sont basés sur des séries d'essais. Ces essais sont effectués avec une tolérance d'arbre h7, une dureté de l'arbre 34-40 HRC et le couple de serrage des vis indiqué pour le moyeu à blocage dans le tableau.
Le couple de charge doit être inférieur au couple de glissement sur l'accouplement d'arbre. Il faut également tenir compte du fait que les couples de glissement indiqués dans le tableau sont inférieurs aux couples maximaux indiqués. Si aucun couple de glissement n’est indiqué, le couple de rotation maximal peut alors être atteint.
Comme le couple de glissement varie en fonction des conditions d'utilisation, la compatibilité de l'accouplement d'arbre sélectionné doit être testée dans des conditions réelles.
Facteurs de correction de température
Si la température ambiante est supérieure à 30 °C, le couple de rotation nominal ainsi que le couple de rotation maximal doivent être ajustés en fonction des facteurs de correction en température.
Rigidité en torsion statique et température
Les graphiques montrent la variation de la rigidité en torsion statique dans les limites de la température de fonctionnement admissible, en supposant que la rigidité en torsion statique, lors d’une température de 20 °C, est égale à 100 pour cent. Lorsque la température augmente, la rigidité en torsion des accouplements d'arbres diminue.
Force de rappel - excentricité
Lorsque les extrémités d'arbre sont montées de manière excentrique, l'accouplement d'arbre tente toujours de revenir à sa position de repos. La force qui s'exerce alors est appelée force de rappel.
Si l'on monte les accouplements d'arbres avec une excentricité extrêmement faible, les forces de rappel excentriques sont inférieures.
En outre, la force agissant sur le palier d'arbre est réduite.
Les graphiques montrent la relation entre la force et l'excentricité.
Force de rappel - pression
Si l'accouplement d'arbre est soumis à une compression en direction axiale, c'est-à-dire à une charge de pression, il tend à revenir en position de repos. La force qui s'oppose à la charge de pression est appelée force de rappel.
Plus la compression d'un accouplement d'arbre est faible, plus la force de rappel et la force agissant axialement sont faibles. Il faut absolument en tenir compte lors du dimensionnement de l'accouplement d'arbre.
Les graphiques montrent la relation entre force et compression.
