Accouplements flexibles d'arbre de transmission : comment faire correspondre le type, le couple et le désalignement

Une presse à rouleaux dans une cimenterie et un servo-axe de 200 W sur une ligne de conditionnement sont tous deux décrits comme un accouplement d'arbre d'entraînement flexible. Ce ne sont pas les mêmes composants, et les traiter comme interchangeables est la raison pour laquelle les arbres finissent par être surchargés, les roulements tombent en panne prématurément et une machine fonctionne plus fort qu'elle ne le faisait le jour de sa mise en service.

La réponse courte : choisissez l'accouplement en fonction du désalignement qu'il doit absorber et du couple qu'il doit supporter, puis réduisez le champ en fonction de la vitesse, de la rigidité en torsion, de l'environnement et de la tolérance d'installation. Le prix et la disponibilité en rayon viennent en dernier, une fois ces cinq filtres appliqués.

Trois produits différents se cachent derrière un seul nom

L'expression couvre au moins trois classes de matériel, et chacune échoue pour ses propres raisons.

• Accouplements flexibles à l'intérieur d'une transmission, montés entre un arbre de sortie de boîte de vitesses et l'arbre mené de la machine. Le travail consiste à transmettre le couple tout en tolérant le désalignement résiduel laissé par le tassement des fondations, la croissance thermique ou l'assemblage.
• Arbres de transmission flexibles, c'est-à-dire arbres à cardan ou à cardan. Ceux-ci sont utilisés lorsque les deux extrémités de l'arbre sont éloignées l'une de l'autre ou lorsque l'angle de travail change pendant le fonctionnement, comme dans les broches de broyeur, les arbres d'hélice et les transmissions hors route.
• Accouplements d'arbres de précision sur les axes d'asservissement et de positionnement, éléments courts et rigides en torsion entre un moteur et une vis à billes ou une entrée de boîte de vitesses, où le jeu compte plus que le désalignement.

Si vous vous trompez de classe, aucun dimensionnement minutieux ne sauvera l'installation. Un accouplement à poutre conçu pour une petite charge d'encodeur, installé sur un convoyeur de 30 kW, se fatiguera en quelques semaines car le couple et les charges latérales sont tous deux bien en dehors de son enveloppe de conception.

Comparez les familles avant de comparer les prix

La plupart des arguments de sélection sont en réalité des arguments sur la famille qui correspond à cette obligation. Le tableau ci-dessous est un outil de présélection et non une fiche technique.

Tout ce qui ne figure pas dans le tableau, y compris les conceptions de packs de disques, de chaînes et de grilles, est une variation sur la même logique : un élément flexible, deux moyeux et un ensemble défini de déplacements autorisés.

Entraînements lourds : couple et désalignement vont de pair

Les laminoirs, les palans à grue, les fours rotatifs et les concasseurs partagent un modèle : couple élevé, vitesse modérée et désalignement qui change en fonction de la charge et de la température. Un accouplement à engrenages à tambour à dents couronnées constitue généralement le point de départ car il gère environ 0,5 à 1,5 degrés de désalignement angulaire par engrènement tout en transportant un couple très élevé dans une enveloppe compacte, et parce que la même unité peut être fournie avec une roue ou un disque de frein lorsque la machine doit être arrêtée franchement.

Lorsque le cycle de service contient des pics de chocs fréquents, un accouplement à ressort serpentin fait souvent un meilleur travail. La grille à ressort absorbe le couple maximal qu'un accouplement à engrenages transmettrait directement aux dents, aux clavettes et aux roulements.

Accouplement à engrenages à tambour large RSK-GICL pour charges élevées Accouplement à engrenages à tambour à couple élevé qui s'adapte au déplacement angulaire et radial ; adapté aux entraînements à charge élevée et à grande vitesse où la lubrification et la maintenance sont acceptables. Voir le produit →

Les longues portées et les angles changeants nécessitent un arbre, pas un accouplement

Lorsque la distance entre le conducteur et la machine entraînée est mesurée en mètres, ou lorsque l'angle de travail change pendant le fonctionnement, un accouplement court ne peut pas faire l'affaire. Un seul joint universel ne transmet pas une vitesse constante : la vitesse de sortie fluctue deux fois par tour et la fluctuation augmente avec l'angle du joint. Deux joints disposés de manière à ce que les deux angles soient égaux et que les chapes soient correctement phasées annulent cette fluctuation, c'est pourquoi un arbre à cardan de type double est le choix normal pour les broches de broyeur, les arbres d'hélice et les transmissions de véhicules lourds.

Gardez les deux angles de joint égaux et aussi petits que possible. Quelques degrés de différence entre les deux extrémités suffisent pour produire une impulsion de torsion qui se manifeste sous forme de bruit, d'usure et de fixations desserrées bien avant que quoi que ce soit ne se brise.

Joint universel à grande bride télescopique RSK-SWC BF Joint universel à bride télescopique à grande échelle pour la transmission de puissance à charge élevée, compensant un désalignement angulaire important avec un rendement élevé et une maintenance simple dans les environnements difficiles. Voir le produit →

Axes de servo : la rigidité bat la flexibilité

Sur un axe asservi, les priorités s'inversent. Le couple est modeste mais la précision de position est mesurée en minutes d'arc. L'accouplement nécessite donc une rigidité en torsion élevée, un jeu nul et une faible inertie. Les conceptions à poutre, à soufflet, à diaphragme, à mâchoire et à curseur transversal apparaissent toutes ici, et les différences comptent : un accouplement à soufflet ajoute de la rigidité, un accouplement à mâchoire ajoute de l'amortissement et un accouplement Oldham résout un décalage radial que les autres conceptions ne peuvent pas résoudre. Pour ces axes, la gamme d'accouplements flexibles regroupe les cinq familles par rigidité et désalignement afin que la comparaison reste au sein d'une seule famille de produits.

Accouplement d'arbre de ligne parallèle en alliage d'aluminium à haute rigidité RSK-CPPC Accouplement à poutre en aluminium à haute rigidité pour servomoteurs et moteurs pas à pas, avec serrage sans espace et compensation des déviations radiales, angulaires et axiales. Voir le produit →

Le désalignement est une quantité, pas une opinion

Les fournisseurs publient des valeurs angulaires, radiales et axiales maximales. Considérez ces chiffres comme des limites dans des conditions idéales, et non comme un point de fonctionnement normal. Une règle de terrain applicable consiste à ne pas utiliser plus d'un quart à un tiers de la capacité angulaire nominale, car les forces de réaction des roulements augmentent à peu près proportionnellement à l'angle et l'accouplement est rarement le seul élément flexible du train.

• Le désalignement angulaire est mesuré entre les axes des deux arbres sur la longueur de l'accouplement. Un décalage de 0,1 mm sur une portée de 100 mm équivaut déjà à environ 0,06 degrés.
• Le décalage radial ou parallèle est mieux absorbé par les conceptions Oldham et les pneus ; les accouplements à engrenages et à broches ne tolèrent que de petites valeurs.
• Le mouvement axial est souvent thermique. Un puits en acier de 2 m, à une température de 60 °C au-dessus de la température ambiante, grossit d'environ 1,4 mm, qui doit être absorbé quelque part dans le train.
• Vérifiez l'alignement après l'assemblage, pas avant : mesurez à nouveau une fois que la tuyauterie est connectée et que la machine a chaud au moins une fois.

Quoi envoyer à un fournisseur

Des demandes vagues produisent des accouplements sûrs et surdimensionnés qui coûtent plus cher, pèsent plus et chargent plus fort les roulements. Envoyez ces huit points et la liste restreinte se réduit généralement à un ou deux types :

1. Couple nominal et maximal, ainsi que le facteur de service requis par votre norme d'application.
2. Plage de vitesse, y compris toute condition de survitesse ou de point fixe.
3. Diamètres de l'arbre, détails de la rainure de clavette ou du collier et ajustement requis.
4. Désalignement angulaire, radial et axial maximal attendu après l'alignement.
5. Séparation des extrémités d'arbre et si l'accouplement doit être retiré pour l'entretien des roulements.
6. Environnement : température, huile, poussière, lavage, brouillard salin, zone dangereuse.
7. Niveau d'équilibre et balourd résiduel admissible, si la vitesse est élevée.
8. Qu'il s'agisse d'une roue de frein, d'un disque de frein ou d'un déclencheur de surcharge.

Les risques liés aux achats méritent d’être vérifiés

• La capacité de couple est définie pour un ajustement et une rainure de clavette donnés. Un moyeu à serrage sur un arbre lisse et un moyeu à clavette sur le même arbre ne transmettent pas la même charge.
• Les éléments en élastomère ont un plafond de température. Un accouplement évalué à 80 °C dans une fonderie fonctionnant à 95 °C durcira et perdra son amortissement en quelques mois.
• L'interchangeabilité constitue un risque réel : deux accouplements avec des alésages et des rainures de clavette identiques peuvent avoir des longueurs de moyeu différentes, de sorte que les pièces de rechange peuvent ne pas s'adapter à la protection ou à l'entretoise existante.
• La capacité thermique de la roue de frein doit correspondre à la fonction d'arrêt, et pas seulement au couple nominal de l'accouplement.
• Si l'usine fonctionne selon DIN ou une autre norme nommée, demandez à l'avance le dessin, le certificat de matériau et le dossier d'essai dynamique. Une référence utile pour le type, la norme et la logique de sélection est le guide de sélection des accouplements DIN.

Jiangsu Rokang Heavy Industry Technology fabrique des composants d'entraînement flexibles dans la plupart des familles ci-dessus : accouplements à joint homocinétique à cage à billes, arbres à cardan, accouplements à engrenages à tambour, accouplements à membrane standard et à grande vitesse, accouplements servo, ressorts serpentins, accouplements à haute élasticité pour pneus et marins, ainsi que des ensembles de verrouillage pour les connexions arbre-moyeu sans clé. Les produits de l'entreprise sont exportés vers l'Europe, les États-Unis, la Russie, le Moyen-Orient et l'Inde, et la liste des applications publiée couvre les grues, la métallurgie et le laminage, les mines, la pétrochimie, le textile, les navires militaires et les véhicules ferroviaires.

Envoyez les huit points de données ci-dessus avec votre demande, et la réponse qui revient devrait être un type, une taille et un dessin, pas simplement un prix.