Les accouplements
Cours Chapitre n 1 : Les accouplements
1
1. Fonction technique:
Les accouplements permanents sont des organes m caniques, destin s r unir, de mani re
p
permanente, deux arbres plac s bout bout comportant ventuellement des d fauts dalignement.
p
p
g
,
Cours Chapitre n 1 : Les accouplements
2
i
2. D termination des accouplements:
Le choix de laccouplement est fonction de:
"Le couple maximal transmettre
"La vitesse de rotation maximale
L
l
i
"La nature des d fauts dalignement des deux arbres
"Les caract ristiques du moteur et du r cepteur et des conditions de fonctionnement (fr quence de d marrages,
chocs et vibrations, temp rature de service, &)
"Lencombrement
t
b
L
d
i
Cours Chapitre n 1 : Les accouplements
3
2.1 D fauts dalignement
Remarque:q
Pour une premi re installation, le d salignement en marche vaut de deux trois fois la valeur sp cifi e au
montage.
2.2 Couple maximal transmettre
Mnom est le couple nominal ( en r gime permanent) transmis par laccouplement qui vaut :
Mmax = Ks . Mnom
o
M
nom
=
P
m
m
avec
Pm est la puissance du moteur
m est la vitesse angulaire de larbre moteur en r gime permanent
K est un coefficient de service qui varie entre 1 et 4 selon les caract ristiques du moteur
Ks est un coefficient de service qui varie entre 1 et 4 selon les caract ristiques du moteur,
les caract ristiques du r cepteur et les conditions de fonctionnement
Cours Chapitre n 1 : Les accouplements
4
D termination du facteur de service Ks par le calcul
"P riode de d marrage (sans couple r sistant)
Si le d marrage seffectue sans couple r sistant, le moment de torsion est d pens totalement
l
la mise en vitesse du syst me.
l d
ff
d
d
l
l
"P riode de d marrage (avec couple r sistant)
D termination approch e du facteur de service Ks par un abaque
Cours Chapitre n 1 : Les accouplements
5
3. Diff rents types daccouplement
Cours Chapitre n 1 : Les accouplements
6
3.1 Les accouplements rigides
" Ils transmettent dun arbre lautre toutes les composantes du torseur des actions m caniques
(Mx , My , Mz , Rx , Ry et Rz).
" Afin de compenser au maximum les forces suppl mentaires ( sauf le moment de torsion), ces
accouplements seront plac s pr s des paliers des arbres.
" Ils exigent un alignement parfait entre les deux arbres.
Manchon
douille
Manchon coquilles
boulonn es
Manchon plateaux
Manchon ࠠfrettes
Cours Chapitre n 1 : Les accouplements
7
3.1.1 Les manchons douille
Montage par goupille
Montage par clavette
lH3D ; bHl.5D; l1H 0.75 D
Le diam tre de la goupille (en mm) est d termin par la
condition de r sistance au glissement:
d Rpg
do
o :
" Rpg : est la r sistance pratique au glissement de
la goupille ( MPa)
" D : diam tre de larbre ( mm)
" Mmax : est le moment de torsion maximal
appliqu sur larbre ( N.mm)
La longueur de la clavette (en mm) est d termin e par la
condition de r sistance au matage de la surface de contact
de la clavette avec larbre et le manchon:
pd pmad
do
o :
" D : diam tre de larbre ( mm)
" Pmad : est la pression au matage admissible de la
clavette (Mpa)
" b : la largeur de la clavette ( mm)
" Mmax : est le moment de torsion maximal
appliqu sur larbre ( N.mm
Montage frett (serr )
Calcul ( voir Accouplement rigide frettes)
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8
3.1.2 Les Manchons coquilles boulonn es
Description :
Description :
" Le manchon coquilles boulonn es est compos de une ou deux coquilles serr es par des boulons
" Le moment de torsion est transmis uniquement par adh rence entre larbre et les coquilles
" On peut intercaler une clavette entre larbre et la coquille comme moyen de s curit
Couple transmissible :
M
M
t
=
f
f
2
p
lpd
4
k
f
o :
p
p
" p est la pression de contact entre arbres et coquilles (suppos e uniforme)
)
( pp
" f est le coefficient de frottement ( de lordre de 0,2 0,25)
" kf est un coefficient de s curit (entre 2 et 2,5)
" l est la longueur de la coquille
" d est le diam tre de larbre
q
Advertisement
Le moment maximal appliqu sur laccouplement doit v rifier:
M dmax
tM
pmin
Pression minimale appliquer pmin:
pp q
p
p
4
kM
max
=
min
2
2
ld
f
i
f
Cette pression doit v rifier la condition de r sistance au matage pdpmad
Manchon et arbre en Fonte: pmad = 50 (Mpa)
Manchon en fonte et arbre en acier pmad = 60 80 (Mpa)
Cours Chapitre n 1 : Les accouplements
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3.1.2 Les Manchons coquilles boulonn es
Dimensions du manchon
La longueur l de laccouplement est d termin e par la condition de r sistance au matage pdpmad
Pour p= pmin on aura:
l
l
4
=
min
p
kM
max
max
f
f
2
fd
mad
Habituellement,
"la longueur ( l =3,5d 5d )
"le diam tre ext rieur des manchons (b=2d 4d).
Remarques
"Il est noter que les plus grandes valeurs de l (cest dire l=4d 5d) sont r serv es pour les arbres
faibles diam tres de lordre de d= 25 mm.
"Les plus petits valeurs (l=2d 3,5d ) sont choisies pour les arbres diam tres de lordre de d=300 mm.
Force axiale exerc e par les boulons pour cr er la pression minimale pmin
Fb
min =
b min
dl
p
min
Z
Z
Ce qui implique
F
b
min
=
4
kM
max
Zdf
Zdf
f
avec Z est le nombre de boulons.
Couple de serrage des boulons pour cr er la force axiale
C
s
=
F
b
16.0(
pas
+
583.0
*2
R
2
2
'
+
3
bF
3 R
R
R +
R
+
2
2
R
R
2
3
2
)
o :
: coefficient de frottement entre filets
: coefficient de frottement sous la t te de la vis
Cours Chapitre n 1 : Les accouplements
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3.1.3 Manchon plateau (ou brides) boulons ajust s
Description :
p
Laccouplement transmet le couple de torsion par linterm diaire de boulons ajust s avec pr cision dans les trous
des plateaux.
"Les boulons ajust s sont cylindriques jusqu 16 mm de diam tre. Pour les trous au dessus de 16 mm, on utilise les
boulons coniques, avec conicit de 0,5 ou de 1 %.
"La partie m le de lembo tement de centrage se trouve toujours sur les plateaux menants (figure)
La partie m le de l embo tement de centrage se trouve toujours sur les plateaux menants (figure).
"Cas de moments et de forces transmettre tr s importantes
C d
t i
t d f
t
tt
t
t
t
" Si les moments et les forces transmettre sont tr s importantes,
les plateaux et larbre constitues une seule pi ce
" Cette disposition des plateaux impose que les l ments
Cette disposition des plateaux impose que les l ments
directement li s larbre (par exemple roues dent es, paliers, etc.) soient d montables.
"Cas de moments et de forces transmettre moyennes ou faibles
" Les manchons plateaux sont mont es sur les extr mit s
des arbres ( par frettage, clavetage, par emmanchement conique,&)
Cours Chapitre n 1 : Les accouplements
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3.1.3 Manchon plateau (ou brides) boulons ajust s
Calcul du diam tre des vis:
Le couple transmis produit dans les sections des vis une contrainte de cisaillement:
=
2
M2
M
max
ZaS
1
avec:
Z est le nombre des boulons
Advertisement
S1 est la surface de la section dun boulon:
S1 = d1
2/4
doit v rifier la condition de r sistance au cisaillement :
d Rpg
o Rpg est la r sistance pratique au glissement (Rpg H360 Mpa)
do
d
1
e
2
M
max
pgRaZ
RZ
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3.1.4 Manchon plateaux accoupl s par adh rence
Description :
p
Laccouplement transmet le couple de torsion par adh rence cr e au niveau des surfaces de contact des deux
plateaux.
"Les surfaces de contact des plateaux sont galis es par usinage
"Les surfaces de contact des plateaux sont galis es par usinage.
"Les boulons sont mont s dans leur logement avec un jeu radial de 1 2 mm.
Cours Chapitre n 1 : Les accouplements
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3.1.4 Manchon plateaux accoupl s par adh rence
Couple transmissible:
M
M
t
=
2
2
(
)
(
)
b
m fDe
p
p
f
m
8
k
f
avec:
" p est la pression de contact entre les plateaux (suppos e uniforme)
" f est le coefficient de frottement (suppos constant)
" Z est le nombre de boulons.
" Dm = 2 / [3 (b2 e2)] est le diam tre moyen de contact
" Mt : est le moment transmissible par laccouplement
" kf: est le coefficient de s curit au glissement.
Le moment maximal appliqu sur laccouplement doit v rifier:
M dmax
Pression minimale n cessaire pour transmettre le couple Mmax:
p
min
=
Cette pression doit v rifier la condition de r sistance au matage pdpmad
8
Mk
max
f
2
2
)
fDe
m
(
b
tM
p
e
Mk f8
8
Mk
max
max
f
2
2
(
)
b
fDe
m
Force axiale exerc e par les boulons pour cr er la pression minimale pmin :
b l
l
l
l
F b
min
=
p
min
2
(
b
4
Z
e
2
)
Ce qui implique
F
b
min
=
2
La contrainte normale dans un boulon :
Fb=
F
1S
avec
S1 = d /4 est la surface de la section dun boulon.
La condition de r sistance de la vis s crit: < adm
do :
d
min
=
2
max
l
Mk
f
(
(
b
fm
fZD
m
avec Z est le nombre de boulons.
2
)
Mke
f
3
)
Advertisement
)
(3
b
3
f
fZ
max
=
e
8
8
M
adm
max
max
D
m
k
k
f
f
fZ
Cours Chapitre n 1 : Les accouplements
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3.1.5 Manchon plateaux centr s par deux demibagues
p
Description :
" Lorsquon a besoin disoler rapidement les deux arbres on utilise des accouplements plateaux avec une
rondelle intercalaire amovible en deux pi ces.
"Le calcul de ces accouplements seffectue de la m me fa on que les accouplements plateaux pr c dents.
Cours Chapitre n 1 : Les accouplements
15
3.1.6 Accouplement rigide frettes
Description :
p
"Ces accouplements en acier, ont pour mission de transmettre des couples et des efforts axiaux tr s
importants, partir dun arbre lisse.
"Ils sont compos s dune frette de serrage compos e de deux disques, dune bague biconiques non fendue et
des vis de serrage
"Le serrage des vis a pour effet de ramener les disques lune vers lautre en d formant la bague biconiques qui
applique une pression entre larbre et le moyeu ce ceci cr e de ladh rence qui rend solidaire le moyeu larbre
"Lensemble est ainsi rendu parfaitement solidaire, la frette ne transmettant par elle m me aucun couple ou
effort axial.
"D montage et remontage volont . Diam tres dal sage possibles 25 900 mm.
Cours Chapitre n 1 : Les accouplements
16
3.1.6 Accouplement rigide frettes
Couple transmissible:
M t
M
2 =
2
fpr
f
L
L
avec:
p
p
" p est la pression de contact entre moyeu et arbre
" f est le coefficient de frottement
" r est le rayon de larbre
" L est la longueur du contact entre arbre et moyeu
y
Le moment maximal appliqu sur laccouplement doit v rifier:
M dmax
tM
Pression minimale pour transmettre le Couple Mmax:
p
M
M
max
=
min
2
Lfr
p
Valeur de la pression p en fonction de la pression q entre frette et bague biconique:
p
p
q
q
g
p
=
2
bqR
rL
rL
1
1(3
)
)
1(3
[
2
RLR
(
3
3
Rb
1
3
(2)
r
+
2
2
ber
ber
3
R
]
)
o
" est la vitesse de rotation
" est la masse volumique
" est le coefficient de Poisson (<0.3 pour les aciers)
)
ff
l
"e = R1 R
d
(
l
Cours Chapitre n 1 : Les accouplements
17
3.1.6 Accouplement rigide frettes
pression q entre frette et bague biconique:
o :
"q est la pression entre coquille et frette et gale :
" F est la force appliqu e par tout les boulons sur la frette
" i est l angle de conicit de la bague ( en radian)
" i est langle de conicit de la bague ( en radian)
Cours Chapitre n 1 : Les accouplements
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3.2 Les accouplements mobiles ou lastiques
" En pratique, il est parfois difficile dassurer aux arbres un alignement suffisamment pr cis, pour lutilisation
dun accouplement rigide.
" Dautre part, lalignement initial peut tre modifi sous laction des d formations provoqu es par les
Advertisement
D autre part, l alignement initial peut tre modifi sous l action des d formations provoqu es par les
surcharges, la temp rature , ...
" Dans ce cas les accouplements rigides ne sont pas applicables, les arbres devant tre li s par des
accouplements mobiles ou lastiques.
accouplements mobiles ou lastiques.
" Les accouplements mobiles se subdivisent en diverses cat gories, dapr s les possibilit s de d placements
relatifs des arbres : Axial, radial ou angulaires.
Cours Chapitre n 1 : Les accouplements
19
3.2.1 Accouplements sans lasticit torsionnelle (flexibles)
Compos s de pi ces rigides, il peuvent corriger un ou plusieurs d fauts dalignement particuliers, mais
transmettent le couple int gralement sans amortissement des irr gularit s et des chocs de transmission. Les
transmettent le couple int gralement sans amortissement des irr gularit s et des chocs de transmission. Les
couples transmis peuvent tre tr s lev s.
Accouplement denture
)
(petits d salignements angulaire, radial et axial)
g
(p
g
,
Accouplement cha ne
(petit d salignement angulaire et radial)
(petit d salignement angulaire et radial)
Manchons membrane
Manchons membrane
(d salignement angulaire)
Cours Chapitre n 1 : Les accouplements
20
Cours Chapitre n 1 : Les accouplements
21
3.2.1 Accouplements lastiques en torsion
"En plus des pi ces rigides, ils se composent de parties totalement lastiques, ressorts ou blocs lastom res
permettant la flexibilit en torsion.
"Ils sont con us pour transmettre le couple en douceur (r duisent et amortissent les chocs et les irr gularit s
de transmission) tout en corrigeant plus ou moins les diff rents d fauts dalignement
"Les r alisations utilisant des l ments en lastom re (membrane, blocs. ) supportent en m me temps et
des degr s divers tous les types de d salignements.
Cours Chapitre n 1 : Les accouplements
22
3.2.1 Accouplements lastiques en torsion
a. Accouplements m talliques
Accouplement Lacet
Accouplement ressort
Accouplement diaphragmes
Accouplement diaphragmes
Cours Chapitre n 1 : Les accouplements
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3.2.1 Accouplements lastiques en torsion
b. Accouplements lastom res
Accouplement m choires (compression)
Accouplement pneu (cisaillement)
Accouplement engrenage (cisaillement)
Accouplement tampons
lastiques (cisaillement)
Accouplement membrane
Accouplement membrane
(cisaillement)
Accouplement plots lastiques
(cisaillement)
Cours Chapitre n 1 : Les accouplements
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4. Choix dun accouplement
Suivant le type de d salignement
Suivant la vitesse et le couple transmettre
Cours Chapitre n 1 : Les accouplements
25
4. Choix dun accouplement
Calcul de r sistance
Calcul de r sistance
" ventualit peu fr quente (cas particuliers).
" En g n ral, cest la responsabilit du manufacturier.
" On utilise les abaques du constructeur pour v rifier le couple transmissible:
V rification de compatibilit
V rification de compatibilit
" La compatibilit dimensionnelle, en temp rature, etc., est tablie lors du choix pr liminaire.
" La compatibilit en vibration est plus importante et demande une v rification
M dmax
tM
Si kc est tr s faible devant la rigidit des parties motrices km et r ceptrice kr on prend
k H
t
k
c
condition v rifier:
2
>
c
Cours Chapitre n 1 : Les accouplements
26
l
e
s
r
e
v
i
n
u
l
t
n
n
e
m
e
p
u
o
c
c
A
A
.
5
n
a
d
r
a
C
e
d
t
n
o
J
J
1
.
5
i
Cours Chapitre n 1 : Les accouplements
27
5.2 Joint dOldham
Joints de dOLDHAM
(d salignement radial seulement)
Deux plateaux l et 3 identiques sont clavet s sur les arbres r unir.
"Deux plateaux l et 3 identiques sont clavet s sur les arbres r unir.
"Leur face ext rieure est creus e dune rainure diam trale.
"Un disque interm diaire 2 poss de deux languettes compl mentaires des rainures, ces deux languettes tant
Un disque interm diaire 2 poss de deux languettes compl mentaires des rainures, ces deux languettes tant
perpendiculaires.
"Les vitesses instantan es de rotation sont gales. Le joint est donc homocin tique.
"Ils sont employ s pour accoupler des arbres parall les lorsque lhomocin cit doit tre parfaite
Cours Chapitre n 1 : Les accouplements
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