13 Poulie Courroies [PDF]

Zitiervorschau

ESIM

Département : Génie Mécanique

Chapitre 13 SYSTÈME POULIES - COURROIE I- INTRODUCTION : La transmission par courroie donne une grande liberté pour positionner les organes moteur et récepteur. Elle est économique et remplace de plus en plus souvent les engrenages et les diverses transmissions rigides. II- DESCRIPTION FONCTIONNELLE : Le système poulies courroie offre une transmission silencieuse. Il est surtout utilisé pour les vitesses élevées avec de grands entraxes possibles entre poulies. La tension initiale des courroies est indispensable pour garantir l’adhérence et assurer la transmission du mouvement. Un système à entraxe réglable ou un dispositif de réglage de tension (galet enrouleur,…) est souvent nécessaire pour régler la tension initiale et compenser l’allongement des courroies au cours du temps. A l’exception des courroies crantées, en fonctionnement normal, il existe un léger glissement de la courroie sur les poulies amenant une imprécision du rapport de transmission ; celui-ci n’est pas exactement égal au rapport des diamètres des deux polies. Principe d’une transmission par Poulies courroie.

Fig2

Inverseurs Fig1

Cas d’arbres perpendiculaires

Fig3

III- DIFFÉRENTS TYPES DE COURROIES : 1- Courroies plates Très silencieuses, elles permettent de grands rapports de réduction et sont surtout utilisées pour les grandes vitesses (80 à 100 m/s) sous de faibles couples. Elles absorbent bien les vibrations de torsion, ce qui autorise les grands entraxes et les grandes longueurs. Elles ont un très bon rendement (≈ 98 %, comparable aux engrenages). Le bombé des poulies permet un meilleur guidage et une meilleure stabilité de la courroie et compense dans une certaine mesure un désalignement initial. Conception de Machines

125

ESIM

Département : Génie Mécanique

a- Rapport de transmission

b- Longueurs des courroies et angles d’enroulement

Fig5

c- Etude dynamique Cette étude peut être généralisée aux autres courroies. Données : Données T t T0 f P V m θ = θd

Désignations Tension du brin tendu Tension du brin mou (t < T) Tension initiale de la courroie Coefficient de frottement entre polie et courroie Puissance transmissible Vitesse (linéaire) de la courroie Masse de 1 mètre de courroie Arc d’enroulement sur la petite poulie

Unités N N N W m/s Kg/m rad

Hypothèse : Les forces de frottement entre poulie et courroie sont supposées uniformes sur toute la longueur de l’arc d’enroulement.

Conception de Machines

126

ESIM

Département : Génie Mécanique

Rapport entre les tensions T et t : - Deux cas possibles : Cas n° 1 : Effet de la force centrifuge sur la courroie négligée

Cas n° 2 : En tenant compte de la force centrifuge (Fc) sur la courroie

Fig6

d- Couple transmis

Tension maximale admissible (Tmax) : Si To est la tension initiale (appliquée au moment de l’installation) lorsque la courroie tourne à vide (T ≈ t ≈ To), en fonctionnement sous charge on a : T = To + δF  (pour le brin tendu) T = To - δF  (pour le brin mou)

 Après addition des deux

Fig7

To = ½ (T + t) T est maximale lorsque t est minimale (t = 0)



Tmaxi = 2 To

Puissances transmissibles : - En fonctionnement normal : P = (T-t) . V - Puissance maximale transmissible (cas ou Tmaxi = 2To) : P = (Tmaxi – t mini). V = (2 To – 0). V P = 2To.V En pratique on pose :

90

Conception de Machines

127

ESIM

Département : Génie Mécanique

2- Courroies trapézoïdales Les courroies trapézoïdales sont les plus utilisées ; à tension égale elles transmettent une puissance plus élevée que les courroies plates. Si une puissance élevée doit être transmise on peut utiliser plusieurs courroies en parallèle sur la même poulie (avec 1, 2, 3, …, 10 gorges). Le montage nécessite un bon alignement des poulies et un réglage de l’entraxe pour le montage et le démontage. Contrairement aux courroies plates, les grands entraxes sont à éviter car les vibrations excessives du brin mou diminuent la durée de vie et la précision de la transmission [l’entraxe a < 3(D+d)]. a- Principales familles de courroies trapézoïdale

Fig8

b- Efforts presseurs sur une courroie trapézoïdale

Exemple de transmission avec trois courroies en parallèle. Fig10

c- Série classiques et étroites

Conception de Machines

128

ESIM

Département : Génie Mécanique

d- Etude générale Elles sont identiques à celles des courroies plates sauf que d et D sont remplacés par dp et Dp, diamètres primitifs des poulies, et que β intervient.

e- Calcul des courroies trapézoïdales e-1- Principe et organigramme de calcul

Fig11

7

Conception de Machines

129

ESIM

Département : Génie Mécanique

e-2- Graphes

Conception de Machines

130

Département : Génie Mécanique

e-3- Tableaux de valeurs

ESIM

Conception de Machines

131

ESIM

Département : Génie Mécanique

3- Courroies crantées (ou synchrones) On peut les considérer comme des courroies plates avec des dents. Elles fonctionnent par engrènement, sans glissement, comme le ferait une chaîne avec plus de souplesse. Contrairement aux autres courroies, elles supportent bien les basses vitesses et exigent une tension initiale plus faible.

Fig12

Conception de Machines

Fig13

132

ESIM

Département : Génie Mécanique

a- Calcul des courroies crantées Il est analogue à celui d’autres corroies :  Rapport de transmission :

 Puissance de service : Ps = P . Ks  Type de courroie :

(Ks est déterminée à partir du tableau (page7)

Par l’intermédiaire du graphe 4 (page8) (à partir de Ps et Nd : la vitesse de la petite poulie)

 Dimensions de la courroie Tableau (page 7)  Vitesse linéaire V de la courroie : V = Nd . p . Zd / 60 b- Remarques Π . dp = p Zd = Circonférence primitive de la petite poulie La puissance de base (Pb) de la courroie choisie par l’intermédiaire du graphe 5; les Pb sont indiquées pour une largeur de référence de 5 mm. -

Choisir la largeur de la courroie sachant que : Pb . Kb ≥ Ps

Si l’on a moins de 6 dents en prise (Zpr < 6) sur la petite poulie, il faut utiliser le coefficient supplémentaire Kz telle que : Pb.Kb.Kz ≥ Ps IV- APPLICATIONS : I- Soit à déterminer les courroies trapézoïdales transmettant une puissance de 10 KW entre un moteur électrique (Nm = 1500 tr/mn) et une machine de production (Nr = 600 tr/mn) travaillant de 6 à 15 heures/jour.

Conception de Machines

133

ESIM

Département : Génie Mécanique

Résolution :

, page 6 permet de sélectionner les courroies de types B

7 7

Conception de Machines

134

ESIM

Département : Génie Mécanique

II- La figure suivante représente une unité de perçage intégrée dans une machine spéciale automatique, qui réalise un cycle d’usinage : opération de perçage de deux trous simultanément.  Y Carter de transmission

Vérin hydraulique Boîte de vitesses

Moteur

 X

Arbre coulissant Carter d’engrenage double

 Z Banc Porte - broches Broches interchangeables

Chariot

Les broches interchangeables sont entraînées en rotation par l’arbre coulissant à travers l’engrenage double (rotation des forêts pour le mouvement de coupe). Le mouvement d’avance des forêts est assuré par le chariot actionné par un vérin. Le dessin d’ensemble, définit la transmission par poulies courroie crantées (8,9,7,6), l’arbre coulissant (4) et le fourreau (5). Données :  Moteur : puissance Pm= 2 KW ; vitesse de rotation en charge Nm= 2850 trs/mn.  Boite de vitesses : gamme des rapports des vitesses : N entrée – sortie r  s  2 ; 1 ; ½ ; ⅓. Ne rendement :  1  0 ,98  Transmission par poulies courroie crantées : rapport de réduction r  0.7

Conception de Machines

135

ESIM

Département : Génie Mécanique

DESSIN D’ENSEMBLE:

Echelle : ½.

Conception de Machines

136

ESIM

Département : Génie Mécanique

1- Compléter le diagramme fonctionnel suivant : Moteur

………………

………………

……………… (Forêts) …………….

………………

2- Donner l’ordre des opérations de réglage de la tension de courroie crantées (7). - Dimensionnement de la transmission par poulies et courroie crantée. 1- Déterminer les limites des vitesses de rotations de la poulie motrice (9) : N9max et N9min 2- Déterminer la puissance au niveau de la poulie motrice (9). 3- Sachant que le facteur de service K s  1 ,8 . Calculer la puissance de service et choisir le type de courroie appropriée pour la vitesse maximale de rotation de la poulie motrice (9). 4- En se référant à la valeur approchée (mesurée sur le dessin d’ensemble) du diamètre primitif de la poulie motrice (9), choisir les valeurs normalisées des nombres de dents Z d de la poulie motrice et Z D de la poulie réceptrice. 5- En déduire les valeurs normalisées des diamètres primitifs d p de la poulie motrice et D p de la poulie réceptrice. 6- Vérifier que la valeur a  214mm peut être considérée comme une valeur approchée de l’entraxe. 7- Calculer la vitesse linéaire de la courroie et choisir la puissance de base. 8- Déterminer la largeur normalisée de la courroie crantée (7). 9- Choisir la valeur normalisée du nombre de dents Z c de la courroie crantée (7). 10- En déduire la longueur primitive normalisée L p de la courroie crantée (7).

Conception de Machines

137