Transmission Par Courroie Et Par Chaines [PDF]

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TRANSMISSION PAR COURROIE ET PAR CHAINES

Généralités : Utilisées en manutention ou en transmission de puissance, ces transmissions sont assez faciles à concevoir et souples d’emploi ; elles donnent une grande liberté pour positionner les organes moteur et récepteur. Economiques, elles remplacent de plus en plus souvent les engrenages, les arbres, les paliers et diverses transmissions rigides. De plus, dans la mesure où ces éléments présentent une certaine élasticité, elles réduisent et amortissent les vibrations, atténuent les chocs et les à-coups de transmission, ce qui augmente la durée de vie des machines. La durée de vie de ces éléments étant limitée, il est nécessaire de prévoir un plan d’entretien périodique pour surveiller l’usure, le vieillissement, la perte d’élasticité et prévoir les remplacements aux premiers signes de dégradation (comme c’est le cas pour les voitures).

Comparaisons des différents systèmes de transmission de puissance

1. Transmission par poulies et courroies : Silencieuses, elles sont utilisées aux 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 annexe de tension est souvent nécessaire pour régler la tension initiale et compenser l’allongement des courroies au cours du temps.

A. Courroies plates : Très silencieuses, elles permettent de grands rapports de réduction et sont surtout utilisées aux grandes vitesses sous de faibles couples. Elles absorbent bien les vibrations torsionnelles, ce qui autorise de grands entraxes et de grandes longueurs. Elles ont un très bon rendement (comparable aux engrenages ± 98 %). Les poulies sont bombées ce qui permet un meilleur guidage et une meilleure stabilité de la courroie et compense dans une certaine mesure un désalignement initial. 

Rapport de transmission : ND D d Cd    Nd d D CD



Nd : vitesse de la petite poulie (tr/min) ND : vitesse de la grande poulie (tr/min) d et D : vitesse en rad/s d : diamètre d’enroulement petite poulie (mm) D : diamètre d’enroulement grande poulie (mm) Cd : couple sur la petite poulie (N.m) CD : couple sur la petite poulie (N.m) Etude dynamique :

Cette étude va nous fournir les éléments permettant de calculer les transmissions par courroies. Données : T : tension du brin tendu (en N) t : tension du brin mou « t < T » (en N) T0 : tension initiale de la courroie (en N) La tension initiale de courroie étant la tension induite dans la courroie lors du montage. f : coefficient de frottement entre la courroie et la poulie exemple : courroie en polyamide f = 0,5 à 0,8 courroie en élastomère f = 0,7 P : puissance admissible (en W) V : vitesse linéaire de la courroie (en m/s) m : masse de 1mètre de courroie (kg/m) θ  θd : arc d’enroulement sur la petite poulie (en rad) Remarque : Nous considérons que les forces entre poulie et courroie sont uniformes sur toute la longueur de l’arc d’enroulement.

Efforts de tension Rapport entre les tensions T et t : Si les effets de la force centrifuge sont négligés on a : Couples transmis : Sur la grande poulie on a : CD   T  t   Sur la petite poulie on a : Cd   T  t   Tension maximale admissible (Tmaxi) :

D en N.m 2

d en N.m 2

T  e f  t

T est maximale lorsque t = 0 : Tmaxi = 2T0 Puissance transmissible (P) : En fonctionnement normal : P   T  t   V (en W) En pratique on pose :

P

2  Kp  KV  T 0  V KS

Avec : P en watts, T0 en N, V en m/s

Kp : coefficient correcteur fonction du diamètre de la poulie Kv : coefficient correcteur fonction de la vitesse (V) de la courroie KS : coefficient correcteur fonction des conditions de service (voir tableau) B. Courroies trapézoïdales : Les courroies trapézoïdales sont les utilisées. A tension égale, elles transmettent une puissance plus élevée que les courroies plates car la forme en V augmente la pression de contact et par là l’effort transmissible. Si la puissance à transmettre est trop importante on peut placer des courroies en parallèles sur la même poulie.

Principales familles de courroies trapézoïdales Remarque :

- Pour obtenir de bons résultats et une bonne transmission, la courroie doit aller suffisamment vite, environ 20m/s. - Contrairement aux courroies plates, les grands entraxes sont à éviter car les vibrations excessives du brin mou diminue la durée de vie et la précision de la transmission. - Un crantage intérieur augmente la flexibilité et la capacité à dissiper la chaleur aux hautes vitesses

Efforts presseurs sur une courroie trapézoïdale 

Calcul des courroies trapézoïdales :

Exemple : Soit à déterminer les courroies transmettant une puissance de 10 kW entre le moteur électrique (25 Hertz) et une machine de production (600 tr/min) travaillant de 6 à 15h/jour. 1.

Recherche de la valeur du coefficient de service KS : Voir tableau suivant On choisit KS = 1,3 PS  P  KS  10  1,3  13kW

Coefficient de service KS Le graphe de la page ci-après nous permet de sélectionner une courroie de type B

Gamme de puissances transmissibles par type de courroies 2.

Diamètres primitifs : dP = 140mm est imposé pour la petite poulie Pour la grande poulie : ND dp 600    0 ,4 Nd Dp 1500

3.

dp  350mm 0 ,4

Vitesse linéaire de la courroie : V 

4.

Dp 

2    Nd d 2    1500 140    10 995mm/s  11m/s 60 2 60 2

Entraxe (a) : Dp 1 Avec dp  2,5 on prend a    Dp  dp   dp  385mm  a min 2

Limite supérieure : a  3   Dp  dp   1 470  a max i Pour des raisons d’encombrement et compte tenu des valeurs normalisées, on prend a = 437mm 5.

Longueur primitive de la courroie : Lp  2  437  1,57   350  140    350  140  / 4.437  1 668 mm 2

6.

Puissance de base de la courroie :

Avec dp = 140 mm et V = 11 m/s On a Pb = 4,16 kW grâce au tableau ci-dessous (obtenue par interpolation entre 3,95 et 5,02)

Puissance de base Pb en kW 7.

Puissance admissible de la courroie choisie : Pa  Pb  KL  K

KL = 0,94 d’après le tableau ci-après K = 0,93 d’après le tableau ci-après  Dp  dp  -1  350  140    180  2  sin    152 ,9 2a    2  437 

  180  2  sin 1 

Pa  4 ,16  0 ,94  0 ,93  3,64 kW

Nombres nécessaires de courroies : nc 

13  3,57  4 courroies 3,64

Valeur de K

Valeur de KL

C. Courroies crantées : Elles fonctionnent par engrènement, sans glissement, comme le ferait une chaîne mais avec plus de souplesse. Contrairement aux autres courroies, elles supportent bien les basses vitesses et exigent une tension initiale plus faible. 

Calcul des courroies crantées :

Zd : nombre de dents de la petite poulie. ZD : nombre de dents de la grande poulie. Il est analogue à celui des autres courroies. On détermine le pas et le type de courroie à partir de PS et Nd par l’intermédiaire du tableau de la page ci-après à gauche. Vitesse linéaire de la courroie : V  Nd  p  Zd / 60 On a Pb par l’intermédiaire du graphe ci-après à droite (largeur de référence de 5mm).

On fait le choix de la largeur de la courroie en sachant que Pb  Kb  PS Kb est le coefficient correcteur fonction de la largeur des courroies (tableau cidessous)

2. Transmissions par roues et chaînes : Les chaînes sont utilisées en transmission de puissance mais aussi en manutention et en convoyage et dans de nombreuses réalisations. 

Principales caractéristiques :

- Rapport de transmission constant (pas de glissement). - Longues durées de vie.

- Peut entraîner plusieurs arbres récepteurs en même temps à partir d’une même source. - Utilisées pour basses vitesses. - Montage plus simple que celui des engrenages et prix de revient moins élevé. 

Comparaison avec les courroies :

- Elles sont plus bruyantes - Présentent des durées de vies plus élevées. - Supportent des forces de tension plus élevées - « Tournent » moins vite. - Supportent des conditions de travail plus dures (températures plus élevées,…) - Nécessite une lubrification Remarque : Les chaînes à rouleaux sont les plus utilisées en transmission de puissance ; elles ont des vitesses limites de 12 à 15m/s (limitation due notamment à la force centrifuge) ; leurs rapports de transmission limites vont de 6 à 9.