Qu'est-ce que le couple de démarrage ?

En physique et en mécanique, le couple est une force de rotation, ou la force nécessaire pour faire tourner un objet autour d'un axe. Dans la plupart des cas, il faut plus de couple pour démarrer le mouvement de rotation qu'il n'en faut pour le maintenir une fois qu'il a commencé. Cette force initiale est appelée couple de décollage.

La quantité de couple de décollement nécessaire pour déplacer quelque chose est déterminée en partie par le frottement statique. Le frottement statique est la force qui existe entre deux corps physiques pour les empêcher de bouger. Par exemple, un écrou à oreilles peut avoir un couple de décollement élevé car il y a beaucoup de frottement statique entre l'écrou et le boulon. Si, cependant, le boulon est graissé, le couple sera plus faible car le frottement statique a été diminué.

Le couple de décollement est presque toujours discuté dans l'un des deux contextes, soit la puissance d'un moteur, soit la force nécessaire pour faire tourner une fixation filetée telle qu'un écrou. Si un mécanicien veut retirer un écrou d'un boulon, il doit appliquer un couple à l'écrou à l'aide d'une clé. Comme tous ceux qui ont déjà fait cela le savent, tourner la clé demande beaucoup de force au début, mais devient généralement plus facile après quelques tours.

Les mécaniciens et les ingénieurs mesurent souvent le couple de rupture des fixations filetées en partie pour garantir l'intégrité du produit dans le cadre d'un processus appelé vérification du couple. Si la force de rupture d'un écrou est trop faible, la vibration de l'équipement peut provoquer le desserrage de l'écrou ; s'il est trop haut, les filets peuvent se dénuder et le boulon peut être impossible à retirer. Une partie du test de la fixation comprend la mesure du couple au moment où la fixation commence à bouger, après que le couple a été surmonté. L'audit peut être effectué soit à l'aide de capteurs pour mesurer le couple, soit par un opérateur formé appliquant le couple à la main.

Un autre domaine où le couple de démarrage est important est celui des moteurs à cylindre. Comme pour les fixations filetées, le couple de décollement d'un moteur est supérieur au couple de fonctionnement. Dans un moteur, le couple est utilisé pour faire tourner un vilebrequin. Le vilebrequin à son tour fait monter et descendre les pistons.

Un moteur qui est conçu avec seulement assez de puissance pour maintenir le moteur en marche tombera en panne. Le moteur doit également avoir suffisamment de puissance pour démarrer le mouvement en premier lieu. Pourtant, c'est un équilibre délicat. Si le moteur est autorisé à continuer à tourner avec suffisamment de couple pour provoquer une arrachement, il peut surchauffer. Une fois l'échappée atteinte, le couple moteur doit être réduit à un régime de fonctionnement normal.

Comment calculer le couple de décollement

Le calcul correct du couple de démarrage dépend de chaque situation différente. Premièrement, il y a différents facteurs à considérer pour les actions qu'un humain produit par rapport à celles qu'une machine fait. Il existe également de nombreuses similitudes. En général, la détermination du couple de décollement repose sur la détermination de toutes les différentes forces en jeu sur un objet pour le faire passer du repos au mobile. Ces forces comprennent à la fois la force exercée par la personne ou la machine et les forces de friction qui s'y opposent.

Les formules générales

La version la plus simple de l'équation qui détermine la force et le frottement est F =ma où F représente la force, m représente la masse et a représente l'accélération. Lorsque plusieurs forces différentes sont impliquées, comme dans des situations de couple de démarrage, cette formule devient plus compliquée. Il faut comprendre chaque force différente qui existe sur un objet à un moment donné, puis appliquer une force supérieure à la somme de toutes ces forces ensemble pour briser l'objet et le faire tourner.

Le couple est un type particulier de force de rotation qui nécessite des modifications spécifiques à cette équation. Pour calculer les forces de couple, utilisez l'équation T =rFsinθ, où T représente le couple, r représente le rayon (généralement la longueur du levier utilisé), F représente la force et θ représente l'angle entre la force appliquée et le rayon ou longueur de levier. Généralement, le couple est mesuré en N-m ou en newton-mètres.

Moyens de réduire le couple initial requis nécessaire

Une fois qu'une personne a déterminé la force minimale nécessaire pour provoquer un mouvement de rotation dans un objet statique, cette personne a découvert le couple de décollement. Certains facteurs supplémentaires peuvent alors aider à atteindre le couple de démarrage. L'allongement de l'objet de levier peut aider à obtenir une plus grande force vers le bas pour encourager un objet à commencer à se déplacer. Pour une personne, cet effet de levier peut être une clé, tandis que pour une machine, il s'agit généralement du vilebrequin et des pistons du moteur.

On peut également augmenter la hauteur à laquelle le levier commence, augmentant ainsi l'angle et la force appliquée pour aider à créer un couple global plus important. Comme l'indique l'équation ci-dessus pour calculer le couple, l'augmentation de cet angle multiplie ses effets dans l'équation et augmente la quantité finale de couple. En couple de démarrage, cela aide à appliquer plus de force de couple sans avoir à augmenter le poids, la distance ou la masse. En gros, considérez cela comme une forme d'augmentation de l'accélération à partir de la première formule, F=ma.

La lubrification de l'objet est une autre façon d'aider à atteindre le couple de décollement requis. La lubrification entraîne une diminution des forces de frottement. La diminution des forces de frottement diminue à son tour la quantité de force nécessaire pour initier la rotation d'un objet. Certaines des substances de lubrification les plus courantes sont l'huile et la graisse.

Une autre façon d'affecter les forces de friction consiste à utiliser un chiffon ou un tampon rugueux pour saisir l'objet afin de l'aider à le déplacer. Les surfaces inégales sur l'objet appliquent un frottement supplémentaire à l'objet et peuvent aider à égaliser ou à réduire les effets des forces de frottement présentes dans l'objet stationnaire. Cette méthode est particulièrement utile pour le couple appliqué par l'homme, mais moins pratique pour le couple appliqué par la machine.

Qu'est-ce qu'un convertisseur de couple de rupture ?

Un convertisseur de couple de rupture est une pièce spécialement conçue dans un moteur de machine qui aide à créer les forces de couple de rupture nécessaires. Un convertisseur de couple est un moyen supplémentaire d'aider à appliquer la force nécessaire pour déplacer un objet immobile. Ce dispositif est généralement un accouplement hydraulique en forme de beignet dans les moteurs à combustion qui aide à transférer les forces de rotation ou la puissance du moteur à la charge qu'il essaie de déplacer. Un exemple courant se trouve dans les automobiles. Les convertisseurs de couple automobiles existent entre le moteur et la transmission spécifiquement dans les véhicules à transmission automatique.