Différence entre la transmission par courroie et la transmission par chaîne

Un moteur principal est utilisé pour générer de l'énergie mécanique en convertissant à partir d'une autre forme d'énergie. Par exemple, un moteur électrique convertit l'énergie électrique en énergie mécanique et la délivre sous la forme d'une rotation de l'arbre. De même, une turbine hydraulique, une turbine à vapeur, une éolienne, etc. peuvent également agir comme moteur principal. Les entraînements mécaniques sont utilisés pour transmettre le mouvement, le couple et la puissance de ces moteurs principaux (arbre d'entraînement) aux pièces de la machine (arbre entraîné). Outre la transmission, ils peuvent également changer le sens de rotation et modifier la vitesse en fonction des exigences de l'unité de la machine. Il existe quatre entraînements mécaniques, à savoir l'entraînement par engrenage, l'entraînement par courroie, l'entraînement par chaîne et l'entraînement par câble. Ces entraînements prennent également l'aide d'autres éléments de transmission de puissance (comme l'arbre, la clavette, l'accouplement, le frein, l'embrayage, la poulie, le pignon, etc.) pour une transmission de puissance efficace et ininterrompue.

Chacun des quatre entraînements mécaniques présente des avantages et des limites respectifs ; et conviennent donc à des fins spécifiques. Ces quatre lecteurs peuvent être classés de plusieurs manières sur diverses bases. Une telle base de classification est les moyens de transmission de puissance. Dans tous ces entraînements où la puissance est transmise au moyen d'une force de friction entre deux pièces d'accouplement, on parle d'entraînement par friction (par exemple, entraînement par courroie). Lorsque la puissance est transmise au moyen d'un engagement, ce type d'entraînement est appelé entraînement par engagement (par exemple, entraînement par engrenage et entraînement par chaîne). Un autre facteur de classification des entraînements mécaniques est la présence d'éléments flexibles. Tous ces entraînements où une liaison flexible intermédiaire existe entre l'entraînement et les arbres entraînés sont appelés entraînement flexible; tandis que, s'il n'existe pas de liaison intermédiaire de ce type, elle est regroupée en tant qu'entraînement rigide. L'entraînement par courroie et l'entraînement par chaîne relèvent tous deux des entraînements flexibles ; alors que l'entraînement par engrenage est un entraînement rigide.

Entraînement par courroie est un entraînement à friction flexible, qui transmet la puissance et le mouvement de l'entraînement à l'arbre entraîné au moyen d'une force de friction entre la poulie et la courroie. Il convient à la transmission de puissance à moyenne et longue distance. Cependant, sa capacité est limitée à la force de frottement entre la courroie et la poulie. Ainsi, il n'est pas adapté aux exigences de transmission de puissance lourdes. Par contre, entraînement par chaîne est un entraînement à engagement flexible où la puissance est transmise au moyen d'engagements et de désengagements successifs de la chaîne avec le pignon. Alors que la transmission par courroie a tendance à glisser, la transmission par chaîne en est exempte; cependant, il ne fournit pas nécessairement un rapport de vitesse constant. Les différentes différences entre l'entraînement par courroie et l'entraînement par chaîne sont présentées ci-dessous sous forme de tableau.

Table :Différence entre la transmission par courroie et la transmission par chaîne

Entraînement par courroie	Entraînement par chaîne
L'entraînement par courroie est un entraînement par friction.	L'entraînement par chaîne est un entraînement d'engagement.
Il s'agit d'un entraînement non positif en raison d'un glissement et d'un fluage fréquents.	L'entraînement par chaîne a tendance à offrir un entraînement positif car il est exempt de glissement.
L'entraînement par courroie est préférable pour les entraxe moyens à grands.	L'entraînement par chaîne est préférable pour les entraxes petits à moyens.
Une seule face de la courroie peut être utilisée pour transmettre le mouvement et la puissance.	Les deux faces de la chaîne peuvent être utilisées simultanément pour transmettre le mouvement et la puissance.
En raison de la perte de friction, l'efficacité de l'entraînement par courroie est relativement faible (92 à 96 %).	Une perte de charge négligeable entraîne une plus grande efficacité de l'entraînement par chaîne (95 à 98 %).
La température de la salle de travail influence les performances de la transmission par courroie.	L'entraînement par chaîne n'est généralement pas affecté par la température de la salle de travail.
Bien que l'entraînement par courroie soit couramment utilisé pour les arbres parallèles, une courroie quart de tour peut être utilisée pour les arbres perpendiculaires.	L'entraînement par chaîne ne peut transmettre la puissance qu'entre des arbres parallèles.
Les petits désalignements angulaires et localisés ne posent aucun problème dans les performances de la transmission par courroie.	La chaîne a tendance à quitter le pignon si l'alignement n'est pas parfait.
Pour tendre la courroie avec des poulies, une tension initiale est souhaitée, ce qui augmente la charge sur les arbres.	La charge supplémentaire sur l'arbre est éliminée dans l'entraînement par chaîne car le serrage initial n'est pas souhaité.
L'entraînement par courroie nécessite une lubrification minimale.	L'entraînement par chaîne nécessite une lubrification appropriée et régulière pour une durée de vie plus longue.

Mouvement de friction et d'engagement : Dans les entraînements à friction, la transmission de puissance et de mouvement se produit au moyen d'un frottement entre deux pièces. L'entraînement par courroie est un entraînement par friction car la force de frottement entre la poulie et la courroie agit comme moyen de transmission de puissance. De même, l'entraînement par câble est également un entraînement par friction. D'autre part, lorsque la transmission de puissance et de mouvement se produit en raison de l'engagement et du désengagement successifs des pièces dentées, on parle d'entraînement d'engagement. Ici, la force de frottement ne joue aucun rôle direct dans la transmission de puissance. Par exemple, dans l'entraînement par chaîne, la puissance est transférée au moyen de l'accouplement du pignon denté avec la chaîne correspondante. De même, l'entraînement par engrenage est également un entraînement d'engagement.

Glissement et conduite positive : Un entraînement positif est celui qui offre un rapport de vitesse constant pendant l'opération. Divers phénomènes tels que le glissement, le fluage, l'effet polygonal, etc. ont tendance à modifier la vitesse de rotation et à entraver ainsi le rapport de vitesse. Un rapport de vitesse constant est fortement souhaité dans diverses opérations telles que le filetage au tour. L'entraînement par engrenage n'est qu'un entraînement mécanique qui peut offrir un véritable entraînement positif. L'entraînement par courroie a tendance à glisser et ne peut pas fournir un rapport de vitesse constant. Bien que la courroie trapézoïdale et la courroie striée aient tendance à minimiser le taux de glissement, le fluage peut également entraver le rapport de vitesse. D'autre part, l'entraînement par chaîne est exempt de glissement; cependant, l'effet polygonal peut modifier le rapport de vitesse de manière indésirable.

Distance d'arbre préférée : Le but fondamental des entraînements mécaniques est de transmettre le mouvement et la puissance de l'arbre d'entraînement (comme le moteur principal) à l'arbre entraîné (comme les machines). La distance entre l'entraînement et l'arbre entraîné peut varier en fonction de nombreux facteurs, y compris la disposition du sol. L'entraînement par engrenage est préféré pour la transmission de puissance sur de petites distances. L'entraînement par courroie plate convient aux distances moyennes à grandes (3 à 15 m); cependant, la courroie trapézoïdale peut également être utilisée sur de petites distances (généralement jusqu'à 1 m). Si la distance de l'arbre est supérieure, la courroie aura tendance à fouetter (vibrer entre deux poulies). Le côté lâche de la ceinture peut également se plier. Ainsi, des supports supplémentaires peuvent être nécessaires. D'autre part, l'entraînement par chaîne est préféré pour la transmission de puissance à petite et moyenne distance. La chaîne est généralement lourde par rapport à la courroie et peut donc augmenter considérablement le poids du système si elle est utilisée sur de longues distances. Des pignons de support sont également souhaités lorsque la longueur de la chaîne est supérieure.

Visages possibles : Dans le cas d'une courroie plate, seule la partie intérieure de la courroie entre en contact avec la poulie. Même dans une disposition à courroies croisées, la courroie est pliée dans deux plans différents pour s'assurer que seule la partie intérieure entre en contact avec la poulie. En courroie trapézoïdale, seules deux faces latérales inclinées viennent en contact avec la poulie correspondante. Ces faces de contact ne peuvent pas être modifiées; par exemple, la partie extérieure de la courroie plate ne peut pas être utilisée pour la transmission de puissance. Cependant, la transmission par chaîne offre la possibilité d'utiliser les deux côtés (intérieur et extérieur) sans aucun problème. Même les deux côtés peuvent être utilisés simultanément, lorsque plusieurs arbres (au moins 3) doivent être entraînés par un arbre d'entraînement.

Efficacité : Étant un entraînement par friction, une perte de puissance se produit dans l'entraînement par courroie en raison du frottement. Cela réduit l'efficacité de l'entraînement. En une seule étape, l'entraînement par courroie peut offrir une efficacité de l'ordre de 92 à 96 %, principalement en fonction des caractéristiques de frottement des surfaces de contact, de la tension initiale, du type de courroie, de l'angle d'enroulement, du glissement et du fluage. Un entraînement par chaîne peut offrir une meilleure efficacité car la perte par frottement est négligeable. Une nouvelle chaîne correctement lubrifiée peut généralement fournir une efficacité de 95 à 98 %.

Température de la salle de travail : La plupart des matériaux d'ingénierie présentent des changements de dimension avec la température; cependant, le degré de changement dépend du coefficient de dilatation thermique du matériau concerné. La ceinture est généralement faite de caoutchouc, de caoutchouc textile, de cuir multiplis ou de matériaux synthétiques. Étant un matériau non métallique, la ceinture subit des changements de dimension importants avec une faible variation de la température atmosphérique. Même l'humidité peut affecter les performances. Lorsque la température augmente, la longueur de la courroie augmente également, ce qui entraîne davantage de glissement, une perte de puissance, une vitesse instable et une efficacité dégradée. Avec la réduction de la température ambiante, la longueur de la courroie diminue, ce qui entraîne une charge plus élevée sur les roulements (elle monte les arbres). Une petite variation de la température de la salle de travail ne pose aucun problème détectable dans l'entraînement par chaîne. Étant donné que la chaîne est correctement lubrifiée, l'impact de l'humidité est également négligeable.

Orientation et désalignement de l'arbre : Un entraînement mécanique approprié est nécessaire pour sélectionner en fonction de l'orientation de l'entraînement et des arbres entraînés. Les entraînements par courroie et chaîne ne peuvent transmettre la puissance qu'entre des arbres parallèles. Bien que la courroie quart de tour puisse être utilisée pour les arbres perpendiculaires non sécants, elle n'est pas populaire en raison de nombreuses restrictions et de mauvaises performances par rapport aux engrenages coniques ou à vis sans fin. Un petit désalignement angulaire ou de localisation dans la fixation des poulies avec l'arbre correspondant ne pose aucun problème dans la transmission de puissance. En revanche, l'entraînement par chaîne ne peut pas être utilisé pour les arbres non parallèles. Cela nécessite toujours un alignement correct des pignons, sinon les fentes de la chaîne ne correspondront pas aux dents du pignon et ainsi le menton aura tendance à sortir du pignon.

Tension initiale : La transmission par courroie nécessite une tension initiale en fonction de la charge à transporter et de la vitesse de fonctionnement. Un réglage fréquent de la tension de la courroie est également souhaité pour atténuer les effets de l'augmentation progressive de la longueur de la courroie. Cette tension initiale augmente la charge sur les roulements. L'entraînement par chaîne, cependant, n'exige pas qu'une telle tension soit maintenue dans la chaîne pour la transmission de puissance.

Lubrification : L'entraînement par courroie ne nécessite qu'une lubrification occasionnelle. Une lubrification plus élevée que souhaitée est préjudiciable car elle augmente de manière indésirable le glissement. L'entraînement par chaîne nécessite une lubrification fréquente ; cependant, pas une lubrification complète comme on le souhaite dans les transmissions par engrenages. Le coût de l'huile de lubrification est un autre facteur à prendre en compte dans l'entraînement par chaîne par rapport à l'entraînement par courroie.

Une comparaison scientifique entre la transmission par courroie et la transmission par chaîne est présentée dans cet article. L'auteur vous suggère également de parcourir les références suivantes pour une meilleure compréhension du sujet.

1. Design of Machine Elements par V. B. Bhandari (quatrième édition ; McGraw Hill Education).
2. Machine Design par R. L. Norton (cinquième édition ; Pearson Education).
3. A Textbook of Machine Design par R. S. Khurmi et J. K. Gupta (S. Chand ; 2014).