Comprendre les Accouplements : 13 Types Expliqués pour une Transmission de Puissance Efficace

Dans cet article, vous découvrirez qu'est-ce qu'un accouplement, ses définitions, les types d'accouplements d'arbre, comment les utiliser, leurs composants, applications et schémas.

Vous pourrez également télécharger le fichier PDF de cet article à la fin.

Accouplement et Types

Qu'est-ce qu'un accouplement ?

Un accouplement est un dispositif utilisé pour connecter deux arbres ensemble afin de transmettre la puissance. Les accouplements sont rigides ou flexibles selon la précision d'alignement et les exigences de couple.

Qu'est-ce qu'un accouplement d'arbre ?

L'accouplement d'arbre est un composant mécanique qui relie deux arbres rotatifs, tels que l'arbre moteur et l'arbre mené, dans le but de transmettre la puissance. Il est utilisé dans les moteurs, pompes, générateurs et compresseurs.

Comment fonctionne un accouplement d'arbre ?

Vous pouvez connecter deux arbres ensemble par un accouplement comme le montre le schéma ci-dessus. Aucune difficulté si les diamètres d'arbre sont différents.

Comme le montre le schéma ci-dessus, le moteur est le côté entraînant et l'hélice est le côté entraîné.

L'accouplement ne transfère pas la chaleur du moteur vers le côté entraîné.

L'accouplement absorbe les chocs et vibrations, ce qui protège les composants environnants contre les dommages.

Pourquoi utilise-t-on un accouplement d'arbre ?

Voici les raisons les plus courantes de l'utilisation d'un accouplement d'arbre :

1. Pour connecter des arbres d'unités fabriquées séparément, comme un moteur et un générateur.
2. Pour compenser le désalignement des arbres.
3. Pour assurer la flexibilité mécanique.
4. Pour absorber la transmission des charges de choc d'un arbre à l'autre.
5. Pour la protection contre les surcharges.

Types d'Accouplements

Voici les différents types d'accouplements :

1. Accouplement Rigide
2. Accouplement à manchon ou muff
3. Accouplement à bride ou à compression
4. Accouplement à flasque
5. Accouplement Flexible
6. Accouplement à goujons et bagues
7. Accouplement universel (cardan)
8. Accouplement Oldham
9. Accouplement à engrenages
10. Accouplement à soufflet
11. Accouplement à mâchoires (jaw coupling)
12. Accouplement à diaphragme
13. Accouplement Hydraulique (Fluid Coupling)
14. Accouplement à vitesse constante
15. Accouplement à vitesse variable

#1 Accouplement Rigide

Un accouplement rigide est utilisé lorsque deux arbres sont parfaitement alignés. Il ne convient qu'aux alignements précis. Exemples : accouplement à manchon, accouplement à bride fendue, accouplement à flasque.

#2 Accouplement à Manchon ou Muff

L'accouplement à manchon (ou muff) est le type le plus simple d'accouplement rigide, généralement en fonte.

Construction :

Il se compose d'un arbre, d'une clavette, d'un manchon (cylindre creux) dont le diamètre intérieur correspond à celui de l'arbre. Il est fixé sur les extrémités des deux arbres à l'aide d'une clavette à tête de gib.

La transmission de puissance s'effectue d'un arbre à l'autre par la clavette et le manchon. Tous les éléments doivent être suffisamment résistants pour transmettre le couple.

#3 Accouplement à Bride ou à Compression (Split-muff)

Également appelé accouplement à manchon fendu. Le manchon est divisé en deux moitiés boulonnées ensemble. Les moitiés sont en fonte et assemblées par goujons ou boulons.

Les extrémités des deux arbres sont connectées avec une clavette dans la rainure de clavettage. Une moitié du manchon est fixée par le bas, l'autre par le haut, maintenues par boulons et écrous.

Cet accouplement est largement utilisé pour les applications lourdes. Il n'est pas nécessaire de déplacer les arbres pour l'assembler ou le démonter.

#4 Accouplement à Flasque

Il se compose de deux flasques en fonte fixées à l'extrémité de chaque arbre. Les deux flasques sont boulonnées ensemble pour compléter l'entraînement. Un accouplement à flasque permet de réunir deux tubes de manière étanche.

L'une des flasques a une partie saillante et l'autre un évidement correspondant. Les deux flasques sont rapprochées pour assurer un alignement correct sans résistance. Elles maintiennent les arbres en ligne et préservent l'alignement. Les flasques sont couplées par écrous et boulons. Ces accouplements sont typiquement utilisés dans les systèmes de tuyauterie sous pression et pour de lourdes charges sur de gros arbres.

Voici les trois types d'accouplements à flasque :

1. Accouplement à flasque non protégé.
2. Accouplement à flasque protégé.
3. Accouplement à flasque marine.

#5 Accouplement Flexible

Il connecte deux arbres présentant un désalignement latéral et angulaire. Exemples : accouplement à goujons et bagues, universel, Oldham, à engrenages, à soufflet, à mâchoires, à diaphragme.

#6 Accouplement à Goujons et Bagues (Bushed Pin-type)

Utilisé pour un léger désalignement parallèle, angulaire ou axial. C'est une modification de l'accouplement à flasque rigide. Il se compose de deux demi-parties dissemblables, de boulons (goujons) et de bagues en caoutchouc ou cuir sur les goujons.

Un jeu de 5 mm existe entre les faces des deux moitiés. Il n'y a pas de connexion rigide ; l'entraînement se fait par compression des bagues en caoutchouc ou cuir.

#7 Accouplement Universel (Cardan)

Également appelé accouplement de Hooke. Utilisé lorsque les axes de deux arbres se coupent sous un petit angle. L'inclinaison peut être constante, mais varie en pratique lors de la transmission du mouvement.

Ces accouplements sont largement utilisés dans la transmission de puissance, notamment dans la transmission du boîte de vitesses au différentiel des automobiles (deux joints cardan). On les trouve aussi sur les machines à percer et fraiser multi-broches.

#8 Accouplement Oldham

Utilisé pour un désalignement latéral entre deux arbres. Le schéma montre deux flasques A et B avec des rainures et une pièce flottante centrale E avec deux tenons T1 et T2.

La pièce centrale est fixée par goupilles aux flasques et à la pièce flottante. Le tenon T1 s'insère dans la flasque A (mouvement avant-arrière) et T2 dans la flasque B (mouvement vertical). Ces deux composantes de mouvement compensent le désalignement latéral lors de la rotation.

#9 Accouplement à Engrenages

Version modifiée de l'accouplement à flasque. Les accouplements à engrenages transmettent des couples élevés grâce à la grande taille des dents. La flasque et le moyeu sont assemblés séparément (contrairement à l'accouplement à flasque monobloc).

Chaque joint comporte un couple conique interne/extérieur 1:1. L'accouplement à engrenages tolère un désalignement parallèle de 0,01-0,02 pouces et angulaire de 2°. Utilisé dans les applications lourdes nécessitant une transmission de couple élevée, au même titre que les joints cardan.

#10 Accouplement à Soufflet (Bellows)

Accouplement flexible avec deux extrémités d'accouplement appelées moyeux. Excellente rigidité torsionnelle pour transmettre avec précision vitesse, position angulaire et couple. Généralement en acier inoxydable. Utilisé quand une précision de positionnement élevée est requise.

Parois minces offrant une flexibilité mineure (angulaire, axiale, parallèle). Les moyeux sont soudés au soufflet. Rigidité torsionnelle la plus élevée parmi les accouplements de servomoteurs.

#11 Accouplement à Mâchoires (Jaw Coupling)

Utilisé pour la transmission de puissance générale et les applications de contrôle de mouvement. Transmet le couple tout en réduisant les vibrations et en compensant le désalignement, protégeant ainsi les autres composants.

Composé de deux moyeux métalliques et d'un insert élastomère (appelé « araignée » ou spider).

Avantages :

• Gère le désalignement angulaire et les charges de réaction dues au désalignement.
• Bon rapport couple/diamètre extérieur.
• Bonne résistance chimique et capacité d'amortissement décente.

#12 Accouplement à Diaphragme

Accouplement non lubrifié utilisé dans les turbomachines haute performance, transmettant le couple et compensant le désalignement entre arbres d'équipements.

Transmet le couple du diamètre extérieur vers intérieur, puis de l'intérieur vers l'extérieur. Utilise une ou plusieurs plaques comme éléments flexibles. Permet désalignement angulaire, axial ou parallèle. Pour applications à couple et vitesse élevés.

#13 Accouplement Hydraulique (Fluid Coupling)

Également appelé accouplement hydraulique. Dispositif hydrodynamique transmettant la puissance mécanique rotative par accélération/décélération de fluide hydraulique. Composé d'une roue motrice (pompe) sur l'arbre d'entrée et d'une roue menée (turbine) sur l'arbre de sortie.

Près de l'axe de la roue motrice, la composante tangentielle de la vitesse absolue est faible ; en périphérie, elle est élevée. L'accélération du fluide augmente sa vitesse et son énergie cinétique. Le fluide jaillit à grande vitesse, frappe les aubes de la turbine, transfère son énergie et quitte la turbine à basse vitesse.

Conclusion

Voilà, vous avez maintenant tout compris sur les accouplements d'arbre et leurs types. Si j'ai oublié quelque chose ou si vous avez des questions, commentez ou contactez-moi par email, je répondrai.

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