Tout ce que vous devez savoir sur les clavettes et les rainures de clavette (joints à clavette)

Dans un domaine du génie mécanique, les assemblages à clavette sont constitués de clavettes et de rainures de clavette. Ces clavettes peuvent être usinées sous différentes formes selon le type de joints de clavette requis. Les rainures de clavette sont des surfaces usinées sur un arbre dans la dimension de la clavette. Ils sont fixés ensemble pour garantir l'absence de séparation des composants et empêcher un mouvement relatif entre un arbre.

Aujourd'hui, vous apprendrez à connaître la définition, les fonctions, les applications, les composants, le diagramme, les types et le fonctionnement des clés et des rainures de clavette. Vous découvrirez également les avantages et les inconvénients d'un joint à clé.

Définition de clé et rainure de clavette

Une clavette est un élément de machine utilisé pour relier un élément de machine rotatif à un arbre. Pour qu'une clavette fonctionne, il doit y avoir une rainure sur l'arbre et une clavette sur l'élément rotatif de la machine. La clé est alors étroitement ajustée entre la rainure de clavette et le siège de clé, d'où le mécanisme s'appelle un joint à clé.

La fonction principale des clavettes et des rainures de clavette est de constituer des joints à clavette pour fixer le moyeu et l'arbre afin qu'un mouvement relatif entre un arbre de transmission de puissance et un composant attaché ne se produise pas. Un joint claveté permet souvent un mouvement axial relatif entre les composants. Cette clé empêche la rotation relative entre les deux pièces et peut permettre la transmission du couple.

Applications

Un joint claveté est utilisé comme une partie importante de l'arbre et des accouplements des éléments de transmission de puissance mécanique. Il assure une transmission efficace de la charge, de la puissance et de la rotation avec glissement. Un bon exemple d'application de clavette et de rainure de clavette est les engrenages, les poulies ou les pignons étroitement connectés avec une clavette à l'arbre de transmission de puissance.

Dans le domaine de la mécanique, les joints à clavette constituent une méthode pratique pour créer une connexion sécurisée entre les arbres et les pignons. Bien qu'il soit utilisé comme alternative sur d'autres applications d'arbre où la charge doit être tirée ou poussée. On le trouve souvent dans les applications agricoles, les machines-outils, les équipements industriels, etc.

Les machines de fraisage, de rainurage et de façonnage sont les machines-outils couramment utilisées pour créer des rainures de clavette et des sièges de clavette. Bien qu'il y ait une utilisation spéciale de la machine pour faire des sièges de clé.

Composants des joints à clavette

Puisqu'il existe différents types de joints à clavette, les composants de la clavette et des rainures de clavette seront différents selon le type et la fonctionnalité supplémentaire. Cependant, les principaux composants des joints à clé comprennent une clé, un logement de clé et la rainure de clavette.

• Clé - la clé est généralement en acier usiné en forme rectangulaire, carrée ou circulaire. Il est inséré entre l'arbre et le moyeu du composant dans une direction axiale pour empêcher tout mouvement relatif.
• Keyseat - c'est le nom technique d'une zone de renfoncement dans le puits. Elle est souvent réalisée sur une machine à façonner.
• La rainure de clavette - une rainure de clavette est également un évidement dans le moyeu qui reçoit la clé et verrouille solidement le mécanisme. Le siège de clé et la rainure de clé partagent la moitié de la clé. Ceci sera expliqué plus en détail dans la section sur le principe de fonctionnement.

Schéma d'une clavette, d'une rainure de clavette, d'un logement de clavette (joint à clavette)

Types de clés

Vous trouverez ci-dessous les différents types de clavettes d'arbre utilisées dans un assemblage à clavette :

Clés enfoncées :

Les clés enfoncées sont des types de clés conçues de manière à ce que la moitié de l'épaisseur de la tige soit enfoncée dans l'arbre et que la moitié restante soit destinée au siège de clé. Pour la réalisation de cette articulation clavetée, la précision est très importante. Par exemple, si une clavette mesure 8 mm, la rainure de clavette de l'arbre sera usinée à la profondeur de 4,1 mm de la même manière que le siège de clavette. Les clés coulées sont de différents types, notamment :

• Clés rectangulaires/carrées

Ces types de clés sont parfois appelées clés plates car elles sont plus larges que leur hauteur. Ils sont souvent utilisés sur des arbres d'environ 500 mm ou 20 de diamètre. La largeur de clé restante permet un couple de transmission plus important sans augmenter la profondeur. Une profondeur accrue signifie un arbre plus faible en raison d'une réduction de la section efficace de l'arbre.

• Touches carrées

Une clé carrée a une section carrée et est utilisée sur un arbre d'environ 25 mm ou 1". Ils sont utilisés sur des arbres plus grands lorsqu'une profondeur de clé plus profonde est requise par rapport aux clés rectangulaires. Cependant, une augmentation de la profondeur signifie un arbre plus faible, en raison de la réduction de la section efficace de l'arbre. Une clé carrée ou rectangulaire peut avoir une conicité de 1 sur 100 sur la longueur de la clé, comme indiqué sur la figure ci-dessous.

• Touches enfoncées parallèles

Les clés enfoncées parallèles sont soit des sections rectangulaires soit carrées mais n'ont pas de cônes. Les clés sont bon marché et facilement disponibles. C'est l'un des plus faciles à installer, mais il doit être maintenu avec un jeu de vis sur le moyeu. C'est parce que les vibrations ou l'inversion du sens de rotation poussent souvent la clé.

La clavette est généralement bien ajustée au bas de la rainure de clavette de l'arbre et aux côtés du joint claveté. Ils laissent un dégagement au sommet de la rainure de clavette du moyeu.

• Clé à tête enfoncée

Une clé coulée à tête de gib est de forme rectangulaire ou carrée avec un cône sur la surface supérieure pour obtenir un ajustement serré. Il est utilisé pour faciliter son retrait.

• Touches plumes

une clé plume a trois types; double tête, plume de cheville et clé de plume. Ils sont fixés soit à l'arbre soit au moyeu pour provoquer un mouvement axial relatif. Ainsi, il permet une transmission de puissance entre l'arbre et le moyeu avec ses faces opposées parallèles. Lui permettant ainsi de glisser.

• Clés Woodruff

Une clé d'aspérule est un disque semi-circulaire inséré dans un évidement circulaire d'un arbre qui ne peut être usiné que par un coupe-clavette d'aspérule. Il est principalement utilisé dans les machines-outils et certains arbres automobiles de ¼ "à 2½" (6 mm à 60 mm) de diamètre. La résistance qu'offrira une clavette Woodruff est extrêmement différente de celle des longues clavettes parallèles, cela signifie qu'elles ne peuvent pas supporter la même charge.

Clés de selle :

Contrairement aux clés enfoncées, les clés de selle ne sont pas enfoncées dans les arbres, mais à la place, elles sont enfoncées uniquement dans le moyeu. Ils reposent soit sur un plat soit sur la circonférence de l'arbre, tandis que la transmission de puissance est obtenue par le frottement entre l'arbre et la clé. Les touches de selle sont subdivisées en deux ; clés de selle plate et de selle creuse. Ils ne sont utilisés que pour des charges légères afin d'éviter de glisser le long de l'arbre.

• Clé de selle plate

Les types plats de clé de selle sont effilés en haut et plats en bas car ils s'insèrent dans une rainure de clavette de moyeu conique poussant vers le bas sur la face plate de l'arbre.

• Clé de selle creuse

Une clé de selle creuse est effilée en haut et incurvée en bas. La clé est insérée dans une rainure de moyeu conique et poussée vers le bas sur la surface circonférentielle incurvée de l'arbre.

Touches tangentes :

Ces types de clés sont parfois appelés clés tangentielles. Ils sont montés par paire à angle droit où chaque clé ne résiste à la torsion que dans un seul sens. Ils sont souvent utilisés dans les grands arbres à usage intensif.

Clés rondes/circulaires

Les clés rondes sont de section circulaire, insérées dans des trous partiellement percés dans un arbre et un moyeu. Ces types de clavettes sont faciles à fabriquer car les rainures de clavette peuvent être percées ou alésées après l'assemblage des pièces d'accouplement. Les clés rondes conviennent aux entraînements à faible puissance.

Principe de fonctionnement

Le fonctionnement de la clé et de la rainure de clavette est moins complexe et peut être facilement compris. Puisqu'il existe différents types de configurations de clés et de rainures de clavette, le fonctionnement de certains types sera complètement différent. Eh bien, la vidéo ci-dessous vous apprendra comment fonctionne le mécanisme d'articulation à clé commun.

Regardez la vidéo ci-dessous :

Avantages et inconvénients des clavettes et rainures de clavette (joints à clavette)

Avantages :

Vous trouverez ci-dessous les avantages des joints à clavette d'arbre dans leurs diverses applications :

• Leur coût de production est considérablement bas.
• Offre une transmission de couple moyen à élevé.
• Facile à monter et à démonter.
• Peut être réutilisé ou fixé sur d'autres composants du même type.
• Il s'agit d'une méthode standard (ISO, BS, DIN et ANSI).

Inconvénients :

Certaines limitations persistent malgré les avantages des joints à clé. Vous trouverez ci-dessous les inconvénients des joints à clé dans leurs diverses applications :

• Il ne peut pas être utilisé pour des charges et des chocs directionnels alternés.
• Un joint à clé trop solidement fixé peut devenir difficile à démonter.
• Provoque un déséquilibre de l'arbre.
• Ils introduisent des points de contrainte dus à l'effet d'entaille et réduisent la résistance de l'arbre.
• Déplacement axial possible du moyeu à moins qu'il ne soit bloqué par un composant supplémentaire tel qu'un circlip ou une vis de réglage.
• Il est difficile de calculer et de combiner l'analyse de la capacité de charge et de la pile de tolérances.

Conclusion

Les joints à clavette sont l'un des meilleurs moyens mécaniques de transmission de puissance. Ils sont principalement utilisés dans un arbre de moteur pour atteindre leur objectif. Dans cet article, nous avons couvert la définition, la fonction, les applications, les composants, les types et le fonctionnement des clés et des rainures de clavette qui constituaient un joint à clé. Nous avons également vu leurs avantages et leurs inconvénients dans leurs diverses applications.

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