Qu'est-ce qu'un accouplement ? Fonctions clés et applications dans les machines industrielles

Le terme « accouplement » est courant dans le monde de l'ingénierie, il est connu comme une pièce qui relie deux arbres ensemble afin de transmettre la puissance avec précision. La transmission se fait du côté entraîneur vers le côté entraîné tout en absorbant l'erreur de montage (désalignement), etc. des deux arbres. L'accouplement est utilisé dans presque toutes les machines industrielles qui nécessitent des transmissions de puissance, telles que les moteurs, pompes, générateurs et compresseurs.

Aujourd'hui, vous découvrirez la définition, les applications, les fonctions, le diagramme, le fonctionnement, les types et les exigences d'un bon accouplement.

Qu'est-ce qu'un accouplement ?

En termes simples, les accouplements sont des dispositifs mécaniques utilisés pour transmettre la puissance/couple d'un arbre à un autre arbre. Un accouplement peut aussi être vu comme un dispositif utilisé pour connecter deux arbres ensemble à leurs extrémités afin que la puissance puisse être transmise. Cependant, le but principal des accouplements est de joindre deux pièces d'équipement rotatif, permettant un certain degré de désalignement ou de mouvement axial, ou les deux. Le dispositif est rigide ou flexible selon la précision d'alignement et l'exigence de couple.

Dans un contexte général, l'accouplement est un dispositif mécanique qui sert à connecter les extrémités de parties ou objets adjacents. Normalement, ils ne permettent pas la déconnexion des arbres pendant le fonctionnement, mais des accouplements limiteurs de couple sont disponibles. Ces accouplements peuvent glisser ou se déconnecter lorsque une limite de couple est dépassée. En essence, le temps et le coût de maintenance de l'accouplement peuvent être réduits selon l'exigence d'application, la sélection, l'installation et la maintenance.

Note : la puissance peut être transmise par divers arrangements d'engrenages ou entraînements, c'est-à-dire si les arbres sont parallèles. Les accouplements sont utilisés lorsque les arbres sont en ligne droite et doivent être connectés bout à bout pour transmettre la puissance.

Applications de l'accouplement

Comme mentionné précédemment, les accouplements d'arbre sont utilisés dans presque toutes les machines industrielles pour plusieurs raisons. La fonction principale est le transfert de puissance d'une extrémité à l'autre. Par exemple, un moteur transférant de la puissance à une pompe par l'intermédiaire d'un accouplement. Voici les applications générales de l'accouplement :

• Transmettre la puissance de l'arbre moteur à l'arbre entraîné.
• Les accouplements connectent ou couplent deux composants fabriqués séparément, c.-à-d. arbre de sortie de moteur et générateur.
• Il réduit la transmission de charges de choc d'un arbre à l'autre en utilisant des accouplements flexibles.
• Les accouplements sont également utilisés pour introduire une flexibilité supplémentaire lors de la transmission de puissance en cas de restrictions d'espace.
• Pour introduire une protection contre les surcharges.

Exigences d'un bon accouplement

Voici les exigences à considérer pour reconnaître un bon système d'accouplement :

• L'accouplement doit être capable de transmettre le couple de l'arbre mené à l'arbre mené.
• Il doit aligner correctement les arbres.
• Les accouplements doivent assurer la sécurité de l'homme et de la machine en cas de défaillance de l'accouplement.
• Les accouplements doivent pouvoir être démontés pour la maintenance.
• Enfin, les accouplements doivent être ajustables.

Diagramme d'accouplement :

Types d'accouplements

Les différents types d'accouplements sont : rigide, manchon ou muff, bride ou manchon fendu aussi appelé accouplement par compression, accouplement à bride, flexible, à goujon à douille, universel, et Oldham. D'autres types incluent l'accouplement à engrenages, à soufflet, à mâchoires, à diaphragme, à fluide, à vitesse constante et à vitesse variable.

Accouplement rigide :

Les accouplements rigides sont employés lorsque deux arbres sont parfaitement alignés. Ils ne conviennent qu'en alignement rapproché. Leurs exemples incluent l'accouplement à manchon ou muff, l'accouplement à manchon fendu et l'accouplement à bride.

Accouplement à manchon ou muff :

Dans la construction de ces types d'accouplements, arbre, clavette, manchon ou muff sont les composants principaux. Un cylindre creux dont le diamètre intérieur est égal à l'arbre est utilisé. Une clavette à tête de gib est utilisée pour le fixer sur les extrémités des deux arbres. La transmission de puissance se fait d'un arbre à l'autre par l'intermédiaire d'une clavette et d'un manchon. Tous les éléments doivent être suffisamment solides pour transmettre le couple.

Accouplement à bride ou manchon fendu ou à compression :

Ces types d'accouplements sont aussi connus sous le nom d'accouplement à manchon fendu. Le muff ou manchon est fait en deux moitiés et est boulonné ensemble et ils sont en fonte. Un goujon est aussi utilisé pour connecter les moitiés. Les deux extrémités d'arbre sont connectées l'une à l'autre et une clavette est placée dans la rainure de clavette située sur les arbres. Une extrémité du manchon est attachée par le bas et l'autre par le haut, maintenues ensemble par des boulons et écrous.

Accouplement à bride :

L'accouplement à bride comprend deux brides en fonte fixées à l'extrémité de chaque arbre. Ces brides sont boulonnées ensemble avec des boulons pour compléter l'entraînement. Rapprocher deux tubes ensemble de manière étanche peut représenter ces types d'accouplement à bride. Dans leur construction, l'une des brides a une partie saillante et l'autre bride a une encoche similaire. Les extrémités des brides sont rapprochées pour faire un alignement correct sans causer de résistance dans le matériau passant à travers elles.

Ces types d'accouplement aident à mettre l'arbre dans la même ligne et à maintenir l'alignement. Boulons et écrous sont utilisés pour coupler les deux brides ensemble. Ces accouplements sont généralement utilisés dans les systèmes de tuyauterie sous pression et ils sont employés pour des charges lourdes. Les différents types d'accouplement à bride sont les types non protégés et protégés d'accouplement à bride, et l'accouplement à bride marine.

Accouplement flexible :

Les types d'accouplements flexibles sont utilisés pour connecter deux arbres qui ont à la fois un désalignement latéral et angulaire. Les exemples d'accouplements flexibles sont : accouplement à goujon à douille, accouplement universel, accouplement Oldham, accouplement à engrenages, accouplement à soufflet, accouplements à mâchoires, accouplements à diaphragme.

Accouplement à goujon à douille :

Les accouplements à goujon à douille sont utilisés pour un désalignement parallèle léger, un désalignement angulaire ou un désalignement axial des deux arbres. Ils sont très liés à l'accouplement à bride rigide, en fait, c'en est la modification. Ils consistent en deux moitiés dissemblables dans leur construction appelées goujons, douilles en caoutchouc utilisées sur les goujons.

Accouplement universel :

Ces types d'accouplements sont connus sous le nom d'accouplement de Hooke. Ils sont utilisés lorsque les axes de deux arbres se croisent à un petit angle et que l'inclinaison entre les deux arbres peut être constante. Cela ne peut se produire qu'en pratique réelle et change lorsque le mouvement est transféré d'un arbre à l'autre. Les accouplements universels sont largement utilisés dans la transmission de puissance. On les trouve dans la transmission de la boîte de vitesses au différentiel de l'automobile. Dans ces cas, deux joints universels sont utilisés à chaque extrémité ; un à l'extrémité de l'arbre de transmission de la boîte de vitesses et le différentiel à l'autre extrémité. L'accouplement universel est aussi utilisé pour transmettre la puissance à différentes broches de machines à percer multiples et fraiseuses.

Accouplement Oldham :

Les accouplements Oldham sont utilisés lorsque deux arbres ont un désalignement latéral. Ils consistent en deux brides A et B avec des rainures et une partie flottante centrale E avec deux languettes T1 et T2. La partie centrale du dispositif est fixée au moyen de goujons qui sont attachés aux brides et parties flottantes. La languette T1 s'insère dans la bride A permettant un mouvement d'avant en arrière et T2 est insérée dans la bride B et permet le mouvement vertical des parties.

Accouplement à engrenages :

Les accouplements à engrenages sont la version modifiée des accouplements à bride. L'accouplement à engrenages est conçu pour transmettre un couple élevé en raison de la grande taille des dents. Leur bride et moyeu sont assemblés séparément ensemble au lieu d'une seule pièce comme l'accouplement à bride. Dans leur construction, chaque joint a un rapport d'engrenage 1:1 de paire d'engrenages interne et externe. De plus, les accouplements à engrenages sont limités aux désalignements angulaires d'environ 0,01–0,02 pouce en parallèle et 2 degrés en angulaire. Les accouplements à engrenages et les joints universels sont utilisés de manière similaire dans les applications lourdes où une transmission de couple élevée est requise.

Accouplement à soufflet :

Ces types d'accouplements sont des accouplements flexibles avec des extrémités d'accouplement jumelées appelées moyeux. Ils ont une excellente rigidité torsionnelle pour transmettre avec précision la vitesse, la position angulaire et le couple. Les accouplements à soufflet sont généralement en acier inoxydable. Ils sont utilisés où un positionnement de haute précision est requis. Les accouplements à soufflet sont conçus avec des parois minces et ont une flexibilité mineure angulaire, axiale ou parallèle. Les moyeux sont soudés à l'accouplement ci-dessous.

Accouplement à mâchoires :

Les accouplements à mâchoires sont utilisés pour la transmission de puissance à usage général et sont également utilisés dans les applications de contrôle de mouvement. Ils sont conçus pour transmettre le couple tout en réduisant les vibrations du système et en ajustant le désalignement, ce qui protège davantage les autres composants contre les dommages. Les accouplements à mâchoires sont bénéfiques car ils peuvent gérer le désalignement angulaire et les charges réactionnelles dues au désalignement. De plus, ils ont une bonne capacité de couple par rapport au diamètre extérieur et une bonne résistance chimique et une capacité d'amortissement décente.

Accouplement à diaphragme :

Ces types d'accouplements sont des accouplements non lubrifiés utilisés dans les turbomachines haute performance et la transmission de couple. Ils sont également utilisés pour compenser le désalignement entre les arbres d'équipement. Les accouplements à diaphragme transmettent le couple du diamètre extérieur vers le diamètre intérieur et vice versa. Ils utilisent une seule ou une série de plaques pour les éléments flexibles et permettent un désalignement angulaire, axial ou parallèle. Les accouplements à diaphragme sont utilisés lorsque le couple et la vitesse élevés sont requis.

Accouplement à fluide :

Les types d'accouplements à fluide sont aussi connus sous le nom d'accouplement hydraulique. Ce sont des dispositifs hydrodynamiques utilisés pour transmettre la puissance mécanique rotative par l'accélération et la décélération du fluide hydraulique. Il y a une roue à aubes sur l'arbre moteur (entrée) du dispositif et un rotor est situé sur l'arbre entraîné (sortie). La roue à aubes agit comme une pompe et le rotor agit comme une turbine.

Principe de fonctionnement de l'accouplement

Le fonctionnement d'un dispositif d'accouplement est moins complexe et peut être facilement compris. Il est utilisé pour connecter deux arbres de même ou de diamètres différents ensemble. Le moteur transmet la puissance du côté entraîneur et l'hélice est du côté entraîné. L'accouplement ne transfère pas la chaleur, etc. du moteur du côté entraîneur au côté entraîné. L'accouplement flexible peut être séparé en deux groupes : métallique et élastomère. Les types métalliques utilisent des pièces librement ajustées qui roulent ou glissent l'une contre l'autre ou, d'autre part, des pièces non mobiles se courbent pour absorber le désalignement.

D'autre part, les types élastomères gagnent aussi leur flexibilité grâce à des éléments résilients, non mobiles, élastiques ou plastiques transmettant le couple entre les moyeux métalliques. Regardez la vidéo ci-dessous pour comprendre clairement le fonctionnement de l'accouplement.

Avantages de l'accouplement

Voici les avantages de l'accouplement dans ses diverses applications :

• Les conceptions sont moins complexes.
• Ils absorbent les erreurs de montage entre les axes du côté entraîneur (côté tournant)
• Transmission de puissance.
• Absorbe les vibrations du côté entraîneur et protège les produits environnants.
• Ne transfère pas la chaleur du moteur du côté entraîneur, etc. vers le côté entraîné.

Conclusion

Ceci conclut cet article, où la définition, les applications, les fonctions, le diagramme, le fonctionnement, les types et l'exigence d'un bon accouplement ont été expliqués. Les avantages des accouplements sont également discutés. J'espère que vous avez beaucoup appris de la lecture. Si c'est le cas, partagez avec d'autres étudiants. Merci de votre lecture, à la prochaine fois.