Introduction
L'accouplement à mâchoires est l'un des éléments les plus répandus et les plus importants de l'immense écosystème des applications industrielles. Choix privilégié des ingénieurs, il sert de support silencieux, de lien entre la force de propulsion d'un moteur électrique et la charge propulsée d'une pompe, d'un compresseur ou d'une boîte de vitesses. Si les accouplements à mâchoires peuvent sembler être une solution simple - une combinaison de deux moyeux métalliques et d'une araignée en élastomère - leur contribution à l'amortissement des vibrations, à la tolérance au désalignement et à la capacité de protéger des équipements coûteux contre des défaillances désastreuses est immense.
Connaître l'accouplement à mâchoires, ce n'est pas seulement connaître les pièces, c'est aussi connaître la physique de la transmission du couple et la science des matériaux des élastomères. Ce guide est une source d'information ultime pour les ingénieurs et les professionnels de l'approvisionnement, expliquant la procédure de sélection, les particularités des matériaux des araignées et le rôle primordial de l'usinage de précision dans la fourniture d'un service fiable sur une longue période.
Qu'est-ce qu'un accouplement à mâchoires ?
Un accouplement à mâchoires est essentiellement un accouplement à flexion de matériau destiné à transférer un couple. Son mode de transmission de base est basé sur la compression, contrairement aux accouplements rigides ou à d'autres formes destinées à des usages similaires. Les composants structurels présentent une conception simple en trois pièces : deux moyeux métalliques et un insert central en élastomère. Ces moyeux sont disponibles dans différents matériaux tels que le fer fritté, l'acier inoxydable, l'aluminium et la fonte ductile, ce qui permet une large gamme d'applications.
Le mécanisme fonctionne grâce à un système d'emboîtement où les mâchoires des deux moyeux s'emboîtent sans contact direct. L'araignée en élastomère remplit l'espace entre les deux, assurant la séparation des arbres et l'isolation électrique. Lorsque le moteur tourne, les pattes de l'araignée sont comprimées pour faire passer la rotation. Cette conception peut être utilisée en compression pour permettre à l'accouplement de supporter des charges de couple beaucoup plus élevées par rapport à sa taille que les autres accouplements d'arbres flexibles.
Le mécanisme fonctionne grâce à un système d'emboîtement dans lequel les mâchoires des deux moyeux s'emboîtent sans entrer en contact direct l'une avec l'autre, car l'araignée remplit l'espace qui les sépare. Lorsque le moteur tourne, les pattes de l'araignée sont comprimées par les mâchoires du moyeu menant et les mâchoires du moyeu mené pour passer la rotation. Cette conception peut être utilisée en compression pour permettre à l'accouplement de supporter des charges de couple beaucoup plus élevées par rapport à sa taille que d'autres accouplements flexibles.
L'une des caractéristiques de l'accouplement à mâchoires est sa sécurité :
- L'accouplement à mâchoires assure la continuité de l'entraînement, contrairement aux accouplements à cisaillement qui rompent la connexion en cas de défaillance.
- Lorsque l'araignée s'use ou se casse, les mâchoires métalliques des deux moyeux se bloquent finalement (métal sur métal) et continuent à pousser la charge.
- Bien que cet état génère du bruit et de l'usure, il n'entraîne pas de perte totale de transmission, ce qui est essentiel pour les charges lourdes de sécurité telles que les ascenseurs ou les pompes à incendie.
Ses principaux atouts sont les suivants
- L'amortisseur en élastomère et les vibrations torsionnelles sont absorbés, et la transmission de la puissance est adoucie.
- Il peut tolérer des désalignements angulaires et parallèles inévitables, en épargnant aux roulements et aux joints des charges radiales excessives.
- Il ne nécessite aucune lubrification, contrairement aux accouplements à engrenage ou à grille, et constitue une option rentable pour la transmission de puissance à usage général.
Le cœur du système : Décoder l'araignée (encart)
Science et sélection des matériaux : Dureté, durabilité et couple
Les propriétés du matériau de l'araignée, qui est le fusible dans le circuit mécanique, sont les facteurs déterminants de la performance d'un accouplement à mâchoires. Les ingénieurs doivent trouver un équilibre entre l'amortissement et la transmission du couple. Bien que les araignées soient généralement codées par couleur, l'utilisation de pigments visuels est une simplification risquée, car une araignée rouge en Europe peut avoir une signification différente d'une araignée rouge sur le marché américain. Par conséquent, la dureté Shore devrait toujours être le principal point de référence de l'ingénieur, en différenciant les principales catégories de matériaux suivantes :
- Caoutchouc nitrile-butadiène (NBR) : La norme dans l'industrie. Le NBR se caractérise généralement par une couleur noire et une dureté de 80 Shore A, ce qui en fait le plus efficace en termes d'amortissement des vibrations, car il est relativement souple. Il présente une résistance élevée aux huiles et constitue donc l'option par défaut pour une utilisation industrielle générale à des températures comprises entre -40C et +100C.
- Uréthane : L'amélioration de la performance. L'uréthane a une dureté d'environ 90-95 Shore A à 98 Shore A, polyuréthane offre une capacité de couple environ 1,5 fois supérieure à celle du NBR. Bien qu'il perde un peu de sa capacité d'amortissement en raison de sa plus grande rigidité, il est supérieur dans les applications à forte teneur en produits chimiques où le caoutchouc normal serait défaillant.
- Hytrel ® (élastomère polyester thermoplastique) : L'expert du poids lourd. L'hytrel est un matériau semblable à du plastique, généralement de couleur beige ou blanche et d'une dureté de 55 Shore D. Il offre une rigidité supérieure et une résistance à la chaleur jusqu'à 120 o C. Néanmoins, cette rigidité implique qu'il transmet beaucoup plus de vibrations que le NBR ou l'uréthane.
- Le bronze : La solution pour les environnements extrêmes. Les spiders en bronze massif sont utilisés dans les applications où une chaleur élevée ou une faible vitesse sont requises et où aucun élastomère ne peut y résister. Ils sont fortement limités aux applications à faible vitesse (généralement moins de 250 tr/min) mais sont pratiquement résistants à la température et aux produits chimiques.
Afin d'éviter toute confusion due aux normes de fabrication régionales, le tableau suivant donne une référence croisée concluante de la dureté des matériaux, de leurs principales caractéristiques et de leurs codes de couleur communs sur les différents marchés.
| Matériau | Dureté Shore | Couleur typique des États-Unis | Couleur Euro typique | Caractéristiques principales |
| NBR (caoutchouc) | 80 Shore A | Noir | Noir | Amortissement maximal, résistance à l'huile standard |
| Uréthane | 90-95 Shore A | Bleu / Orange | Jaune | Couple et amortissement équilibrés |
| Uréthane à couple élevé | 98 Shore A | Rouge | Rouge / Vert | Rigidité élevée, amortissement réduit |
| Hytrel® (en anglais) | 55 Shore D | Blanc / Tan | Blanc | Couple extrême, chaleur élevée (de type plastique) |
| Bronze | Métal rigide | Bronze | Bronze | Basse vitesse, chaleur extrême / produits chimiques |
Différences de conception : Centre solide et centre ouvert
Outre la composition du matériau, la géométrie physique de l'araignée joue également un rôle important dans l'adéquation de l'application. La conception la plus courante est l'araignée à centre solide, dans laquelle les pattes sont reliées entre elles par une bande de matériau solide au centre. Ce noyau dur est essentiel pour garantir l'intégrité structurelle de l'araignée, en particulier lorsqu'elle est soumise à des forces centrifuges qui ont tendance à plier les pattes vers l'extérieur lorsqu'elles tournent à grande vitesse. Les araignées à centre ouvert, au contraire, n'ont pas ce noyau central, ce qui laisse un trou au centre de l'insert. Ce type de variation de conception permet de rapprocher considérablement les arbres de l'équipement moteur et de l'équipement entraîné, ce qui permet aux extrémités des arbres de se toucher presque à l'intérieur de l'accouplement. Cette solution est particulièrement avantageuse pour les petites machines où la distance entre les extrémités de l'arbre (DBSE) est faible, mais elle perd une partie de la stabilité à grande vitesse de la version à centre plein.
Types d'accouplements à mâchoires : Industriel standard et de précision sans jeu
Le "type L" standard (mâchoire droite)
Les accouplements de type L ou à mâchoires droites constituent l'écrasante majorité des accouplements utilisés dans les installations industrielles générales. Dans ce cas, les mâchoires sont coupées avec des bords droits et l'araignée est conçue pour s'insérer de manière assez lâche entre elles. Cet ajustement lâche n'est pas accidentel ; il peut être installé et retiré avec une facilité incroyable, également connue sous le nom d'assemblage aveugle, et il offre une grande marge de manœuvre pour accommoder le désalignement de l'arbre. Mais la distance entre l'araignée et les mâchoires provoque un jeu, une stagnation momentanée ou un jeu libre lorsque le moteur change de direction. Dans les applications à mouvement continu telles que l'entraînement d'une pompe à eau, d'une bande transporteuse ou d'un ventilateur, ce jeu n'a pas d'importance. Le type L est plus rentable, plus facile à entretenir et plus apte à se désaligner que la précision de positionnement.
La mâchoire courbée (Zero-Backlash)
Le type L standard ne peut pas être utilisé dans le domaine de l'automatisation et du contrôle des mouvements parce qu'il présente un jeu. Cette exigence a donné naissance à l'accouplement à mâchoires courbes, qui est spécialement conçu pour être utilisé avec des servomoteurs, des steppers et des tables de positionnement où la précision est de la plus haute importance. Les moyeux, contrairement à la conception à mâchoires droites, ont un profil incurvé qui est similaire à une araignée spécialisée. Cette araignée est montée à la presse dans les mâchoires avec une précharge élevée, tous les espaces sont supprimés et il n'y a aucun jeu entre les pièces. Le résultat est un accouplement rigide en torsion qui peut supporter des densités de couple élevées. En outre, ces accouplements sont souvent adaptés à des taux de rotation beaucoup plus élevés, même supérieurs à 40 000 tr/min. Des fabricants tels que KUNLONG utilisent la technologie CNC la plus récente pour fabriquer ces moyeux avec une concentricité élevée, ce qui est nécessaire pour répondre aux exigences strictes des industries des semi-conducteurs et de l'automatisation.
Le type d'entretoise
Le coupleur à mâchoires à entretoise a été créé pour résoudre un problème de maintenance particulier et coûteux observé dans le secteur de la manutention des fluides. Dans une installation typique, il peut être nécessaire de déboulonner et de déplacer physiquement le moteur lourd ou le corps de la pompe pour dégager l'espace nécessaire au remplacement d'un joint de pompe ou d'une entretoise d'accouplement usée. Le type à entretoise est doté d'une section centrale d'extraction composée de l'entretoise et d'un élément d'entretoise métallique. Cette partie centrale peut être enlevée en utilisant seulement quelques boulons, ce qui laisse un grand espace entre les moyeux des arbres. Cet espace permet au personnel de maintenance d'atteindre et de changer les joints de la pompe sans jamais interférer avec l'alignement ou l'emplacement de l'entraîneur et de l'équipement entraîné. Cette conception permettra d'économiser beaucoup de temps et de travail lors de la maintenance des usines chimiques et des installations de traitement des eaux.
Guide de sélection des accouplements à mâchoires : Comment bien dimensionner
Spécifications des accouplements à mâchoires Produits à noter
Il est essentiel de recueillir les contraintes physiques exactes du système avant de commencer les calculs de sélection. Il ne s'agit pas seulement d'une question de couple, mais d'un puzzle géométrique en trois dimensions. Vous devez enregistrer les diamètres réels des arbres de l'équipement moteur et de l'équipement entraîné, car ils sont généralement différents. Il faut également noter les dimensions de la rainure de clavette (carrée standard, métrique ou peu profonde) et la plus grande enveloppe physique qui peut être utilisée, à savoir le diamètre extérieur maximum (OD) et la longueur totale (OAL). Le non-respect de ces limites physiques peut entraîner le choix d'un accouplement dont le couple est suffisant mais qui est physiquement inaccessible pour être monté dans le carter de la machine.
Étape 1 : Identifier les exigences et les paramètres de fonctionnement de base
Le processus analytique initial consiste à consolider les données opérationnelles brutes de l'application. Vous devez connaître la puissance de sortie du moteur principal, qu'elle soit exprimée en chevaux (HP) ou en kilowatts (kW), ainsi que la vitesse de fonctionnement en tours par minute (RPM). Il est également important de définir la nature de l'application elle-même. Qu'est-ce qui est entraîné exactement ? Une pompe centrifuge qui fonctionne en douceur a un comportement très différent de celui d'un concasseur de roches ou d'un compresseur à piston. Cette évaluation qualitative du type de charge constitue la base des marges de sécurité nécessaires dans les étapes suivantes.
Étape 2 : Déterminer le facteur de service (FS)
Le couple nominal d'un moteur correspond à la puissance du moteur dans des conditions idéales et stables. Cependant, le monde réel est soumis à des chocs, des vibrations et des démarrages brutaux. Pour en tenir compte, les ingénieurs appliquent un multiplicateur, le facteur de service (FS), à la charge théorique pour en faire une charge de conception réaliste. Un facteur de service de 1,0 est standard pour un système soumis à une charge uniforme, comme un ventilateur ou une pompe centrifuge alimentée par un moteur électrique. Lorsque l'application concerne des charges de choc légères, par exemple des convoyeurs à bande ou des générateurs, le FS est de 1,5. Dans le cas de machines industrielles lourdes avec des pointes de couple élevées, comme les compresseurs alternatifs ou les concasseurs, un SF de 2,0 à 2,5 est nécessaire. En outre, lorsque le moteur principal est un moteur à combustion interne, et non un moteur électrique, le SF doit être augmenté de 0,5 à 1,0 pour représenter le couple pulsé des cylindres du moteur.
Étape 3 : Déterminer le couple de conception requis
Après avoir déterminé le facteur de service, le couple de conception peut être déterminé. Ce chiffre est la force de rotation la plus élevée que l'accouplement doit être capable de supporter. La formule est associée à la puissance, à la vitesse et au facteur de service. En pouces-livres, il se calcule comme suit : Couple de conception (in-lbs) = (Puissance x 63 025/RPM) x Facteur de service. Cette conversion mathématique est essentielle car un moteur de forte puissance à très faible vitesse produit un couple énorme, qui peut être très important même si on le compare au seul nombre de chevaux-vapeur.
Étape 4 : Choisir la taille du moyeu en fonction du couple et du diamètre de l'arbre
Après avoir obtenu le couple de conception, consultez le catalogue du fabricant et recherchez une taille d'accouplement dont le couple nominal est supérieur au couple de conception que vous avez calculé. Mais c'est là que la plupart des erreurs de sélection sont commises. Vous devez en même temps vérifier la capacité d'alésage de l'accouplement. Il est fréquent que le diamètre de l'arbre requis soit supérieur à l'alésage le plus grand pouvant être utilisé pour adapter la taille de l'accouplement au couple requis. Dans ce cas, le diamètre de l'arbre est le facteur déterminant et vous devrez augmenter la taille de l'accouplement pour l'adapter à l'arbre, même si le couple nominal sera supérieur à celui requis.
Étape 5 : Sélection du matériau élastomère et du duromètre
Sur la base de la science des matériaux mentionnée ci-dessus, choisissez le type de spider. Lorsque l'environnement de l'application a des températures supérieures à 200 F ou lorsqu'il est exposé à des huiles et des produits chimiques agressifs, vous devez remplacer le NBR standard par de l'Hytrel ou de l'Uréthane. Si l'environnement est standard et que le couple requis est proche de la limite de capacité de l'accouplement, il est souvent possible de remplacer le matériau de l'araignée par du NBR ou de l'uréthane et d'atteindre les mêmes exigences de couple avec une taille d'accouplement plus petite et moins chère.
Étape 6 : Vérifier les possibilités de désalignement et les exigences d'installation
La dernière vérification consiste à s'assurer que l'accouplement que vous avez choisi peut supporter le désalignement susceptible de se produire dans votre système. Comparez les valeurs de désalignement angulaire et parallèle du catalogue avec les tolérances réelles de votre machine. Si votre système nécessite un désalignement important, un accouplement à mâchoires n'est peut-être pas la technologie qu'il vous faut et un joint universel peut s'avérer nécessaire. Veillez également à ce que les arbres disposent d'un espace axial suffisant pour s'adapter correctement aux moyeux et à ce que les vis de réglage soient accessibles.
Liste de contrôle pour une sélection rapide
| Étape | Point d'action | Considérations critiques |
| 1 | Mesurer les arbres | Vérifier les diamètres et les rainures de clavette de l'arbre moteur et de l'arbre entraîné. |
| 2 | Identifier la charge | La charge est-elle régulière (pompe) ou saccadée (broyeur) ? |
| 3 | Vérifier l'environnement | Exigences en matière de température, d'huile, de produits chimiques ou de lavage. |
| 4 | Calculer le couple | Appliquer le facteur de service avant de sélectionner la taille. |
| 5 | Capacité de contrôle de l'alésage | La taille de l'accouplement correspond-elle à l'arbre le plus grand ? |
| 6 | Revue O.D. | L'accouplement s'insère-t-il physiquement dans le logement ? |
Utilisations de l'accouplement par mâchoires : Mise en œuvre stratégique et contraintes
Les accouplements à mâchoires sont l'infanterie du monde mécanique. Néanmoins, pour être déployés avec succès, ils doivent aligner leurs forces particulières sur l'environnement approprié et éviter leurs faiblesses à la lettre.
Applications de base : Où et comment choisir
- Pompage industriel (pompes centrifuges, hydrauliques, à engrenages) : Ces accouplements sont couramment utilisés pour relier des moteurs électriques à des pompes à fluide. Comme les pompes ont tendance à produire des pulsations de fluide et des chocs hydrauliques, l'anneau en élastomère de l'accouplement absorbe les vibrations, qui ne se transmettent pas aux roulements du moteur et aux garnitures mécaniques. Dans le cas des pompes à eau standard, les moyeux en fonte sont suffisants. Mais dans le cas d'un traitement chimique ou de conditions de lavage, vous devez indiquer des moyeux en acier inoxydable (304/316) pour éviter la corrosion. La meilleure option dans cette application est l'utilisation de joints NBR (Nitrile) standard en raison de leur souplesse qui offre l'amortissement des vibrations le plus élevé nécessaire pour garantir que les joints de la pompe ne sont pas endommagés.
- Secteur de la compression (air et réfrigération) : Cela est nécessaire pour faire fonctionner des compresseurs à piston ou à vis de forte puissance. Comme les compresseurs peuvent avoir un couple de démarrage extrêmement élevé, la conception robuste de l'accouplement doit être capable d'absorber ces pointes et de réduire les vibrations de torsion des cycles de compression. Le caoutchouc ordinaire est généralement trop mou dans ce cas. Il est préférable d'utiliser des spiders en Hytrel (uréthane) plutôt qu'en NBR ordinaire. L'Hytrel a une rigidité et une capacité de couple beaucoup plus grandes (généralement 2 à 3 fois la norme), ce qui est essentiel pour faire face au couple de démarrage agressif des gros compresseurs sans cisailler l'insert.
- Manutention (convoyeurs, élévateurs à godets) : Il s'agit de la connexion de transmission standard des systèmes à courroie et à chaîne. Ces systèmes subissent de brusques changements de charge (par exemple, la chute d'un matériau lourd sur une bande en mouvement), et l'accouplement sert donc de tampon pour atténuer les chocs qui, autrement, briseraient les chaînes ou dénuderaient les engrenages. Dans ce cas, il convient d'utiliser des joints NBR standard, contrairement à ce qui se passe dans le secteur de la compression. Les inserts à couple élevé (rigides) ne doivent pas être utilisés dans les convoyeurs ; le matériau plus souple et plus élastique du NBR est nécessaire pour absorber physiquement les chocs. Une plaquette trop rigide transmettra le choc à la boîte de vitesses, ce qui est contraire à l'objectif de l'accouplement.
- Chambres d'essais environnementales : Ces éléments sont essentiels au fonctionnement des ventilateurs et des compresseurs dans les chambres thermiques. Les fabricants tels que KUNLONG tirent leur épingle du jeu dans ce secteur spécialisé en proposant du matériel compatible avec des joints haute température spécialisés, de sorte que le système peut supporter des cycles thermiques extrêmes (de -70 °C à 260 °C) sans que le métal ne se grippe ou que l'insert ne se détériore. Les élastomères ordinaires ne résisteront pas longtemps à cet environnement. Vous devez indiquer des spiders en silicone (froid extrême) ou des inserts en bronze (chaleur extrême). En outre, les moyeux métalliques doivent être usinés avec un jeu un peu plus grand pour leur permettre de se dilater et de se contracter sans se bloquer.
- Propulsion marine (petits navires) : Il est utilisé sur les petits navires pour attacher les moteurs aux arbres d'hélice. Comme les moteurs marins génèrent beaucoup de vibrations de torsion, l'accouplement isole cette énergie au niveau de la boîte de vitesses et de l'arbre d'hélice, ce qui minimise le bruit et élimine l'usure de la transmission. Ici, il n'y a pas de compromis sur le choix des matériaux. Les moyeux en acier inoxydable doivent pouvoir résister à la corrosion de l'eau de mer ; le fer fritté rouille et se fige. De plus, la dureté du spider (Shore A) doit être adaptée à la fréquence de vibration du moteur pour éviter les problèmes de résonance.
Limitations : Ce qu'il faut éviter (et les risques)
Bien que les accouplements à mâchoires soient polyvalents, ils ne constituent pas une solution universelle. Leur application dans les situations ci-dessous peut entraîner un échec désastreux :
- Désalignement extrême (décalage angulaire > 1) : Les accouplements à mâchoires standard n'ont pas la flexibilité des cardans ou des joints en U. En travaillant en dehors de la limite de tolérance, l'araignée entre dans une boucle de compression extrême, produisant trop de chaleur interne (hystérésis) pour faire fondre ou déchiqueter l'insert. Dans des situations extrêmes, les charges de réaction qui en résultent peuvent même déformer les arbres.
- Contrôle des mouvements de précision (applications servo) : Les accouplements à mâchoires standard de type L présentent un jeu naturel entre les mâchoires et l'araignée. Dans les systèmes asservis, ce jeu entraîne des erreurs de positionnement, une perte de précision et une instabilité de la boucle de commande. (Remarque : seules les variantes spéciales "Curved Jaw" sans jeu peuvent être utilisées ici).
- Chaleur extrême (>120C avec les inserts standard) : Les élastomères standard (NBR/Uréthane) perdent leur intégrité structurelle à haute température. Au-delà de cette température, l'élastomère devient cassant ou fond, ce qui entraîne un contact direct métal sur métal. Il en résulte des étincelles, un bruit élevé et, en fin de compte, la destruction des moyeux métalliques. Il est préférable d'utiliser des accouplements à disque ou à soufflet.
- Aucune maintenance : Les araignées en élastomère sont des pièces d'usure qui doivent être inspectées et remplacées régulièrement, et ne conviennent donc pas aux endroits qui nécessitent un démontage important pour y accéder (par exemple, à l'intérieur d'une centrale nucléaire ou d'un équipement en eaux profondes). Le temps d'arrêt imprévu causé par une araignée usée dans ces endroits est très coûteux, c'est pourquoi les accouplements magnétiques ou sans contact constituent un meilleur investissement.
Procédures d'installation de l'accouplement à mâchoires
La durée de vie d'un accouplement à mâchoires est presque entièrement déterminée lors de la phase d'installation. Pour ce faire, les arbres sont d'abord soigneusement nettoyés afin d'éliminer les bavures, la peinture ou les débris susceptibles de nuire à la concentricité. Les moyeux sont ensuite glissés sur les arbres avec les clavettes en place. L'étape la plus importante est l'alignement ; à l'aide d'une règle et de jauges d'épaisseur (ou d'un outil d'alignement laser pour les équipements critiques à grande vitesse), le technicien doit vérifier que le désalignement angulaire et parallèle se situe dans les tolérances spécifiées par le fabricant. Lorsqu'il y a alignement, l'écart est le point de mire. L'installateur doit s'assurer qu'il existe une certaine distance entre les faces métalliques des deux moyeux lors de l'insertion de l'araignée. Les moyeux ne doivent pas être en contact l'un avec l'autre, afin de permettre à l'araignée de s'étirer lorsqu'elle est comprimée et d'assurer l'isolation électrique entre le conducteur et l'équipement entraîné. Une fois que l'espacement est correct, les vis de réglage sont serrées selon les spécifications.
Procédure de maintenance préventive
Pour l'entretenir efficacement, il est nécessaire de changer l'état d'esprit qui consiste à le réparer lorsqu'il est cassé pour adopter un calendrier proactif. Trois points de contrôle non négociables doivent être inspectés régulièrement.
- Vérification de l'écart : Vérifier à l'aide de la jauge d'épaisseur que la "distance entre les bouts d'arbre" (DBSE) n'a pas été fermée par la dilatation thermique ; les moyeux ne doivent pas être en contact.
- Alignement et intégrité des fixations : Vérifiez périodiquement l'alignement de l'arbre lorsque les fondations s'installent et utilisez une clé dynamométrique pour toutes les vis de réglage afin d'éviter l'usure de l'arbre.
- La règle du remplacement de l'araignée : N'attendez pas de tomber en panne. Remplacez immédiatement l'insert élastomère lorsque vous constatez une diminution de l'épaisseur de la jambe ou des fissures superficielles. Lorsque l'usure de l'araignée est anormalement élevée malgré un bon alignement, il convient d'opter pour un moyeu usiné avec précision afin d'éliminer l'usure par abrasion.
Décodage des défaillances d'accouplement de mâchoires : Du symptôme à la cause première
Pour réussir à maintenir un accouplement de mâchoires, une personne doit être formée à lire les indicateurs physiques de défaillance. Le guide de diagnostic suivant est une carte des symptômes visibles directement liés à leurs causes profondes et aux mesures préventives.
- Cris et étincelles audibles : Lorsque vous voyez des étincelles ou entendez un bruit de crissement lors de l'utilisation du système, celui-ci subit un déplacement axial. Ce mode de défaillance particulier est dû au fait que l'espace nécessaire entre les moyeux n'a pas été pris en considération lors de l'installation et que les mâchoires opposées ont été en contact direct l'une avec l'autre. Lors de l'installation, vérifiez toujours la dimension du E (écart axial) à l'aide d'un pied à coulisse ou d'une barre d'écartement afin de vous assurer que les moyeux métalliques ne se touchent pas.
- Fonte ou liquéfaction interne : Si l'araignée semble fondue, déformée ou liquéfiée à l'intérieur, la cause en est un défaut d'alignement. Un désalignement angulaire ou parallèle dépassant la tolérance de l'araignée (généralement 1 o ) fait entrer le matériau dans un cercle vicieux de compression et de relaxation. Cela crée un frottement interne (hystérésis) qui cuit essentiellement la structure du polymère. Vérifiez les décalages angulaires et parallèles à l'aide d'outils d'alignement laser ou de comparateurs pour vous assurer qu'ils se situent dans la plage de tolérance indiquée par le fabricant (moins de 1).
- Cisaillement net des jambes : Les pattes d'araignée qui ont l'air nettes et tranchantes, comme si elles avaient été coupées au couteau, sont le signe d'un choc de torsion. Ce type de dommage prouve que le système a subi un choc soudain ou un pic de couple énorme qui a dépassé les limites de conception de l'accouplement et a tranché l'élastomère avant qu'il ne puisse se rétracter. Recalculez le facteur de service du système et augmentez la taille de l'accouplement ou de l'anneau Hytrel à couple élevé pour faire face aux pics de charge.
- Fretting ou piqûres sur l'alésage du moyeu : Des piqûres, des fretting ou des marques d'usure à l'intérieur de l'alésage du moyeu métallique indiquent des problèmes de vibration dus à l'ajustement mécanique. Cela est normalement dû à un ajustement lâche de l'arbre ou à des vis de réglage qui ont été retirées en raison des vibrations du système et le moyeu est en mesure de se déplacer contre l'arbre. Utilisez de la pâte frein-filet pour fixer les vis de réglage et assurez-vous que les tolérances de l'arbre sont les mêmes que celles de l'alésage du moyeu, de manière à ce que l'ajustement soit serré et sûr.
- Gonflement ou texture gélatineuse : Lorsque l'araignée a perdu sa forme et semble gonflée, molle ou collante au toucher, elle subit une attaque chimique. Cette modification de la texture prouve que le matériau élastomère n'est pas compatible avec les huiles, les solvants ou les produits chimiques présents dans l'environnement d'exploitation. Déterminez le contaminant et remplacez l'élastomère par un élastomère d'uréthane ou d'hytrel ayant une meilleure résistance aux produits chimiques.
- Fragilité et fissuration : Une araignée devenue dure, fissurée ou cassée en morceaux est un signe de dégradation thermique. Cette fragilité indique que la température ambiante a dépassé la température de transition vitreuse du matériau, cuisant l'humidité de l'élastomère et le privant de ses plastiques. Pour des températures de fonctionnement plus élevées (plus de 90°C), utilisez des inserts en bronze ou en hytrel résistants à la chaleur au lieu du caoutchouc NBR standard.
- Abrasion prématurée : Lorsque l'araignée est réduite en poudre ou s'effrite beaucoup plus rapidement que prévu, même avec des charges et un alignement normaux, la cause première est généralement un défaut de fabrication. En particulier, les moyeux en métal de mauvaise qualité avec des finitions de moulage grossières sont comme du papier de verre, grattant et meulant l'araignée à chaque tour. Utilisez des finitions de surface lisses sur les moyeux usinés avec précision pour minimiser le frottement et augmenter la durée de vie de l'araignée.
Les causes profondes des défaillances prématurées des accouplements se répartissent essentiellement en trois catégories visibles, à savoir les erreurs d'installation, la surcharge opérationnelle ou l'incompatibilité environnementale. Mais lorsqu'un accouplement tombe en panne alors qu'il est parfaitement aligné et qu'il se trouve dans un environnement contrôlé, la quatrième cause, souvent ignorée, est le défaut de fabrication du moyeu métallique lui-même. Cette variable invisible s'exprime sous la forme de surfaces de moulage rugueuses qui servent de papier de verre pour frotter l'araignée souple à chaque rotation, et sous la forme d'une mauvaise concentricité qui produit des vibrations destructrices et une distribution inégale des charges, détruisant effectivement le système, quelle que soit la précision de l'opération. Ainsi, pour éviter de telles défaillances causées par le matériel, il est nécessaire de changer les techniques de moulage conventionnelles pour une ingénierie de précision. Cette exigence de tolérances plus étroites et de finitions plus fines conduit aux exigences de fabrication de KUNLONG, de sorte que le matériel métallique supporte et ne dégrade pas l'insert élastomère.
Effets de l'usinage de précision sur la durée de vie
La différence entre un accouplement qui tombe en panne trop tôt et un autre qui garantit une durée de vie de plus de 20 000 cycles réside dans les aspects invisibles de la production. Dans les applications industrielles à fort enjeu, la qualité du moyeu métallique ne peut être compromise. Bien que des tolérances faibles d'environ 0,05 mm soient généralement tolérées dans les moyeux industriels standard, les versions de haute précision, comme celles produites par KUNLONG, ont un contrôle serré des tolérances de 0,0005 mm. Cette haute précision est motivée par un groupe de 30 ingénieurs chevronnés et garantit une concentricité parfaite, de sorte que les charges de couple peuvent être réparties uniformément sur toutes les pattes de l'araignée. Il s'agit d'un moyen efficace de doubler la durée de vie de l'insert élastomère, car il élimine les contraintes inégales qui provoquent une rupture rapide par cisaillement.
Outre la géométrie, c'est l'intégrité de la surface qui est la plus importante. KUNLONG utilise un polissage en 5 étapes pour obtenir une finition miroir de l'interface de la mâchoire, en éliminant les abrasions microscopiques qui usent normalement les inserts en élastomère. Cette attention portée aux détails est confirmée par un test au brouillard salin de plus de 1000 heures et par la conformité aux normes ISO9001 et RoHS. Chaque lot fait l'objet de 15 contrôles de qualité différents avant d'être expédié. Le résultat est un moyeu qui n'est pas seulement un connecteur, mais un outil de précision destiné à assurer la longévité de l'ensemble de votre système d'entraînement.
Conclusion
L'accouplement des mâchoires est un mécanisme d'une simplicité trompeuse qui accomplit une tâche compliquée et nécessaire. C'est un gardien, un modérateur et un conducteur d'énergie. Grâce à la connaissance de l'interaction entre les besoins en couple et les matériaux de l'araignée, ainsi qu'à la précision de la fabrication, les ingénieurs peuvent s'assurer que cette petite pièce fonctionnera sans problème pendant des années. C'est le premier pas vers la fiabilité opérationnelle, qu'il s'agisse d'une pompe industrielle géante ou d'un appareil médical sensible ; le choix approprié d'un accouplement à mâchoires est la clé du succès.
FAQS
Q : Quelle est la différence entre les accouplements à mâchoires et les accouplements en étoile ?
A : Les accouplements à mâchoires sont constitués d'un moyeu métallique et d'une araignée flexible pour absorber les chocs, tandis que les accouplements à araignée sont constitués d'un insert en élastomère pour amortir les vibrations et fonctionner plus silencieusement.
Q : Comment dépanner un accouplement à mâchoires ?
A : Inspectez les araignées ou les moyeux usés, les défauts d'alignement et les vibrations excessives. Remplacez les composants endommagés et assurez-vous qu'ils sont bien alignés et lubrifiés.
Q : Comment aligner l'accouplement des mâchoires ?
A : Aligner les arbres à l'aide d'outils d'alignement. Serrer l'accouplement en commençant par l'ajuster pour éliminer le désalignement.
