Dans les équipements de fabrication et les machines industrielles, on utilise des accouplements pour transmettre avec précision la puissance du moteur à l’arbre mené. L’accouplement est un composant mécanique qui relie l’arbre menant à l’arbre mené et qui a pour fonction d’absorber les erreurs de montage et d’atténuer les vibrations.
Toutefois, il existe plusieurs types d’accouplements, tels que les accouplements à mâchoires, à disque ou à soufflet, et il convient de les choisir en fonction de l’application et des caractéristiques recherchées.
Dans cet article, nous vous expliquons de manière systématique le rôle fondamental des accouplements, leurs principaux types et caractéristiques, ainsi que les critères à prendre en compte lors de leur sélection. Nous vous présentons également les combinaisons avec les moteurs qu’il est important de connaître pour tirer le meilleur parti des performances des accouplements.
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Les principes fondamentaux du couplage et ses quatre rôles
Un accouplement est un composant mécanique qui relie l’arbre menant (côté moteur) d’un moteur, par exemple, à l’arbre mené (côté pompe ou vis à billes, par exemple) afin de transmettre la puissance. Également appelé « raccord d’arbres » ou « joint », il s’agit d’un composant spécialement conçu pour relier les arbres d’une machine.
Outre la transmission de puissance, les accouplements remplissent d’autres fonctions, telles que la compensation des erreurs de montage, l’amortissement des vibrations et l’isolation thermique. La compréhension de chacun de ces rôles permet de clarifier les critères de sélection lors de la conception d’un équipement.
Contenu abordé dans cette section
- Relier l’arbre menant et l’arbre mené afin de transmettre la puissance
- Compense trois types de désalignement
- Assure l’amortissement des vibrations et l’isolation thermique
Une bonne compréhension des rôles respectifs de la transmission de puissance, de la compensation du désalignement, de l’atténuation des vibrations et de l’isolation thermique permet de clarifier les critères de sélection des accouplements lors de la conception d’un équipement.
Relier l’arbre moteur et l’arbre entraîné afin de transmettre la puissance
La fonction consistant à relier l’arbre moteur et l’arbre entraîné afin de transmettre la puissance constitue le rôle le plus fondamental d’un accouplement. Il relie l’arbre de sortie du moteur à l’arbre entraîné, tel qu’une vis à billes ou une pompe, et transmet avec précision la puissance de rotation.
Si vous fabriquez une machine avec une structure à axe monobloc, cela pose non seulement des difficultés en termes de précision d’usinage et de coût, mais entraîne également des opérations supplémentaires pour le transport et le montage. De plus, en cas de rupture de l’un des deux éléments (côté moteur ou côté entraîné), l’ensemble doit être remplacé, ce qui alourdit la charge de maintenance.
Le raccordement à l’aide d’un accouplement permet de transmettre la puissance même entre des arbres de diamètres différents. En cas de rupture, il suffit de remplacer uniquement la pièce concernée, ce qui permet d’opter pour une configuration tenant compte à la fois du raccordement des arbres et de la maintenance.
Compense trois types de désalignement
La capacité à compenser trois types de désalignements constitue également l’une des fonctions du couplage. Le désalignement désigne le décalage entre les axes de l’arbre menant et de l’arbre mené. Les principaux types sont les suivants :
| Catégories | Contenu |
| Excentricité (décalage parallèle) | État dans lequel les axes de deux axes sont décalés parallèlement |
| Excentricité (décalage parallèle) | État dans lequel les axes de deux axes sont inclinés selon un certain angle |
| Jeu axial (décalage axial) | État dans lequel les deux axes s’éloignent ou se rapprochent dans le sens axial |
Si l’on ne remédie pas au désalignement, celui-ci peut être à l’origine de problèmes sur les équipements, tels que des vibrations, du bruit ou une usure irrégulière des roulements.
Chaque pièce présentant des variations individuelles en termes de précision d’usinage, il est pratiquement impossible d’assembler tous les axes en les alignant parfaitement.L’accouplement utilise la déformation d’éléments élastiques ou de ressorts métalliques pour absorber trois types de décalages dans les limites tolérées, ce qui permet de réduire la charge exercée sur les composants environnants.
Assure l’amortissement des vibrations et l’isolation thermique
L’amortissement des vibrations et l’isolation thermique constituent également des fonctions essentielles de l’accouplement. Lorsque les vibrations générées par la rotation du moteur se transmettent aux équipements côté entraîné, tels que les vis à billes, cela entraîne une baisse de la précision de positionnement et une dégradation des performances de la machine.L’accouplement agit comme un amortisseur qui absorbe les vibrations du côté menant et préserve ainsi la précision du côté mené.
Par ailleurs, il convient de prêter attention à la chaleur générée pendant le fonctionnement du moteur. Si cette chaleur se propage directement vers l’arbre mené, les composants tels que la vis à billes risquent de subir une dilatation thermique, ce qui pourrait nuire à la précision dimensionnelle. L’accouplement limite la transmission de chaleur entre l’arbre menant et l’arbre mené, empêchant ainsi la déformation des composants et tout décalage de position.
Les fonctions d’amortissement des vibrations et d’isolation thermique contribuent au maintien de la précision de l’ensemble de l’appareil et à la réduction des contraintes exercées sur les composants environnants, ce qui constitue un facteur permettant de prolonger sa durée de vie.
Principaux types d’accouplements et leurs caractéristiques
Les accouplements se classent en plusieurs catégories en fonction de leurs différences structurelles. Chaque type présentant des caractéristiques différentes en termes de rigidité à la torsion, de capacité d’absorption des vibrations et de tolérance au désalignement, il est nécessaire de bien comprendre les propriétés de chaque type avant de procéder au choix.
Contenu abordé dans cette section
- Différence entre un accouplement rigide et un accouplement flexible
- Caractéristiques du type à disque, à fente et à soufflet
- Caractéristiques des modèles à mâchoire et des modèles à caoutchouc
En comprenant la structure et les domaines d’application de chaque type, vous pourrez sélectionner efficacement l’accouplement adapté aux exigences de votre équipement.
Différence entre un accouplement à axe fixe et un accouplement à axe flexible
Comprendre la différence entre un accouplement à axe fixe et un accouplement à axe flexible constitue le point de départ du choix d’un accouplement. Le tableau ci-dessous compare les principales caractéristiques de ces deux types d’accouplements.
| Rubrique | Raccord à axe fixe (rigide) | Accouplement flexible (flexible) |
| Structure | Intégration solide des deux axes | Raccordement par l’intermédiaire d’éléments élastiques ou de ressorts métalliques |
| Compensation des défauts d’alignement | Non pris en charge | Compensation des excentricités, des angles de déviation et du jeu axial |
| Rigidité en torsion | Extrêmement élevée | Varie selon le modèle |
| Coût | Relativement bon marché | varie en fonction de la structure |
| Environnement adapté | Conditions dans lesquelles le décalage axial est pratiquement nul | Conditions où des erreurs de montage et une dilatation thermique sont présentes |
Les accouplements rigides n’offrant aucune flexibilité, ils ne permettent pas de compenser les erreurs de montage et sont donc utilisés dans des conditions où le désalignement des axes est faible. Les accouplements rigides constituent le choix à privilégier lorsque l’on privilégie une structure simple et une rigidité en torsion élevée.
Les accouplements à flexion transmettent la puissance tout en absorbant les désalignements grâce à la flexion d’un élément élastique ou d’un ressort métallique. Le choix de l’accouplement adapté aux conditions de conception est déterminant pour les performances de l’installation.
Caractéristiques du type à disque, à fente et à soufflet
Les accouplements de type « disque-fente-soufflet » sont des accouplements à ressorts métalliques qui exploitent la déformation élastique du métal pour compenser les désalignements. La structure et les caractéristiques de chaque type sont les suivantes :
| Type | Caractéristiques de la structure | Principaux atouts |
| Disque | Absorbe le décalage axial grâce à la flexion d’une fine tôle métallique | Rigidité à la torsion élevée et faible erreur de transmission angulaire |
| Fente | Structure monobloc obtenue par usinage d’une fente hélicoïdale dans un matériau cylindrique | Conception simple, compacte et à faible inertie |
| Soufflet | Compense les décalages dans trois directions grâce à la dilatation et à la contraction du soufflet métallique | Excellente régularité de rotation, idéal pour le raccordement à un codeur |
Les modèles à disque, à fentes métalliques et à soufflet sont disponibles en version sans jeu ; leur choix dépend de l’application et peut s’orienter vers une connexion à un servomoteur, un moteur pas à pas ou un codeur. Certains modèles à disque et à fentes métalliques sont conformes aux critères de résistance à l’huile.
Caractéristiques des modèles à mâchoires et des modèles à caoutchouc
Les accouplements de type « mâchoire » et « caoutchouc » sont des accouplements élastiques dans lesquels un matériau élastique, tel que le caoutchouc ou l’uréthane, est intégré dans une pièce intermédiaire. Le modèle de type « mâchoire » se caractérise par une structure dans laquelle un élastomère est pris en sandwich entre deux moyeux métalliques, ce qui lui confère d’excellentes performances en matière d’absorption des chocs et des vibrations. La facilité d’installation est l’une des caractéristiques du modèle de type « mâchoire ».
[Principales applications des accouplements élastiques]
- Transmission de puissance pour les pompes, les convoyeurs, etc.
- Réduction des vibrations des équipements générant des charges d’impact
- Réduction des oscillations du servomoteur
Parmi les accouplements utilisant un caoutchouc à haut pouvoir d’amortissement, certains permettent de limiter le hunting des servomoteurs et d’opter pour des réglages de gain plus élevés. Si les accouplements utilisant un caoutchouc à haut pouvoir d’amortissement présentent d’excellentes propriétés d’absorption des vibrations, leur rigidité en torsion et leur tolérance au désalignement varient toutefois d’un produit à l’autre.
Pour les équipements soumis à des vibrations ou à des chocs, les accouplements élastiques constituent un choix de premier ordre.
Procédure de base pour le choix d’un accouplement et son rapport avec le moteur
La sélection d’un accouplement commence par le choix du type adapté au moteur et à l’application, puis se poursuit par étapes : détermination de la taille, vérification des spécifications telles que le couple admissible et le désalignement admissible, et enfin vérification de la méthode de fixation de l’arbre. De plus, le type et les caractéristiques du moteur avec lequel l’accouplement sera associé constituent également des facteurs qui influencent le résultat de cette sélection.
Nous allons ici vous expliquer la procédure pratique de sélection ainsi que son lien avec le moteur.
Contenu abordé dans cette section
- Comment affiner votre recherche en fonction de l’utilisation prévue
- Méthode de vérification du couple admissible et de la tolérance de désalignement
- Influence des caractéristiques du moteur sur le choix de l’accouplement
En tenant compte des points à vérifier à chaque étape de la sélection, il vous sera plus facile de choisir un accouplement adapté à l’application et aux conditions d’utilisation.
Comment affiner votre recherche en fonction de l’utilisation prévue
La première étape du choix d’un accouplement consiste à affiner la sélection en fonction de l’application. Le type d’accouplement est choisi en fonction du type de moteur et de l’application.
| Classification par application | Performances requises | Exemples de types adaptés |
| Contrôle de mouvement (contrôle de positionnement) | sans jeu, haute rigidité à la torsion | Disque à fentes |
| Transmission de puissance | Transmission à couple élevé Absorption des chocs Tolérance au désalignement | Joe Oldham |
Dans les applications de contrôle de mouvement, le jeu dans le sens de rotation nuit à la précision de positionnement ; il est donc nécessaire de choisir un modèle sans jeu. En revanche, dans les applications où la transmission de puissance est primordiale, il est important de sélectionner un accouplement capable de fournir le couple requis et dont le couple admissible a été vérifié.
Une fois que vous avez affiné votre sélection, vous passez à la sélection d’une taille pour laquelle le couple de correction est inférieur au couple admissible, à la vérification du diamètre de l’alésage, au choix de la méthode de fixation, puis à la vérification finale des dimensions. En vérifiant ces éléments dans l’ordre, il vous sera plus facile de réduire votre sélection.
Méthode de vérification du couple admissible et de la tolérance de désalignement
La vérification du couple admissible et de la tolérance de désalignement constitue une étape à effectuer lors de la détermination de la taille de l’accouplement.
[Procédure de vérification du choix de la taille]
- Calcul du couple corrigé, obtenu en multipliant le couple maximal du moteur par un coefficient de correction
- Sélection d’une taille pour laquelle le couple de correction soit inférieur au couple admissible de l’accouplement
- Vérification du respect des tolérances pour les défauts d’alignement suivants : excentricité, angle de désalignement et jeu axial
Si le désalignement dépasse les limites admissibles, cela peut entraîner des vibrations ou réduire considérablement la durée de vie de l’accouplement.
Il convient de noter en particulier que, lorsque deux types ou plus de désalignements, tels que l’excentricité et l’angle de déviation, se produisent simultanément, les tolérances respectives sont généralement limitées à la moitié de celles applicables à chaque désalignement pris isolément. Étant donné que des désalignements combinés surviennent fréquemment dans les conditions réelles d’installation, il est recommandé de concevoir le système en prévoyant des tolérances inférieures ou égales à un tiers de ces valeurs.
Veuillez déterminer la taille adaptée à votre équipement en tenant compte de l’espace disponible, du diamètre de l’alésage et du mode de fixation.
Influence des caractéristiques du moteur sur le choix de l’accouplement
L’influence des caractéristiques du moteur sur le choix de l’accouplement est un facteur incontournable qui détermine les performances de l’ensemble de l’installation.Lorsqu’on l’associe à un moteur de commande (tels que les servomoteurs), l’utilisation d’un accouplement à faible rigidité en torsion peut entraîner un décalage entre l’angle de rotation du moteur et celui de la charge, ce qui risque de nuire à la précision de positionnement. En revanche, pour les applications où l’on souhaite limiter les vibrations, un accouplement présentant une excellente capacité d’absorption des vibrations et peu susceptible de provoquer des résonances constitue le choix le plus approprié.
Les caractéristiques de l’accouplement approprié varient en fonction du type de moteur. Pour les applications nécessitant un contrôle de positionnement à haute vitesse et haute précision, les modèles à disque ou à fente, qui offrent une rigidité élevée et un jeu nul, constituent des solutions de choix.Dans les applications où l’absorption des vibrations est prioritaire, l’utilisation de modèles en caoutchouc à haut pouvoir d’amortissement permet d’exploiter pleinement les performances du moteur tout en empêchant la résonance du système. Pour les moteurs à usage général, où la rotation continue dans un seul sens est la norme, les modèles de type Oldham ou à mâchoires, qui offrent une grande tolérance au désalignement, constituent les principaux choix.
De plus, les caractéristiques de vibration et la précision de rotation propres au moteur ont une incidence directe sur la charge exercée sur l’accouplement. Par exemple, l’utilisation d’un moteur présentant peu d’à-coups (irrégularités de rotation) permet de réduire les forces irrégulières exercées sur l’accouplement et d’améliorer la stabilité de l’ensemble de l’installation.Lors du choix d’un accouplement, il est indispensable de prendre en compte non seulement le couple admissible et les tolérances de désalignement indiqués dans le catalogue, mais également la qualité du moteur qui sert de source d’entraînement.
Résumé
Un accouplement (raccord d’arbres) est un composant mécanique qui relie l’arbre menant et l’arbre mené afin d’assurer la transmission de la puissance. Outre la transmission de la puissance, il a pour fonction d’absorber les erreurs de montage (désalignement), d’amortir les vibrations et les chocs, et d’empêcher la chaleur générée par le moteur, par exemple, de se propager vers l’arbre mené.
Il existe différents types d’accouplements : à disque, à mâchoires, de type Oldham, à soufflet et rigides. Lors du choix d’un accouplement, veuillez affiner votre sélection en fonction de l’application et du type de moteur, et vous assurer que le couple de correction est inférieur au couple admissible, tout en vérifiant les valeurs admissibles relatives à l’excentricité, au désaxage et au jeu axial.
Par ailleurs, lors du choix d’un accouplement, il est nécessaire de vérifier le type de moteur à associer ainsi que les conditions d’utilisation. Lorsque vous étudiez la combinaison d’un moteur et d’un accouplement, veillez à choisir le type d’accouplement en fonction de la précision de positionnement requise et de la capacité d’absorption des vibrations. Si vous recherchez des moteurs compacts et de haute précision, veuillez consulter le site Web de C.I. Takiron.
Informations sur les produits et demandes de renseignements
Pour plus d’informations sur les micromoteurs de C.I. Takiron, veuillez consulter le site Web suivant.
- Site du produit : https://cik-ele.com/
- Moteurs sans noyau : https://cik-ele.com/products/list/coreless_motor/
- Moteur sans balais : https://cik-ele.com/products/list/brushless_motor/
- Moteurs à engrenages : https://cik-ele.com/products/list/gearhead/
- Codeur : https://cik-ele.com/products/list/encoder/
Si vous rencontrez des difficultés pour choisir un petit moteur dans le cadre du développement de vos produits, n’hésitez pas à nous contacter via le formulaire de contact. Nos techniciens vous écouteront pour comprendre votre application et vos exigences, puis vous proposeront la solution la mieux adaptée.
- Contact : https://cik-ele.com/contact/
