Présentation
En anglaisRÉSUMÉ
Largement utilisées en micromécanique, mécanique, agroalimentaire, les courroies dentées assurent une transmission en théorie synchrone, mais en pratique soumise à des écarts. Cette erreur est due en partie à la déformation des dents. L’accroissement des performances de ces machines s’en trouve ainsi réduit, les aspects de dégradation et de durabilité venant s’ajouter à cette erreur. Cet article définit les éléments de l’entraînement par courroie dentée, puis explicite la géométrie et les caractéristiques de cette transmission un peu particulière.
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Auteur(s)
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Daniel PLAY : Professeur des universités, Institut national des sciences appliquées (INSA) de Lyon
INTRODUCTION
Une transmission par courroie dentée est très souvent appelée transmission synchrone. D’un point de vue global, la présence de dents actives sur la courroie, qui s’engrènent avec les dents des poulies, de même que la relative rigidité longitudinale des courroies, assurent une transmission en moyenne dite synchrone. Mais si on regarde un peu plus finement le mouvement angulaire sur les poulies réceptrices, en considérant l’allongement des brins tendus de la courroie, la déformation des dents au cours de l’engrènement avec la transmission des efforts, alors des écarts par rapport à la position théorique apparaissent, c’est ce que l’on appelle l’erreur de transmission et le synchronisme n’est pas assuré. Ainsi, l’accroissement des performances des machines (vitesse, couple) impose de considérer les effets dynamiques liés à des excitations externes ou internes au même titre que les aspects cinématiques et statiques. De plus, les conditions d’environnement, notamment les limitations de niveau sonore, nécessitent des études dynamiques et acoustiques des transmissions avec courroie dentée. Enfin, les courroies dentées sont des liens souples souvent perçus comme les éléments les moins résistants (éléments fusibles) de la transmission. Les aspects de dégradation et de durabilité doivent donc aussi être abordés.
Les courroies dentées sont largement utilisées, que ce soit dans la micromécanique et les biens de consommation (appareils photo, imprimante, tondeuse à gazon, etc.), dans les transports (distribution moteur, motos, etc.) et dans beaucoup de secteurs industriels avec des convoyeurs (mécanique, agroalimentaire, etc.). Cette grande diversité d’applications et de dimensions entraîne des particularités spécifiques à chaque cas, mettant en lumière certaines capacités des courroies dentées. Cependant, la nature des problèmes rencontrés reste inchangée.
Deux grandes catégories de courroies dentées avec des technologies un peu différentes, sont distinguées :
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portée de la courroie sur la poulie en fond de dent de courroie (sommet de dent de poulie) pour les transmissions en moyenne et grande vitesse avec des puissances moyennes. Les courroies sont à denture simple (disposée sur la face intérieure de la courroie) et sont construites sans fin (courroie fermée avec longueur définie à la fabrication). Ces types de courroies sont principalement considérés dans ce dossier ;
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portée de la courroie sur la poulie en tête de dent de courroie (creux de dent de poulie) pour les transmissions à basse et moyenne vitesse avec en général de fortes puissances. La longueur est soit définie à la fabrication, soit réalisée à la demande (le raccordement impose toujours des conditions particulières de fonctionnement). En plus des dents d’engrènement, ce type de courroie peut disposer de plots de manutention (sur la face externe de la courroie) soit fabriqués directement, soit montables à la demande.
L’approche proposée dans cette série de dossiers a pour objet, dans l’état actuel des connaissances, de :
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définir les éléments de l’entraînement par courroie dentée et de définir un contexte de travail Entraînement par courroies dentées- Définitions. Géométrie ;
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présenter des modèles de simulation du comportement en statique et en dynamique pour les entraînements par courroie dentée et des résultats avec influence de paramètres [BM 5 688].
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2. Géométrie de la transmission et caractéristiques générales
2.1 Échelles de définition
Quatre échelles de définition géométrique sont généralement adoptées :
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échelle globale (à l’ordre de grandeur de la dimension du mécanisme considéré). Par exemple, une vue CAO-3D permet de situer la morphologie et la place de chaque pièce (figure 8). Dans la vue en perspective, on imagine facilement un plan médian qui passe par le milieu de la largeur des éléments constitutifs. Ce plan médian sera toujours une référence de définition. On remarque aussi l’existence de flasques sur le côté des poulies pour éventuellement limiter les mouvements latéraux. En général, pour simplifier la fabrication, un flasque d’un seul côté est intégré à une poulie ;
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échelle macroscopique faite en général avec une présentation en deux dimensions. Cette vue de la géométrie permet de préciser les cotes (linéaires, circulaires) et tolérances en particulier sur les dessins de définition (figure 9). C’est la description la plus connue et largement régie par les normes géométriques classiques et des normes du métier (ISO 9010, ISO 9011, NF ISO 10917, ISO 13050) ;
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échelle macroscopique de détail. Cette échelle donne le profil des dents généralement à partir de deux paramètres de rayon Pi et un segment de droite inclinée connecté par tangence aux rayons (figure 10). Cette échelle intermédiaire correspond à la description de toutes les corrections des profils et des formes issues de l’optimisation des pièces [1] [2]. Cette échelle précise souvent des bornes minimales et maximales (tableau ...
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