Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
L’entraînement par courroie dentée s’effectue par engrènement de dents souples disposées sur une courroie déformable, avec des dents de poulies rigides. Lors de son fonctionnement, de nombreuses causes interagissent et la transmission réelle n’est pas exactement synchrone. Cet article s’intéresse à la détermination des grandeurs caractéristiques d’une courroie dentée, selon la nature de ses constituants, l’usage qui en est fait et ses paramètres de détérioration. Pour cela, l’observation du comportement de cette transmission est conduite dans les cas les plus classiques d’utilisation.
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Auteur(s)
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Daniel PLAY : Professeur des universités, Institut national des sciences appliquées (INSA) de Lyon
INTRODUCTION
La qualité de la description et de la prévision du comportement des systèmes mécaniques repose évidemment sur une connaissance précise des éléments et sur une observation fine des phénomènes physiques développés au cours du fonctionnement. Le dossier précédent Entraînement par courroies dentées- Définitions. Géométrie a insisté sur la description des éléments constitutifs d’une transmission par courroie dentée. Le présent dossier traite de l’observation du comportement dans les cas les plus classiques d’utilisation et de la caractérisation d’une courroie.
L’entraînement par courroie dentée est basé sur l’engrènement de dents « souples » disposées sur une âme de courroie déformable, avec des dents de poulies supposées rigides. Dans la pratique, de nombreuses causes agissent sur la réalisation de cet engrènement et le fonctionnement réel diffère de celui théoriquement escompté. En particulier, le synchronisme de transmission des mouvements n’est pas parfaitement assuré et de petites fluctuations autour d’une moyenne apparaissent : une erreur de transmission est introduite. Au cours de l’engrènement et plus généralement du fonctionnement, les éléments sont excités par des sollicitations mécaniques : ils se mettent à vibrer et à produire une émission acoustique. De plus, lorsque les couples à transmettre deviennent grands, les conditions d’équilibre à l’engrènement ne sont plus assurées : un saut de dent survient. Enfin, la transmission par engrènement fait aussi apparaître des glissements à l’interface entre les éléments et par conséquent des dissipations d’énergie mécanique : le rendement de la transmission doit être déterminé ainsi que la température de fonctionnement.
La détermination des grandeurs caractéristiques d’une courroie dentée tient compte de la nature des constituants de la courroie et de son utilisation : des méthodes spécifiques doivent être introduites pour mesurer ces grandeurs. Par ailleurs, au cours du fonctionnement, ces grandeurs évoluent et la courroie elle-même se détériore : les dégradations les plus courantes sont recensées ici.
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Caractérisation des éléments
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1. Observation du fonctionnement
1.1 Erreur de transmission : définition, calcul, mesure et simulation
Par rapport à une référence angulaire θ i0 sur chaque poulie i à un instant initial noté 0, la position angulaire réelle des poulies à un instant donné j est notée θij. À cause de divers effets principalement géométriques, il existe un écart entre la position théorique et la position réelle ; on introduit l’erreur de transmission entre les poulies i et i + n :
À faible vitesse de rotation, on parle d’erreur de transmission cinématique ETC due pour une part à l’effet polygonal. Nous verrons plus loin qu’il y a d’autres effets (voir figure 5).
Naturellement, en mouvement, la transmission est soumise à des effets dynamiques variés dont la conséquence est d’augmenter les efforts et les allongements dans la courroie ; on définit alors une erreur de transmission dynamique ETD.
À partir d’une description géométrique de l’engrènement de la courroie [2], on peut calculer la position angulaire réelle des différentes poulies entraînées par la courroie (figure 1). Par exemple, trois étapes successives de calcul sont définies pour la poulie 1, en fonction de l’angle θ1 qui balaye un pas angulaire 2(β1 + ϕ1) :
: la courroie s’enroule sur le diamètre extérieur de la poulie Rp1 (étape 1, figure 
: la courroie s’enroule sur le rayon de raccordement rp1 (étape 2, figure 
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