Arbre cannelé à billes roulantes sur mesure de 500 à 1900 mm de longueur, fabriqué en Chine, pour machines CNC : produit phare.

Applications des accouplements cannelés

Un accouplement cannelé est un moyen très efficace de relier deux composants ou plus. Ce type d'accouplement est particulièrement performant, car il combine mouvement linéaire et rotation, ce qui en fait un choix judicieux pour de nombreuses applications. Poursuivez votre lecture pour en savoir plus sur les principales caractéristiques et applications des accouplements cannelés. Vous pourrez également déterminer leur fonctionnement et leur usure prévus. Vous pouvez facilement concevoir vos propres accouplements en suivant les étapes décrites ci-dessous.

Conception optimale

L'accouplement cannelé joue un rôle important dans la transmission du couple. Il se compose d'un moyeu et d'un arbre dont les cannelures sont en contact et sans mouvement relatif. Du fait de leur liaison, leur vitesse angulaire est identique. Les cannelures peuvent être conçues avec n'importe quel profil minimisant le frottement. Le contact entre les cannelures entraîne une répartition inégale de la charge, qui se concentre sur une petite surface, pouvant déformer le moyeu.
La conception optimale des accouplements cannelés tient compte de plusieurs facteurs, notamment le poids, les caractéristiques des matériaux et les exigences de performance. Dans l'industrie aéronautique, le poids est un facteur de conception important. Les tableaux SAE et ANSI ne prennent pas en compte le poids lors du calcul des exigences de performance des accouplements cannelés. L'encombrement est un autre facteur critique. Les accouplements cannelés peuvent devoir être installés dans des espaces restreints ou être soumis à d'autres contraintes de configuration.
La conception optimale des accouplements cannelés peut se caractériser par un nombre impair de dents. Cependant, ce n'est pas toujours le cas. Si le diamètre extérieur de la cannelure dépasse un certain seuil, le modèle d'accouplement cannelé optimal peut ne pas convenir à l'application. Pour optimiser un accouplement cannelé pour une application spécifique, l'utilisateur devra peut-être choisir la méthode de dimensionnement la plus appropriée.
Une fois la conception générée, l'étape suivante consiste à tester l'accouplement cannelé obtenu. Le système doit vérifier l'absence de contraintes de conception et valider sa faisabilité à l'aide des techniques de fabrication modernes. Le modèle d'accouplement cannelé résultant est ensuite exporté vers un outil d'optimisation pour une analyse plus approfondie. Cette méthode permet au concepteur de modifier facilement la conception d'un accouplement cannelé et d'en réduire le poids.
Le modèle d'accouplement cannelé 20 comprend les principales caractéristiques structurelles d'un accouplement cannelé. Un logiciel de modélisation de produit 10 stocke les valeurs par défaut de chaque spécification de l'accouplement. Le modèle de cannelure résultant est ensuite calculé conformément à l'algorithme utilisé dans la présente invention. Le logiciel permet au concepteur de saisir les rayons, l'épaisseur et l'orientation de l'accouplement.

Caractéristiques

Un aspect important des cannelures de moteurs aéronautiques réside dans la répartition de la charge entre les dents. Les chercheurs ont mené des essais expérimentaux et analysé l'influence des conditions de lubrification sur le comportement de l'accouplement. Ils ont ensuite élaboré un modèle théorique, basé sur le paramètre de Ruiz, afin de simuler les conditions de fonctionnement réelles des accouplements cannelés. Ce modèle explique l'usure causée par ces accouplements en prenant en compte l'influence du frottement, du défaut d'alignement et d'autres facteurs affectant les performances des cannelures.
Pour concevoir un accouplement cannelé, l'utilisateur saisit d'abord les critères de dimensionnement des éléments porteurs, notamment la cannelure externe 40 du modèle d'accouplement cannelé 30. Il spécifie ensuite les exigences de performance relatives à la marge de couple, telles que la limite d'élasticité, le flambage plastique et le flambage par fluage. Le logiciel calcule alors automatiquement les dimensions et la configuration des éléments porteurs et de l'arbre. Ces spécifications sont ensuite intégrées au logiciel de modélisation 10 en tant que valeurs de spécification.
Les différentes configurations d'accouplements splines sont saisies sur l'écran 80 de l'interface graphique. Le logiciel 10 génère ensuite un modèle d'accouplement spline en enregistrant les valeurs par défaut de ces configurations. L'utilisateur peut alors manipuler ce modèle en modifiant ses différentes spécifications. Le résultat final est une conception assistée par ordinateur permettant aux concepteurs d'optimiser les accouplements splines en fonction de leurs performances et des spécifications de conception.
Le logiciel de modélisation des couplages splines évalue en continu la validité des modèles de couplage spline pour une application donnée. Par exemple, lorsqu'un utilisateur saisit une valeur de données correspondant à un signal de paramètre, le logiciel compare cette valeur à la valeur correspondante dans la base de connaissances. Si les valeurs sont hors spécifications, un message d'avertissement s'affiche. Une fois la comparaison terminée, le logiciel génère un rapport contenant les résultats.
La conception des accouplements cannelés dépend de plusieurs facteurs, notamment le poids, les propriétés des matériaux et les performances requises. Le poids est un facteur primordial, en particulier dans le domaine aéronautique. Les tables ANSI et SAE ne prennent pas en compte ces facteurs lors du calcul des caractéristiques de charge des accouplements cannelés. D'autres contraintes de conception peuvent également limiter la configuration d'un accouplement cannelé.

Applications

Les accouplements cannelés sont un type d'assemblage mécanique reliant deux arbres rotatifs. Leurs deux parties s'engrènent par des dents qui transmettent la charge. Bien que les cannelures soient généralement surdimensionnées, elles restent sensibles à la fatigue et aux contraintes statiques. Ces propriétés les rendent également sujettes à l'usure. Par conséquent, une conception et une sélection appropriées sont essentielles pour minimiser l'usure des cannelures. Les accouplements cannelés trouvent de nombreuses applications.
La conception d'un accouplement cannelé repose sur le diamètre de l'arbre à assembler. Ceci permet un espacement optimal des clavettes. Une méthode innovante de taillage par fraise-mère permet la réalisation de bases coniques sans interférence, et le pied des clavettes est concentrique à l'axe. Ces caractéristiques garantissent des cadences de production élevées. Les accouplements cannelés trouvent de nombreuses applications dans divers secteurs industriels. Pour en savoir plus, poursuivez votre lecture.
La méthodologie par éléments finis permet de prédire le taux d'usure des accouplements cannelés en intégrant l'évolution du coefficient de frottement. Cette méthode, qui permet de prédire l'usure par frottement à partir d'une géométrie simple de surface plane, a été calibrée à l'aide de données expérimentales. Le taux d'usure prédit est cohérent avec les données expérimentales. L'évolution du frottement dans les accouplements cannelés dépend de la géométrie des cannelures. Il est également crucial de prendre en compte les conditions de lubrification des cannelures.
L'utilisation d'un accouplement cannelé réduit le jeu et assure un alignement précis des composants assemblés. La cannelure de l'arbre transmet la rotation de l'arbre cannelé à l'élément cannelé interne, qui peut être un engrenage ou un autre dispositif rotatif. La résistance à la racine et le couple requis pour l'accouplement cannelé déterminent le type d'accouplement à utiliser.
La base de la cannelure est généralement plate et présente une couronne sur une face. La cannelure couronnée possède une couronne symétrique au centre de sa largeur. Plus la longueur de la cannelure diminue vers ses extrémités, plus ses dents s'amincissent. Le diamètre des dents est mesuré en pas. Ainsi, la cannelure mâle possède une base plate et une cannelure couronnée.

Prévisibilité

Les accouplements à broches sont utilisés dans les machines tournantes pour relier deux arbres. Ils sont composés de deux parties dentées qui s'engrènent et transmettent la charge. Les accouplements cannelés sont généralement surdimensionnés et sujets aux contraintes statiques et à la fatigue. L'usure est également un problème courant. Pour remédier à ces problèmes, il est essentiel de comprendre le comportement et la prévisibilité de ces accouplements.
Le comportement dynamique des accouplements cannelure-rotor est souvent difficile à appréhender, notamment lorsque le système n'est pas intégré au rotor. Par exemple, en l'absence de défaut d'alignement, la fréquence de réponse principale correspond à une vitesse de rotation selon l'axe X. À mesure que le défaut d'alignement augmente, le système se met à vibrer de manière complexe. De plus, lorsque les orbites de l'arbre s'éloignent de l'origine, l'amplitude de toutes les fréquences augmente. Les résultats de recherche sont donc précieux pour la conception et le dépannage des systèmes rotoriques.
Le modèle des accouplements splines désalignés peut être obtenu en analysant les relations contrainte-compression entre deux paires de splines. Le modèle de force d'engrènement des splines dépend de la masse du système, du couple transmis et du déplacement dû aux vibrations dynamiques. Ce modèle est valable pour de faibles déplacements dus aux vibrations dynamiques. Par ailleurs, la méthode d'intégration par étapes CZPT est stable et très efficace.
La distribution du glissement dépend de l'état de lubrification, du coefficient de frottement et du nombre de cycles de charge. Les profondeurs d'usure prédites correspondent bien aux valeurs mesurées. Ces prédictions sont basées sur la distribution du glissement. La méthodologie prédit une usure accrue en conditions de lubrification légère, mais pas en cas de lubrification renforcée. L'état de lubrification et le coefficient de frottement sont les facteurs clés qui déterminent le comportement à l'usure des cannelures.

editor by CX 2023-07-13