Accouplement à broches : Un guide pratique pour les transmissions industrielles

Un ingénieur en maintenance en Inde passait trois mois à remplacer un accouplement denté usé sur un concasseur de calcaire tous les six semaines. Les dents présentaient des piqûres, le lubrifiant fuitait, et les arrêts de production coûtaient à l'usine environ 8 000 dollars par arrêt.

L'ingénieur a opté pour un accouplement à boulons flexible avec des douilles en caoutchouc. Le nouvel ensemble a fonctionné pendant dix-huit mois avec seulement des inspections des douilles. Il a coûté moins cher que les trois réparations précédentes d'accouplements dentés.

Si vous recherchez un connecteur d'arbre simple, absorbant les chocs et facile à entretenir, un accouplement à boulons peut être plus adapté que vous ne le pensez. Ce guide explique ce qu'est un accouplement à boulons, comment il fonctionne, où il fonctionne le mieux et comment en sélectionner et en entretenir un. À la fin, vous saurez si ce modèle convient à votre transmission et ce qu'il faut spécifier lors de la commande.

Chez Hebei Suju, nous fabriquons des accouplements flexibles pour concasseurs, pompes, compresseurs, convoyeurs et machines personnalisées dans le monde entier. Les principes de sélection ci-dessous sont les mêmes que nos ingénieurs utilisent lors de l'examen des applications des clients.

Qu'est-ce que c'est ?

Un accouplement à broches est un connecteur d'arbre flexible qui transmet le couple grâce à un ensemble de broches équipées de douilles en caoutchouc ou en matériau synthétique. Deux moyeux à brides font face l'un à l'autre. Un moyeu porte les broches ; l'autre moyeu a des trous pour recevoir les broches munies de douilles.

Le couple est transféré du moyeu menant aux douilles puis au moyeu mené. Les douilles élastiques absorbent les chocs, amortissent les vibrations et tolèrent de faibles écarts angulaires, radiaux et axiaux.

Cette conception est également appelée accouplement à broches et douilles. Il appartient à la même famille que les accouplements à mâchoires et à pneus : des accouplements flexibles à base d'élastomère qui protègent les moteurs, les boîtes de vitesses et les équipements entraînés contre les chocs de torsion.

Ces accouplements sont populaires car ils sont mécaniquement simples. Il n'y a pas de dents de rouage engrenées à lubrifier, pas de diaphragmes complexes à équilibrer et pas de contact métal sur métal usant sous charge normale. Lorsque les douilles s'usent, vous remplacez généralement seulement les douilles au lieu de l'accouplement entier.

Comment ça fonctionne ?

Le principe de fonctionnement est simple. La rotation est transmise au moyeu d'entraînement. Les broches, qui sont fixées à une bride, pressent contre les douilles en caoutchouc logées dans la bride opposée. Les douilles se déforment légèrement sous compression et cisaillement, transmettant le couple tout en amortissant la liaison.

Cette élasticité confère au coupling trois caractéristiques utiles.

Tout d'abord, il absorbe les charges de choc. Lorsqu'un convoyeur démarre sous charge ou qu'un concasseur mord dans une grosse roche, la pointe de couple soudaine est atténuée par les douilles avant d'atteindre le moteur ou la boîte de vitesses.

Deuxièmement, il amortit les vibrations de torsion. Les compresseurs alternatifs, les pompes à piston et les concasseurs créent des variations cycliques de couple. Les douilles en caoutchouc réduisent l'amplitude de ces vibrations avant qu'elles ne se propagent dans la chaîne cinématique.

Troisièmement, il permet un désalignement limité. Les mouvements angulaires, radiaux et axiaux entre les arbres sont compensés par la déformation des douilles. Les valeurs exactes admissibles dépendent de la taille du coupling et de la dureté des douilles.

Conseil pro : Un accouplement à broches souples fonctionne au mieux lorsque les douilles sont en bon état. Des douilles durcies, fissurées ou comprimées transforment plus de chocs et de vibrations aux machines connectées.

Types d'accouplements à broches et variations de conception

Toutes les conceptions ne sont pas les mêmes. La conception des moyeux, le matériau des douilles et l'arrangement des broches varient pour correspondre à différents couples, vitesses et conditions environnementales.

Accouplement standard à broches et douilles

La conception la plus courante comporte deux moyeux à brides, un ensemble de broches et des douilles en caoutchouc remplaçables. Il est utilisé dans les transmissions industrielles générales où le couple est modéré et où il y a des chocs. Les conceptions standard sont économiques et largement disponibles en fonte ou en acier.

Conception avec tambour de frein

Certaines conceptions combinent cet accouplement avec un tambour de frein. Le tambour fournit une surface de freinage pour les freins mécaniques ou électromagnétiques. Ceux-ci sont courants dans les grues, les treuils et les équipements de levage où l'arrêt contrôlé est important.

Moyeux à alésage conique

Les moyeux à alésage conique facilitent le montage et le démontage sur les arbres de grande taille. Ils sont utiles dans les applications sensibles à l'entretien où le retrait de l'arbre est difficile ou coûteux.

Split Bush Designs

Les douilles fendues permettent le remplacement sans retirer les broches du moyeu. Cela permet d'économiser du temps lors de montages dans des espaces restreints ou sur des équipements où il n'est pas pratique de retirer les moitiés de l'accouplement.

Dispositions personnalisées de moyeu et de broche

Lorsqu'un accouplement standard du catalogue ne correspond pas à l'écartement des arbres, à la taille de l'alésage ou aux exigences de couple, une conception personnalisée peut être nécessaire. Chez Hebei Suju, nous examinons les dessins fournis par le client et produisons des accouplements personnalisés à partir de dessins ou d'échantillons lorsque les tailles standard ne conviennent pas.

Matériaux de douille courants

Critères de sélection

La sélection commence par la compréhension de la charge, pas seulement de la taille de l'arbre. Voici les facteurs clés à prendre en compte.

1. Couple nominal et couple de pointe

Commencez par le couple de fonctionnement normal de l'entraînement. Ensuite, multipliez-le par un facteur de service qui tient compte des chocs, des démarrages et des arrêts, ainsi que de l'opération en sens inverse. Une pompe fonctionnant doucement pourrait utiliser un facteur de service de 1,25. Un concasseur de roches ou un compresseur alternatif pourrait nécessiter 2,0 ou plus.

Le couple nominal du coupleur doit dépasser le couple ajusté. Si le couple de pointe au démarrage ou dû à un choc est connu, vérifiez-le également par rapport à la capacité de couple maximale du coupleur.

2. Vitesse de fonctionnement

Ces unités conviennent à une large gamme de vitesses, mais des vitesses très élevées nécessitent une attention particulière à l'équilibrage. Un coupleur déséquilibré à haute vitesse de rotation provoque des vibrations et une charge sur les paliers. Pour des vitesses supérieures à 3 000 tr/min, consultez le fabricant et considérez si un coupleur à diaphragme ou à engrenages pourrait être plus approprié.

3. Désalignement des arbres

Mesurez ou estimez le désalignement angulaire, radial et axial entre les arbres. Ces coupleurs tolèrent plus de désalignement que certains autres types de coupleurs, mais chaque taille a une limite. Le fonctionnement au-delà du désalignement nominal raccourcit la durée de vie des douilles et augmente les vibrations.

4. Conditions environnementales

La température, l'huile, l'ozone et la lumière du soleil affectent les composés de caoutchouc. Les douilles standard en caoutchouc naturel fonctionnent bien dans de nombreux environnements industriels, mais des composés de nitrile ou de néoprène peuvent être nécessaires en cas d'exposition à l'huile, de températures élevées ou d'installations extérieures.

5. Facteur de service et cycle de fonctionnement

Les applications avec des démarrages, des arrêts et des inversions fréquents nécessitent un facteur de service plus élevé. Il en est de même pour les entraînements avec une inertie élevée ou des charges de choc. Soyez honnête concernant le cycle de fonctionnement lors du dimensionnement du coupling. Un coupling de taille insuffisante ne durera pas.

6. Espace d'installation et accès à l'entretien

Vérifiez le diamètre extérieur, la longueur totale et l'espace nécessaire pour le remplacement des douilles. Si l'accès à l'entretien est limité, une conception à douille fendue peut économiser des heures lors de la maintenance.

Avez-vous besoin d'aide pour dimensionner un coupling ? Envoyez-nous la puissance de votre moteur, la vitesse, le désalignement et les détails de l'application, et nous vous recommandons un coupling approprié. Demandez un devis pour des tailles standard ou personnalisées.

Applications

Cette conception est utilisée là où l'amortissement des chocs et la tolérance au désalignement sont plus importants que le jeu nul ou la vitesse ultra-élevée. Les applications courantes incluent les concasseurs, les convoyeurs, les pompes, les compresseurs, les ventilateurs et les grues.

Concasseurs et moulins

Les concasseurs à mâchoires, les concasseurs à cône, les moulins à marteaux et les moulins à boulets créent des charges de choc sévères. Le coupling absorbe l'impact et protège le moteur et la boîte de vitesses. La capacité de couple élevée des unités de grande taille les rend adaptées à ces entraînements lourds.

Conveyors

Les convoyeurs à bande, les convoyeurs à chaîne et les élévateurs à godets démarrent souvent sous charge et sont soumis à des débits d'alimentation variables. L'accouplement amortit les démarrages et permet de compenser les légers désalignements qui apparaissent lorsque la structure s'assied ou se dilate.

Pompes et compresseurs

Les pompes centrifuges, les compresseurs à piston et les pompes à vide bénéficient de l'amortissement des vibrations fourni par l'accouplement. En tant qu'accouplement flexible, il contribue à protéger les roulements et les joints de la machine entraînée.

Ventilateurs et soufflantes

Les grands ventilateurs à forte inertie peuvent créer des pics de couple de démarrage. L'accouplement adoucit le démarrage et réduit le choc transmis au moteur.

Équipements miniers et cimentiers

Dans les mines et les usines de ciment, ces accouplements sont utilisés sur les tamis, les alimenteurs, les concasseurs et les moulins. La combinaison d'amortissement des chocs, de tolérance aux désalignements et de facilité d'entretien en fait un choix pratique dans les environnements difficiles.

Grues et monte-charge

Les conceptions de tambour de frein sont courantes dans les entraînements de grues et de monte-charge car elles combinent la transmission de couple avec une surface de freinage. Cela simplifie la disposition de l'entraînement et réduit le nombre de composants séparés.

Meilleures pratiques d'installation d'accouplements à broches

Un accouplement ne fonctionnera bien que s'il est installé et entretenu correctement. Suivez ces directives.

Aligner les arbres dans les limites nominales

Ces accouplements tolèrent le désalignement, mais ne l'éliminent pas. Alignez les arbres aussi précisément que possible lors de l'installation. Vérifiez l'alignement angulaire, radial et axial avec des indicateurs à cadran ou des outils d'alignement laser.

Vérifier le couple des boulons

Les boulons des brides doivent être serrés de manière uniforme et conformément aux spécifications du fabricant. Un couple non uniforme peut déformer le moyeu et causer un déséquilibre. Vérifiez à nouveau le couple des boulons après les premières heures de fonctionnement.

Inspecter régulièrement les douilles

Recherchez des fissures, un durcissement, des éclats ou un écrasement permanent. Ce sont des signes que les douilles vieillissent ou sont surchargées. Remplacez-les avant qu'elles ne tombent en panne complètement. Pour les transmissions critiques, incluez l'inspection de l'accouplement dans le planning d'entretien prévu.

Éloignez les contaminants

L'huile, les produits chimiques et une chaleur excessive accélèrent la dégradation du caoutchouc. Installez des protections si nécessaire pour protéger les douilles contre l'exposition directe aux contaminants ou à la lumière UV.

Douilles de rechange en stock

Pour les équipements critiques, conservez des douilles de rechange sur place. Le remplacement est généralement rapide, mais seulement si la pièce de rechange est disponible. Enregistrez le modèle de l'accouplement, la taille de la douille et la composition pour commander le bon rechange.

Entretien et dépannage de l'accouplement à boulons

L'entretien régulier prolonge la durée de vie des douilles et prévient les pannes inattendues. Utilisez cette liste de contrôle lors des inspections planifiées.

Inspection visuelle

Vérifiez les douilles pour déceler des fissures, des déchirures ou des déformations permanentes. Recherchez des signes de contamination par l'huile, de décoloration due à la chaleur ou d'attaque chimique. Inspectez les boulons pour déceler l'usure, la flexion ou la corrosion.

Surveillance des vibrations et des bruits

Une augmentation des vibrations indique souvent des douilles usées ou mal chargées. Des hurlements, des coups ou des bruits de cliquetis peuvent signifier des boulons desserrés, des douilles usées ou un décalage.

Re-torquage des boulons

Les boulons de bride peuvent se desserrer sous charge cyclique. Vérifiez le couple lors de l'entretien prévu, notamment après les premières 50 heures de fonctionnement d'une nouvelle installation.

Problèmes courants et causes

Une carrière au Brésil a appris le coût élevé de choisir le mauvais matériau pour les douilles. L'équipe a installé des douilles en caoutchouc standard dans l'entraînement d'un convoyeur exposé à la poussière fine de calcaire et à des projections occasionnelles d'huile. Les douilles se sont durcies et ont craqué en moins de quatre mois. Après avoir changé pour des douilles en caoutchouc nitrile et ajouté une simple protection, le même accouplement a fonctionné pendant deux ans avec seulement une usure mineure.

Comparaison avec les accouplements à engrenages

Comment se compare cette conception à un accouplement à engrenages pour les machines lourdes ? La réponse dépend de ce qui est le plus important dans votre application.

Cette conception est généralement le meilleur choix lorsque l'amortissement des chocs et la facilité d'entretien sont des priorités. Un accouplement à engrenages devient le meilleur choix lorsque le couple est très élevé, la vitesse est élevée ou qu'un contrôle précis du jog est requis.

Quand choisir cet accouplement

Vous devriez envisager cette conception lorsque votre application présente l'une ou plusieurs de ces caractéristiques :

• Charges de choc importantes ou pics de couple

• Désalignement de l'arbre allant de modéré à important

• Besoin d'amortissement des vibrations

• Charges alternées ou pulsatoires

• Accès limité pour l'entretien, rendant le remplacement des douilles préférable au remplacement du coupleur

• Vitesse modérée, pas de transmission de précision à haute vitesse

Si votre entraînement est à haute vitesse, nécessite un jeu nul ou fonctionne en continu à la limite de couple du coupleur, un autre type de coupleur peut être plus approprié.

Matériaux et qualité de fabrication

La qualité de cette conception dépend du matériau du moyeu, de l'ajustement des broches et de la formulation des douilles. Les moyeux en fonte sont courants pour les applications industrielles générales car ils sont économiques et offrent un bon amortissement. Les moyeux en acier sont utilisés lorsque des résistances plus élevées sont nécessaires.

La qualité des broches est tout aussi importante. Des broches lâches ou de taille insuffisante créent un jeu et des charges inégales. Des broches correctement ajustées doivent être solidement positionnées dans les alésages des moyeux sans mouvement sous couple normal.

La formulation des douilles compte plus que beaucoup d'acheteurs ne le réalisent. Une douille mal formulée durcira, craquera ou s'adoucira prématurément. Les fabricants réputés testent les douilles pour la dureté, la résistance à la traction et la résistance à la température par rapport aux normes ISO de vibrations mécaniques. Les directives AGMA couvrent également les classifications des accouplements et les pratiques d'inspection pour les transmissions industrielles. Lorsque vous recherchez des accouplements, demandez des informations sur les spécifications des matériaux des douilles et la durée de vie prévue dans vos conditions de fonctionnement.

Chez Hebei Suju, nous usinons des moyeux à partir de matériaux de qualité et fournissons des douilles adaptées aux environnements industriels courants. Pour des conditions particulières, nous pouvons recommander ou rechercher des matériaux de douilles personnalisés.

Conclusion

Un accouplement à goupilles offre un équilibre pratique entre l'amortissement des chocs, la tolérance aux désalignements et la facilité d'entretien. Ce n'est pas le bon choix pour toutes les transmissions, mais il excelle dans les concasseurs, les convoyeurs, les pompes, les compresseurs et autres machines où les chocs et les vibrations font partie du fonctionnement normal.

Points clés à retenir :

• Cette conception utilise des douilles élastiques sur les broches pour transmettre le couple entre deux moyeux à brides.

• Elle absorbe les chocs, amortit les vibrations et tolère les décalages angulaires, radiaux et axiaux.

• La sélection doit prendre en compte le couple, la vitesse, le décalage, l'environnement et le facteur de service.

• L'inspection régulière et le bon choix du composé de la douille prolongent la durée de vie.

• Pour les chocs élevés et le couple modéré, elle surpasse souvent les alternatives de raccords dentés.

Si vous sélectionnez un raccord pour une nouvelle conception ou remplacez un raccord usé sur un équipement existant, demandez un devis à Hebei Suju. Notre équipe d'ingénieurs peut vous recommander la bonne taille, le bon matériau et la bonne conception pour votre application. Si vous avez une exigence non standard, envoyez-nous votre dessin pour une évaluation personnalisée.