Comment choisir le bon accouplement flexible pour compenser le désalignement ?

Deux groupes motopompes similaires peuvent suivre des historiques de maintenance très différents : l’un conserve ses roulements pendant des années, l’autre devient chaud et bruyant en quelques mois. La différence apparaît rarement sur la feuille d’alignement de mise en service. Il apparaît dans la sélection du couplage, notamment si le f accouplement flexible peut absorber le désalignement qui apparaît lorsque le train d'arbres est chaud et chargé, sans pousser de forces de réaction excessives dans les roulements. C'est le véritable test lors du choix des accouplements flexibles pour la compensation du désalignement.

La sélection ne consiste pas à prendre un couple élevé dans le catalogue. Il s'agit d'adapter la rigidité, la plage de compensation et les besoins de maintenance à un train d'arbres : quantifiez d'abord le motif de désalignement, puis vérifiez le couple, la vitesse, l'espace et l'accès pour l'entretien dans cet ordre.

Le désalignement n’est pas un seul numéro

La plupart des désalignements sont une combinaison de trois composants : le décalage parallèle, le désalignement angulaire et le déplacement axial. Les rapports d'alignement laser enregistrent la condition froide et statique. Une fois que le moteur et la machine entraînée atteignent la température de fonctionnement, la croissance thermique, la déformation des tuyaux et le tassement de la plaque de base modifient les positions relatives de l'arbre.

Chaque composant doit être quantifié dans des conditions froides et chaudes, car le couplage voit la valeur de fonctionnement plutôt que la valeur d'installation. Une règle pratique consiste à maintenir le désalignement attendu en régime permanent en dessous de la moitié de la valeur nominale admissible, dans la mesure du possible.

Comment l'élément élastique détermine le comportement de rémunération

Les accouplements flexibles compensent le désalignement de trois manières fondamentalement différentes : les éléments métalliques se plient, les éléments élastomères se cisaillent et se compriment, et les joints mécaniques glissent ou roulent. La différence définit la rigidité, la durée de vie, l'intervalle de maintenance et le mode de défaillance.

Éléments élastiques métalliques : une rigidité qui reste prévisible

Les accouplements à membrane et à ressort serpentin appartiennent à ce groupe. Les éléments élastiques métalliques se déforment de manière prévisible, de sorte que leur rigidité change peu avec la température et la vitesse, et il n'y a pas de contact glissant à porter à l'intérieur de la fonction de compensation. Cela en fait le choix normal pour les lignes de processus continues et les arbres à vitesse plus élevée. L'enveloppe de compensation est plus petite que celle d'un élastomère et un bon alignement final est tout de même requis lors de l'installation. La récompense est une longue durée de vie avec très peu d’entretien de routine.

Accouplement à membrane élastique de type unique DMA Un accouplement élastique métallique de précision offrant une rigidité en torsion élevée et un jeu nul pour un fonctionnement à grande vitesse, adapté aux lignes de processus continus où une maintenance minimale et une longue durée de vie sont attendues. Voir le produit →

Eléments élastiques non métalliques : limites d'amortissement et d'élastomère

Les accouplements à pneu, à prune, en étoile et à goupille élastique utilisent des éléments en caoutchouc ou en polyuréthane. Leur principale force est l'amortissement : ils réduisent les pics de choc des concasseurs, des machines à mouvement alternatif et des démarrages fréquents, et ils assurent l'isolation électrique entre l'entraînement et l'équipement entraîné. La limite est l’espérance de vie. Un fonctionnement continu au-dessus d'environ 80 à 100 °C accélère le vieillissement, et l'huile, l'ozone et les produits chimiques réduisent la durée de vie de l'élastomère plus rapidement que le couple. L'élément doit être traité comme un consommable et non comme une pièce permanente.

Accouplement de pneu de type LCA Un accouplement hautement élastique et amortisseur avec un corps de pneu à coupe radiale sans cadre, offrant une forte compensation de désalignement et un fonctionnement sans lubrification, idéal pour les machines lourdes dans des environnements difficiles. Voir le produit →

Compensation mécanique : capacité sans éléments élastiques

Les accouplements à engrenages à tambour, les arbres universels et les accouplements à curseur reposent sur des surfaces usinées et un jeu mécanique au lieu d'une déformation élastique. Ce groupe gère des couples très élevés dans une enveloppe compacte et constitue souvent la seule solution pour les laminoirs, les entraînements de fours et les déplacements de grues. La compensation angulaire peut être importante, mais aucun amortissement des chocs n'est prévu. Les contrôles de lubrification et d'usure font partie du programme d'entretien, tandis que la rigidité reste élevée tout au long de la durée de vie du joint.

Accouplement à engrenages à tambour GA Un accouplement à engrenages robuste à couple élevé avec des dents en forme de tambour pour une compensation complète du désalignement de l'arbre, conçu pour les entraînements industriels robustes qui nécessitent une transmission de puissance sans jeu. Voir le produit →

Le calcul du couple qui vient en premier

Le couple indiqué sur la plaque signalétique du moteur n'est qu'un point de départ. Le couple de conception est la valeur de la plaque signalétique multipliée par un facteur de service d'application couvrant la fréquence de démarrage, les charges de choc, le service d'inversion et l'inertie entraînée. Si le moteur peut développer un couple de rotor bloqué, l'accouplement doit également survivre à ce transitoire.

Par exemple, un moteur de 150 kW à 1 480 tr/min a un couple nominal d'environ 968 N·m (9 549 × 150 / 1 480). Avec un facteur de service de 1,75 pour des charges de choc modérées, le couple de sélection atteint environ 1 700 N·m. Si le couple de démarrage atteint le double de la valeur nominale, le pic approche les 3 400 N·m. Vérifiez la capacité maximale, pas seulement le service moyen, et attendez-vous à ce qu'un bon fournisseur vous pose des questions sur la charge entraînée plutôt que uniquement sur la puissance du moteur.

Rigidité : le choix que les gens oublient jusqu'à ce qu'un roulement surchauffe

La rigidité en torsion contrôle la déviation angulaire que l'accouplement présente sous charge. Les rouleaux d'impression, les servo-axes et les broches de meulage nécessitent une rigidité élevée pour maintenir le synchronisme. Les entraînements diesel, les concasseurs et les ventilateurs bénéficient souvent d'une rigidité moindre, ce qui éloigne les chocs de la boîte de vitesses.

Le paramètre le moins évident est la rigidité axiale et en flexion. Un accouplement à membrane peut imposer une force axiale notable si les arbres se rapprochent ou s'éloignent l'un de l'autre, et cette force doit être supportée par le roulement du moteur ou de la boîte de vitesses. Un accouplement en élastomère est axialement plus souple, mais sa rigidité augmente rapidement sous l'effet du couple car le caoutchouc se comporte de manière non linéaire. Vérifiez la rigidité en torsion, les forces d'amortissement et de réaction par rapport aux charges de roulement admissibles des machines connectées.

Une séquence de sélection qui fonctionne dans un environnement industriel

L'ordre suivant conserve les données dans l'ordre que le couplage subit réellement.

1. Mesurez l'espace disponible : diamètres de l'arbre, distance entre les extrémités de l'arbre, longueur du moyeu, ainsi que toute roue de frein ou disque de frein qui doit partager l'enveloppe axiale.
2. Définissez le cycle de couple : le couple nominal, le couple maximal, la fréquence de démarrage et le service d'inversion définissent le facteur de service.
3. Quantifiez les trois composants de désalignement dans des conditions froides et chaudes et confirmez la tolérance d'installation que l'usine peut raisonnablement respecter.
4. Vérifiez la vitesse et l'inertie. L'équilibrage de la pente et du moment d'inertie peut régir le choix des arbres à grande vitesse.
5. Sélectionnez le principe de compensation : amortissement, raideur synchrone ou grande capacité angulaire.
6. Examinez les forces de réaction et l'accès pour la maintenance afin que les roulements ne soient pas surchargés et que les pièces d'usure puissent être atteintes.

Ces étapes sont également couvertes dans notre note technique sur la façon de sélectionner le couplage approprié, qui suit plus en détail le même flux de travail.

Erreurs qui apparaissent ultérieurement dans les rapports de maintenance

Quelques erreurs de sélection reviennent dans les rapports de maintenance.

• Choisir uniquement le couple nominal. La valeur indiquée sur la plaque signalétique masque les pics de démarrage qui fissurent les moyeux ou font fondre les élastomères.
• Traiter la compensation de pointe comme un point de fonctionnement continu. Un fonctionnement avec un désalignement complet réduit la durée de vie de l'accouplement et ajoute une charge constante aux roulements.
• Ignorer le plafond de température des élastomères. Un accouplement qui fonctionne en atelier peut tomber en panne à côté d'un four.
• Oublier l’accès à la maintenance. Si l'équipage ne peut pas atteindre l'élément ou le point de lubrification, il ne l'entretiendra pas.
• Rendre l'accouplement plus rigide pour « résoudre » les vibrations. Un couplage plus rigide peut déplacer la résonance de torsion vers une plage de fréquences plus dangereuse.

Conditions sectorielles à confirmer

Dans les usines métallurgiques, la chaleur rayonnée par les fours limite l’utilisation des élastomères. Les accouplements à engrenages à tambour et les arbres universels dominent, et leur programme de lubrification doit s'adapter à une fenêtre d'arrêt étroite.

Dans le secteur minier, les charges de choc et la poussière sont les principales préoccupations. Les accouplements à pneu et à goupille élastique sont courants car l'élément peut être remplacé rapidement, à condition que l'étanchéité éloigne la poussière et l'humidité des surfaces de travail.

Les équipements de grue et de port intègrent généralement une roue de frein ou un disque de frein, qui fixe l'espace axial. Un accouplement standard du catalogue nécessite souvent un ajustement du moyeu ou de la bride pour s'adapter à la géométrie du palan.

Les entraînements de machines à papier et de pompes à eau utilisent fréquemment des accouplements à entretoise avec un arbre intermédiaire. L'arbre plus long augmente la sensibilité au réglage angulaire au niveau de chaque moitié d'accouplement, de sorte que la vitesse critique de l'assemblage doit être vérifiée plutôt que supposée.

Le choix d'un accouplement flexible pour compenser le désalignement commence par une question pratique : comment les deux arbres se déplaceront-ils l'un par rapport à l'autre lorsque la machine est chargée et chaude ? Quantifiez ce mouvement, définissez le cycle de couple et la bonne famille d'accouplements devient claire. Terminez par un contrôle opérationnel : temps d'inspection, intervalle de remplacement des éléments et mode de défaillance que l'usine verra en premier.

Nous pouvons ajuster la longueur du moyeu, la géométrie des brides et la longueur de l'arbre intermédiaire sans déplacer le moteur ou l'équipement entraîné. Demandez-nous par écrit les forces de réaction, la qualité d'équilibrage et les limites de température des élastomères. Si une série standard ne correspond pas à l'espacement des arbres ou à l'interface de frein, notre voie de conception non standard existe exactement pour cette raison. Un fournisseur doté de véritables capacités d’ingénierie et de fabrication devient précieux bien avant que la commande ne soit passée.