Avantages des transmissions par courroie
Les types les plus courants de composants de transmission de puissance utilisés dans les applications industrielles comportent aujourd'hui des chaînes, des engrenages et des courroies. Des grands concasseurs de roches aux minuscules machines à coudre, l'éventail des applications est très large. Le choix du type d'entraînement le mieux adapté à une application particulière est la clé pour garantir des performances optimales.
Si, dans un passé lointain, le champ d'application des courroies était limité par leur puissance nominale, les progrès constants réalisés dans ce domaine ont permis de mettre au point des produits qui, aujourd'hui, peuvent rivaliser avec les composants métalliques telles que les engrenages et les chaînes dans les applications à couple et à puissance très élevés. Les courroies présentent également l'avantage supplémentaire de servir de “ fusible de sécurité ” dans le système d'entraînement. En cas de couple maximal ou de blocage de la transmission, la courroie (qui est souvent le composant le moins coûteux de la transmission) se rompt, en se sacrifiant plutôt que de risquer d'endommager des composants bien plus coûteux (arbres, etc.) dans le système.
Les courroies présentent plusieurs avantages majeurs par rapport aux composants de transmission métalliques :
- Silence – Génère moins de bruit que les composants métalliques ;
- Nettoyer – aucun lubrifiant, graisse ou huile susceptible de contaminer l'environnement ou le produit ;
- Moins de poids – les entraînements à courroies peuvent être nettement plus légers ;
- Économique – peut s'avérer nettement moins coûteux qu'un disque dur conçu avec des composants métalliques ;
- Compacité – Les transmissions par courroie peuvent souvent être conçues de manière à occuper moins d'espace que d'autres composants de transmission.
Principaux types de courroies de transmission
Il y a les deux principaux types de courroies de transmission. Ils se déclinent en de nombreuses tailles et constructions différentes, mais peuvent être classés en deux groupes :
- Courroie trapézoïdale ;
- Courroie synchrone (également communément appelée « courroie de distribution »).
Courroie trapézoïdale est un dispositif à friction et fonctionne selon le principe du coin. Il utilise la tension pour créer une friction sur la paroi latérale de la poulie afin de transmettre la puissance. Les courroies trapézoïdales permettent un glissement ce qui peut être souhaitable et prévu dans la conception de la transmission. Par exemple, dans un plateau de tondeuse, la courroie doit patiner plutôt que de se rompre ou de tordre un arbre lorsque la lame entre en contact avec un caillou ou une souche.
Une courroie synchrone ou de distribution est un dispositif favorisant l'engagement. Il s'agit d'un système de transmission de puissance très efficace. Il allie les avantages des composants mécaniques et souples sans en présenter les inconvénients. Toutes les courroies synchrones fonctionnent selon le principe de l'engrènement positif, à l'instar des chaînes, les dents moulées de la courroie s'engrenant avec celles du pignon. Les courroies synchrones s'enroulent autour du pignon par flexion et non par la rotation de pièces articulées, comme c'est le cas pour les chaînes. Cela élimine l'une des causes d'usure et de bruit. La courroie synchrone ne permet pas de glissement car il existe des systèmes d'entraînement pour lesquels la synchronisation est indispensable et où le moindre décalage peut entraîner des dommages. C'est le cas, par exemple, du mécanisme de commande des soupapes d'un moteur à combustion interne. Si le système d'entraînement ne maintient pas un fonctionnement synchrone, le piston peut entrer en contact avec les soupapes et les endommager.
Courroies trapézoïdales : applications et avantages
Les courroies trapézoïdales sont disponibles en une grande variété de dimensions de sections transversales et de types de construction ce qui leur permet d'être utilisées dans des transmissions allant d'une puissance faible à une puissance élevée. Elles peuvent également être utilisées en ensembles de plusieurs courroies disposées côte à côte pour des transmissions à très haute puissance. Il existe généralement deux types de construction disponibles, bord replié et bord brut. Les courroies gainées sont recouvertes d'une enveloppe en tissu qui recouvre entièrement leur surface extérieure. La construction « enveloppée » doit être utilisée lorsque l'on souhaite obtenir une capacité de glissement maximale.
La construction à bords bruts ne comporte pas de tissu sur les côtés de la courroie qui vient en contact avec la poulie, et présente des crans, également appelés encoches, sur la partie inférieure de la courroie afin d'offrir une flexibilité supplémentaire permettant de l'enrouler autour de petites poulies. Les courroies à bords bruts ne glissent pas aussi facilement que les courroies enduites, grâce au caoutchouc apparent sur leurs flancs. Les courroies à bords bruts sont utilisées lorsque l'on a besoin d'une puissance plus élevée tout en nécessitant un certain glissement dans les conditions de couple maximal. Les courroies à bords bruts peuvent constituer une mise à niveau très rentable pour un système ce qui se traduit par un gain d'efficacité significatif grâce à leur glissement réduit par rapport à une courroie trapézoïdale et au fait qu'elles peuvent être montées sur les poulies existantes sans qu'il soit nécessaire de modifier les composants du système d'entraînement.
Avantages des courroies trapézoïdales
- Réduction du bruit
- Coût moindre
- Permet un certain glissement – peut servir de fusible de sécurité
Utilisez une transmission par courroie trapézoïdale dans les cas suivants :
- Un certain glissement est souhaitable ;
- Un faible niveau sonore est requis ;
- On demande le moteur le plus économique.
Courroies synchrones : applications et avantages
Tout comme les courroies trapézoïdales, Les courroies synchrones sont disponibles dans une grande variété de dimensions et de types de construction ce qui leur permet d'être une option sur pratiquement n'importe quel entraînement. Toutes les courroies synchrones présentent une construction assez similaire ; la différence réside dans le le type de mélange utilisé pour le corps de la courroie, le profil des dents et les câbles de renfort utilisés. Elles sont disponibles en caoutchouc ou en polyuréthane. Le choix entre le caoutchouc et le polyuréthane dépend du type d'application. Par exemple, dans les environnements de production tels que l'industrie agroalimentaire, où la propreté est une priorité, une bande en polyuréthane peut être utilisée, car elle a moins tendance à perdre des particules qu'une bande en caoutchouc.
À l'inverse, pour les applications à très haute température, on optera pour une courroie en caoutchouc en raison de sa résistance à la chaleur bien supérieure. Les courroies synchrones permettent également nécessitent une tension de pose très faible par rapport aux courroies trapézoïdales, ce qui réduit considérablement les contraintes exercées sur les composants de transmission tels que les arbres et les roulements. Les profils de dents sont choisis en fonction de diverses conditions. Par exemple, lorsqu’un alignement précis est requis, on peut opter pour un profil de dent présentant un jeu ou un écart minimal entre la dent de la courroie et la rainure de la poulie. Dans le cas d’un entraînement à couple très élevé, un profil de denture curviligne parabolique sera préférable en raison de sa capacité à transmettre une puissance et un couple élevés tout en minimisant le risque que la dent de la courroie sorte de la poulie et compromette la synchronisation. Les courroies synchrones nécessitent également moins d'entretien au niveau de la tension que les courroies trapézoïdales. Alors que les courroies trapézoïdales doivent être contrôlées périodiquement afin de s'assurer que la tension reste correcte, les courroies synchrones ont tendance à conserver une tension adéquate longtemps après leur installation initiale.
Avantages des courroies synchrones
- Synchronisation parfaite des arbres
- Élimination du glissement et de la perte de vitesse qui en résulte, phénomènes courants avec les courroies trapézoïdales
- Une faible tension de montage réduit les contraintes exercées sur les arbres et les roulements
- Moins d'entretien
- Meilleur rendement de l'entraînement
Utilisez une courroie synchrone dans les cas suivants :
- Les exigences portent sur un couple élevé et un régime faible ;
- Une configuration compacte du système d'entraînement est nécessaire ;
- La transmission synchrone entre les arbres est indispensable ;
- Positionnement de haute précision des arbres (jeu minimal) ;
- Il est nécessaire d'obtenir un rendement mécanique élevé et de réaliser des économies d'énergie ;
- La facilité d'entretien est une priorité ;
- Faible niveau sonore (par rapport aux chaînes et aux engrenages).