Caractéristiques des arbres (1) - Cours de Mécanique industrielle avec Maxicours

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Caractéristiques des arbres (1)

1. Introduction

Les arbres doivent satisfaire certaines exigences, ils doivent :

  • être polis,
  • usinables,
  • être capables d'accepter des charges en torsion et en fléchissement sans être déformés.

Les diamètres et les longueurs des arbres sont proportionnels aux efforts transmis aux machines. La figure suivante vous montre un arbre de transmission.

Arbre de transmission :

Pour la fabrication des arbres, on utilise généralement selon l'utilisation :

  • de l'acier ou de l'acier allié composé de chrome,
  • de nickel,
  • de silicium,
  • de carbone,
  • de soufre,
  • de phosphore,
  • de molybdène, etc...

Pour les arbres de transmission, on utilisera généralement des aciers à teneur de carbone SAE 1040, 4140, selon le code de désignation.

Pour les axes de roues, on utilisera les aciers SAE 1045, 2340, 2345, 3135, 3140, 3141, 4063, 4340 ou l'équivalent selon les normes ANSI.

Ces types d'acier utilisés pour la fabrication permettent une grande résistance et une grande solidité.

Ce sont des aciers à trempabilité moyenne.

Afin de respecter différentes conditions environnementales, certains arbres doivent être fabriqués:

  • en acier inoxydable,
  • en laiton,
  • en aluminium,
  • même en plastique.

Par exemple, dans l'alimentation, l'utilisation de l'acier inoxydable (SAE 5143 I ou ANSI 431) est requise.

2. Catégories d'arbres

On peut classer les arbres en deux catégories :

  • les arbres tournants ;
  • les arbres fixes.

La catégorie d'arbres tournants :

  • porte les organes de commande,
  • reçoit et transmet le couple moteur aux machines ou aux équipements industriels.

Ces arbres peuvent être de types suivants : arbres pleins, arbres creux ou arbres flexibles (figure suivante).

Types d'arbres :

3. Arbres pleins

Les « arbres pleins », sont les arbres dont l'aire de la section est proportionnelle au diamètre extérieur de celui-ci.

Ils peuvent être courts ou longs :

Lorsqu'ils sont longs, ils sont souvent appelés arbres de couche. Ils mesurent 2 m, 3 m ou plus, et doivent être supportés par des paliers à différents endroits, tout en respectant les normes établies par rapport à leur diamètre et au mode de transmission.

Les arbres possèdent différents embouts qui leur permettent de recevoir les éléments de transmission ou de supporter leurs extrémités.

Les bouts d'arbres peuvent être cylindriques droits ou cylindriques coniques.

Les arbres à bouts cylindriques peuvent être usinés et filetés (figures suivantes).

Embout fileté

 
  • représente un embout dont le filetage est de même diamètre que l'arbre (A) et un embout dont le filetage est de dimension inférieure au diamètre de l'arbre (B).
  • Les éléments sur l'arbre sont retenus à l'aide de rondelles et d'écrous.

Figure 1.7Embout taraudé 

Figure 1.8 Embout rainuré.

  • Les embouts cylindriques à trou taraudé possèdent un trou taraudé dans l'axe de l'arbre.
  • Les éléments sont maintenus à l'aide d'une rondelle et d'une vis

  • Les embouts cylindriques à anneaux d'arrêt possèdent une rainure à l'extrémité de l'arbre,
  • Les embouts cylindriques peuvent permettre un jeu axial de la pièce sur l'arbre
 

Embouts goupillés

Embout à cannelure

  • Les embouts cylindriques goupillés possèdent un trou percé dans l'axe de la pièce. Le trou peut être cylindrique ou conique.
  • Ces trous sont destinés à l'insertion d'une goupille mécanique résistant au cisaillement qui va assurer la fixation d'un élément avec l'arbre.
  • Sous l'effet d'un choc, elles peuvent se rompre, ce qui évite des bris sur une machine
  • Les embouts cannelés possèdent des rainures de longueur appropriée.
  • La partie du moyeu correspondant porte des rainures de formes complémentaires que l'on obtient par brochage.
  • Ces embouts d'arbres peuvent transmettre des puissances plus considérables que les clavettes et permettent des mouvements en translation sans éliminer les mouvements en rotation.

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