Chapitre 5 : Transmission de puissance et du mouvement par courroies, chaînes et roues de friction
2. Transmission de puissance par lien non souple : Chaînes
Les chaînes sont utilisées pour transmettre la puissance mais elles sont également utilisées dans les appareils de manutention et de convoyage. La transmission de puissance par chaîne est adaptée pour des arbres possédant des axes parallèles avec un entraxe relativement important, le rendement de la transmission avoisine 98%. Les chaînes fonctionnent dans des conditions sévères (choc, température élevée) et dans des environnements difficiles (humide, corrosif).
2.1 Principe de fonctionnement
Deux arbres sont liés aux deux roues dentées parallèles par un lien non souple (chaîne), la transmission par chaîne ressemble à la transmission par courroie sauf la liaison chaîne roue se fait par engrènement (Figure 66) [14], ce qui annule le glissement.
Figure 66 : Transmission de puissance par chaîne 2.2 Types de chaîne
a) Chaîne Galle
La chaîne Galle comporte des maillons ou jumelles articulées sur des axes (Figure 67 (a)) [14]. Chaque maillon comporte deux joues : intérieure et extérieure, les axes forment des encroises et ils sont rivetés sur les joues. Pour augmenter la puissance transmise, ces chaînes peuvent être à double ou à triple maille (Figure 67 (b)) [14].
Figure 67 : Chaîne Galle (a)
(b)
Joue intérieure
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La surface de contact entre les joues et les axes est faibles d’où une pression élevée appliquée sur les axes. Egalement, le graissage est difficile et donc l’usure apparaîtra d’une précipitée. D’autre part, l’axe glisse sur les dents de la roue, ce qui augmente le frottement, l’usure et la perte de puissance transmise.
b) Chaîne à rouleaux
Pour remédier aux inconvénients de la chaîne Galle, on a imaginé la chaîne Galle à rouleaux (Figure 68) [1] & [14], la chaîne à rouleaux comporte :
1. Des maillons intérieurs (ou jumelles) formés de deux joues (1) réunies par deux axes creux (2) [ou douilles, ou faux rouleaux], emmanchés à force sur les joues.
2. Des maillons extérieurs formés de deux joues (3) réunies par deux axes rivés (4); l'articulation des maillons s'effectue par rotation des axes (4) à l'intérieur des douilles (2), d'où surface de contact importante.
3. Des rouleaux (5), tournant librement sur les douilles (2) et roulant sur les flancs des dents des roues, d'où frottement et usure réduit.
Les rouleaux et les faux rouleaux sont fendus pour faciliter le graissage, tous ces organes avec l’axe sont en acier dur cémenté trempé, ou en acier traité Ni-Cr de cémentation.
Figure 68 : Chaîne à rouleaux
Le profil de flancs des dents est choisi de façon à faciliter l'entrée et la sortie des rouleaux (Figure 69) [14]. L’usure des éléments frottants détermine une diminution du diamètre des axes et une augmentation du pas de la chaîne, d’où un mauvais engrènement qui se produit, pour réduire l’usure, on emploie l’acier dur cémenté ou nitruré pour les éléments frottants (axes et rouleaux) et l’acier mi-dur traité ou acier allié pour la roue dentée. Pour augmenter la puissance transmise, plusieurs chaînes à rouleaux peuvent être montées en parallèle sur plusieurs roues dentées.
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Figure 69 : Roue de la chaîne
Le pas est calculé par la relation suivante :
) 2 / sin( . . 2Rp α Pas= (5-11) p
R est le rayon primitif de la roue dentée. L’angle α est calculé par : Z
° =360
α (5-12)
Z est le nombre des dents de la roue dentée.
2.3 Calcul de la chaîne
Le rapport de transmission théorique entre deux roues dentées entraînées par une chaîne non souple est : 2 1 2 1 2 1 1 2 1 2 C C Z Z d d N N Rthéor = = = = = ω ω (5-13)
N est la vitesse de rotation en tr/min, ω est la vitesse de rotation angulaire en rad/s, d est le diamètre de la roue en mm, Z est le nombre de dents de la roue dentée et C est le couple mécanique en N.mm. La chaîne est soumise à la force de traction F1 qui est due à la puissance à transmettre P, elle est calculée par : ω . 1 R P F = (5-14)
Egalement, elle est soumise à un effort centrifuge F2 qui chasse la chaîne vers l’extérieure, il en résulte une force de traction supplémentaire, celui-ci est calculé par :
2 2 m.V
F = (5-15)
Elle est sollicitée aussi par un effort de traction F3 dû au poids du brin mou.
L’effort total de traction F est égal :
F= F1+F2+F3 (5-16) Cet effort est repris par l’axe et les dents de la roue dentée, donc il sert à dimensionner ces organes en cisaillement.
Rp Pas
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2.4 Dispositif de tension
Dans une transmission par chaîne, un dispositif de tension (Figure 70) [4] est nécessaire pour :
• Adapter la longueur de la chaîne à l’entraxe entre les deux arbres afin d’éviter le «flottement» d’une chaîne trop longue ou une tension trop importante dans une chaîne trop courte.
• Compenser l’usure progressive de la chaîne. • Atténuer les vibrations.
Figure 70 : Dispositif de tension 2.5 Lubrification
Le choix du dispositif de lubrification dépend de la puissance transmissible et de la vitesse linéaire de la chaîne, on peut effectuer la lubrification par :
• Par burette (opération manuelle),
• Par pression : Une pompe envoie un jet d’huile sur la chaîne,
• Par barbotage : La transmission baigne dans un carter fermé, étanche et rempli d’huile.
2.6 Avantages et inconvénients
a) Avantages
Glissement impossible entre la roue et la chaîne d’où un rapport de vitesse constant, pas de tension initiale d’où une charge réduite sur les paliers, rendement et couple transmis élevés, le brin mou est sollicité seulement par son poids propre et non par la tension du brin, durée de vie élevée par rapport aux courroies. Les chaînes fonctionnent dans des conditions sévères (choc, température élevée) et dans des environnements difficiles (humide, corrosif).
b) Inconvénients
Force de centrifuge non négligeable pour les grandes vitesses, fonctionnement moins souple et moins silencieux, prix plus élevé, lubrification et entretien ordinaire pour protéger la chaîne contre la poussière.
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