Cette bague de tolérance Rencol utilise la force du ressort et le frottement comme principe de fonctionnement, mais n'est pas un limiteur de couple de type à friction.  Il est installé coaxialement dans un lecteur au lieu d'être installé en série avec un assemblage.  Les ondes de surface fournissent une force radiale qui agit comme la force du ressort pour créer une friction entre les composants.

Prévention des surcharges de couple avec des limiteurs mécaniques

Les ingénieurs travaillant dans des entreprises de robotique, des constructeurs automobiles, des fabricants d’équipements automatiques et dans de nombreuses autres industries utilisent tous couramment des dispositifs de protection contre les surcharges de couple, des embrayages à glissement ou des limiteurs de couple. Ils conçoivent des limiteurs pour éviter les collisions accidentelles entre les robots et d’autres machines en mouvement, pour éviter les surcharges sur les machines de production et d’assemblage, et pour assurer la sécurité des entraînements et des réducteurs de vitesse. Toutes ces collisions ou surcharges entraînent des temps d’arrêt de la machine, ainsi que des coûts de maintenance plus élevés et une productivité moindre.

Cette bague de tolérance Rencol utilise la force du ressort et le frottement comme principe de fonctionnement, mais n’est pas un limiteur de couple de type à friction. Il est installé coaxialement dans un lecteur au lieu d’être installé en série avec un assemblage. Les ondes de surface fournissent une force radiale qui agit comme la force du ressort pour créer une friction entre les composants.

Protection de couple

Il existe deux types de protection contre les surcharges de couple: mécanique et électrique. Cet article se concentre sur la protection mécanique. En effet, les limiteurs de couple mécaniques sont plus rapides à fournir une protection contre les surcharges que les versions électriques. Dans certains cas, la protection est fournie en quelques millisecondes après la surcharge de couple par des limiteurs mécaniques. Les limiteurs électriques nécessitent des capteurs et autres appareils électriques pour détecter et surveiller les surcharges de couple. Et enfin, les limiteurs mécaniques sont beaucoup moins coûteux et plus simples à installer et à utiliser.

Les limiteurs de couple mécaniques, qui offrent une fonctionnalité d’embrayage à friction, sont de quatre types: à friction, à goupille de cisaillement, à bille ou à rouleau. Il existe également des limiteurs de couple de type pneumatique et hydraulique.

Limiteur de couple à friction.Limiteur de couple à friction.

Type de friction. Ce type de limiteur de couple utilise des disques de friction à ressort qui agissent les uns sur les autres, comme un embrayage automobile. Le réglage de la précharge de la force du ressort sur les disques détermine le seuil de glissement de couple du limiteur. Dans des conditions normales de charge de couple, le limiteur transmet la totalité du couple. Si le couple dépasse le seuil, les disques de friction glissent l’un contre l’autre pour purger ou éliminer une partie du couple. Ce type de limiteur de couple abaisse le couple presque immédiatement lorsqu’un niveau de couple plus élevé est appliqué.

Limiteur de couple de type goupille de cisaillement.Limiteur de couple de type goupille de cisaillement.

Type à goupille de cisaillement. Dans ces limiteurs de couple, des broches de cisaillement métalliques relient deux corps rotatifs et une force de cisaillement constante est appliquée à ces broches de cisaillement lorsque le couple est transmis. Sous des charges de couple normales, ces limiteurs laissent tout se transmettre. En cas de surcharge, les goupilles de cisaillement se cassent et toute transmission de couple s’arrête. Les goupilles de cisaillement doivent être remplacées après une surcharge. Il est également difficile de contrôler avec précision le niveau de couple auquel la goupille de cisaillement se cassera de manière fiable et constante.

Limiteur de couple à bille et à détente.Limiteur de couple à bille et à détente.

Type de détente à bille ou à rouleau. Dans l’un de ces limiteurs, une série de billes ou de rouleaux dans un corps rotatif sont appariés avec des douilles ou des crans d’accouplement dans l’autre corps rotatif. Les billes ou rouleaux sont à ressort pour rester dans leurs douilles ou crans d’accouplement. Sous des charges de couple normales, le limiteur transmet tout cela. En cas de surcharge, la force centrifuge exercée sur les billes ou rouleaux surmonte les forces du ressort et ils se désengagent avec leurs douilles ou crans d’accouplement, empêchant tout couple d’être transmis jusqu’à ce que le couple chute et que les billes soient récupérées par les douilles ou les crans.

Type pneumatique et hydraulique. Ces limiteurs utilisent une pression pneumatique ou hydraulique pour exercer une force sur les éléments transmettant le couple. Ces limiteurs de couple ont tendance à être complexes et coûteux et ne sont pas fréquemment utilisés à moins qu’il n’y ait une raison spéciale ou impérieuse de le faire.

Spécification des limiteurs de couple

Le critère principal pour spécifier un limiteur de couple est le seuil de valeur de couple auquel le limiteur doit glisser ou se désengager. Cette valeur peut être déterminée par l’équation suivante:

T = [HP × (5,252/RPM)] / 0.73756

Où:

T = couple (Newton-mètres).

HP = puissance du moteur.

RPM = Tours par minute à l’endroit où le limiteur de couple serait situé dans le système.

Voici un exemple: Si vous avez un moteur de 2 CV et qu’il y a une vitesse de rotation de 1800 tr / min à l’endroit où le limiteur de couple serait situé, le couple est calculé comme suit: Couple (en Nm) = [2 × (5,252/1,800)] / 0,73756 = 7,91 Nm.

Et si ft-lb est l’unité de couple, convertissez Nm en ft-lb par la formule suivante: Ft-lb = Nm × 0,73756 (ou Nm = ft-lb / 0,73756).

Pour les moteurs électriques, la puissance peut être calculée à partir des valeurs de couple et de vitesse du moteur. Par exemple, si le moteur est conçu pour 2000 tr / min et 4 Nm de couple, la puissance est calculée comme suit:

Puissance = (4 × 0,73756) / (5 252/2 000) = 1,123

Les moteurs sont également généralement évalués en watts. La conversion des watts en chevaux-vapeur est: 745,7 Watts = 1 HP, ou 1 W = (1 / 745,7) HP

Les ingénieurs peuvent également appliquer un facteur de sécurité pour créer une marge de sécurité pour le moteur d’entraînement. Gardez à l’esprit qu’un facteur de sécurité est différent du facteur de service d’un moteur.

La norme NEMA MG 1-2014 définit un facteur de service comme: «Un multiplicateur qui, lorsqu’il est appliqué à la puissance nominale, indique une charge de puissance admissible qui peut être transportée dans les conditions spécifiées pour le facteur de service.» La définition NEMA du facteur de service contient également l’expression «conditions de service normales». Ces conditions comprennent la tension et la fréquence nominales à une température maximale de 40 ° C (104 ° F) et à une altitude maximale de 3 300 pieds (1 000 m). Ce n’est que dans ces conditions que le moteur peut gérer la surcharge totale du facteur de service. NEMA avertit également que même si le moteur peut fonctionner correctement à ± 10% de la tension nominale, son fonctionnement à des tensions autres que les tensions nominales peut affecter les performances du moteur. La décision d’appliquer un facteur de sécurité, le cas échéant, relève de la seule responsabilité de l’utilisateur final.

Le limiteur de couple doit avoir un seuil de couple qui ne lui permet de glisser qu’à des couples supérieurs à ceux que le moteur génère lors du premier mouvement. Personne ne veut des glissades inutiles et gênantes lors du démarrage d’une machine ou d’un robot, car cela crée des temps d’arrêt inutiles et coûteux.

autres considérations

Une autre considération est la quantité d’espace disponible pour le dispositif de limitation de couple. Selon l’application, il y aura différents degrés d’espace disponible et de flexibilité de conception pour l’ajout d’un limiteur de couple. Le limiteur de couple doit se trouver entre l’unité de réduction de vitesse (une boîte de vitesses, un entraînement harmonique, une unité de réduction de vitesse ou un autre composant de réduction de vitesse) et tout ce qui est entraîné. Cela lui permet de protéger à la fois le moteur et le dispositif de réduction de vitesse.

Une autre considération est le style de réinitialisation du limiteur. Voulez-vous nécessiter une intervention humaine pour le réinitialiser? Bien que cela ajoute des temps d’arrêt, certains ingénieurs peuvent souhaiter cette option. Si tel est le cas, un limiteur de goupille de cisaillement peut être le meilleur choix car il nécessite toujours une intervention humaine pour redémarrer. Cependant, si vous souhaitez redémarrer automatiquement ou immédiatement, un type de friction ou un type de détente à bille ou à rouleau ferait l’affaire.

En effectuant des calculs pour déterminer le seuil de valeur de couple auquel le limiteur doit glisser ou se désengager, les concepteurs et les ingénieurs peuvent déterminer la capacité de couple-glissement du limiteur de couple. Et en fonction de considérations telles que l’espace disponible, la flexibilité de la conception du système et la méthode de réinitialisation, ils peuvent également déterminer le type de limiteur de couple le mieux adapté à un robot ou à une machine de production.

Kenneth Smith est responsable du développement de marché pour Saint-Gobain, Business Unit Stratégique Roulements.

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