Choix du type d'assemblage d'un arbre avec un moyeu

La comparaison suivante des propriétés de base de différents types d'assemblages peut être utile pour un choix plus simple du type d'assemblage d'arbre avec un moyeu. Dans le choix de la conception de l'assemblage, il est nécessaire de prendre en compte son utilité, la durée et le coût de la conception, de la production, de montage et du démontage de l'assemblage.

Conception de l'assemblage

Assemblages formés

Les assemblages formés des arbres et des moyeux sont conçus seulement pour le transfert des moments de torsion. Le transfert des charges externes est assuré dans ces assemblages par la compatibilité des profils de l'arbre et du moyeu (arbres rainurés, assemblages en polygones) ou par les éléments insérés (goupilles, clefs, clavettes). Les assemblages formés sont chargés pour la déformation, le cisaillement ou la flexion. Rien que le contrôle de la déformation est souvent suffisant pour le dimensionnement de l'assemblage. Contrairement aux assemblages de frottement, il n'y a pas de tension supplémentaire dans le moyeu due à la précontrainte de l'assemblage. Toutefois, l'effet d'entaille assez considérable des trous et des rainures sur l'arbre constitue un désavantage de cette conception. Il est donc nécessaire de contrôler la résistance à la déformation de ces arbres.

Les assemblages formés le plus souvent utilisés

  1. Assemblages avec une goupille (joint) longitudinale 
  2. Assemblages avec une goupille transversale
  3. Assemblages avec des clefs
  4. Assemblages avec des rainures droites 
  5. Assemblages avec des rainures involutées 
  6. Assemblages en polygones

Assemblages de force (de frottement) 

Les assemblages de force des arbres et des moyeux permettent le transfert non seulement des moments de torsion mais également des forces axiales. Le transfert des charges externes s'effectue par le frottement entre l'arbre et le moyeu, qui se produit dans l'assemblage pendant le montage. Pour les assemblages serrés et les assemblages avec des anneaux de fixation, le frottement dans l'assemblage est causé par les forces normales issues des moyeux, les surfaces coniques ou les anneaux coniques. Pour les assemblages montés à la presse, le frottement est causé par les forces normales internes issues des déformations élastiques des pièces reliées. La pression qui se produit pendant le montage ne doit pas dépasser la valeur permise. Les avantages de ce type d'assemblage par rapport aux assemblages formés consistent en une section lisse et non affaiblie de l'arbre et la possibilité d'un ajustement très fin des positions des pièces reliées.

Les assemblages de force le plus utilisés 

  1. Assemblages montés à la presse 
  2. Assemblages serrés avec des surfaces cylindriques 
  3. Assemblages serrés avec des surfaces coniques 
  4. Assemblages avec des anneaux de fixation 

Assemblages formés précontraints 

Ces assemblages utilisent la combinaison des deux principes de transfert des forces externes donnés ci-dessus. Un exemple typique peut être trouvé dans les assemblages coniques serrés, les assemblages en polygones serrés et les assemblages avec des clavettes longitudinales et axiales. Les assemblages formés précontraints sont rarement utilisés en pratique.

Utilités de l'assemblage 

Type d'assemblage  Usage, opération, maintenance et réparation de l'assemblage Production et montage de l'assemblage
Assemblages avec des goupilles  
  • Pour le transfert de petits moments de torsion, sans chocs et non cycliques
  • La possibilité de démontage de l'assemblage doit être assurée par une conception adéquate
  • Les trous pour les goupilles transversales ont un effet d'entaille très négatifs.
 
  • Production très simple 
  • Assurer contre le relâchement pendant le montage
  • Convenable pour la production en pièces tout comme en masse 
Assemblages avec des clefs et des clavettes   
  • Pour le transfert des moments de torsion seulement
  • Convenable pour les joints fixés, moins convenable pour les joints coulissants 
  • Non appropriés aux moments de torsion cycliques 
  • Montage centrique du moyeu 
  • Fiabilité contre la fatigue affectée par les effets d'entaille de la rainure 
  • Démontage facile de l'assemblage 
 
  • La production des rainures nécessite l'usage des outils spéciaux
  • Montage facile de l'assemblage
  • Pour les assemblages fixés, il est nécessaire de prévenir le décalage axial 
  • Convenable pour la production en pièces, moins convenable pour la production en masse
Assemblages rainurés  
  • Pour le transfert des moments de torsion seulement
  • Convenable pour les charges élevées, cycliques et de choc
  • Convenable pour les joints fixes tout comme coulissants 
  • Pas facile d'assurer la coaxialité et la perpendicularité de l'assemblage 
  • Fiabilité contre la fatigue affectée par les effets d'entaille de la rainurage
  • Démontage facile de l'assemblage 
 
  • La production nécessite un équipement spécial 
  • Montage facile de l'assemblage
  • Pour les assemblages fixés, il est nécessaire de prévenir le décalage axial 
  • Convenable pour la production en pièces, moins convenable pour la production en masse
Assemblages en polygones  
  • Pour le transfert des moments de torsion seulement
  • Convenable pour les charges élevées et cycliques à une grande vitesse de rotation
  • Convenable pour les joints fixes tout comme coulissants 
  • Grande fiabilité contre les effets de fatigue 
  • Démontage facile de l'assemblage 
 
  • La production nécessite des meuleuses spéciales 
  • Montage facile de l'assemblage
  • Pour les assemblages fixés, il est nécessaire de prévenir le décalage axial 
Assemblages montés à la presse  
  • Pour le transfert des moments de torsion et des forces axiales 
  • Convenable pour les charges élevées, cycliques et de choc
  • Haute précision de la coaxialité et de la perpendicularité de l'assemblage 
  • Assemblage très fiable 
  • Démontage très difficile (impossible) de l'assemblage 
 
  • Nécessite un niveau très élevé de la précision de production
  • Montage relativement difficile et dangereux
  • Convenable pour la production en pièces tout comme en masse 
Assemblages serrés  
  • Pour le transfert des moments de torsion et des forces axiales 
  • Ajustement facile de la position mutuelle des pièces 
  • La fiabilité de l'assemblage dépend du type de prévention des pièces fixées contre le relâchement 
  • Grande fiabilité contre les effets de fatigue 
  • Démontage facile de l'assemblage 
  • Danger d'accident pour l'opérateur dû aux formes externes non rotatives 
 
  • Production et montage faciles
  • Nécessité d'usiner les pièces divisées ensemble
  • Convenable pour la production en pièces tout comme en masse 
Assemblages à l'aide des anneaux de fixation  
  • Pour le transfert des moments de torsion et des forces axiales 
  • Ajustement facile de la position mutuelle des pièces 
  • La fiabilité de l'assemblage dépend du type de prévention de l'assemblage contre le relâchement 
  • Grande fiabilité contre les effets de fatigue 
  • Démontage facile de l'assemblage 
 
  • Production relativement complexe des anneaux (il est mieux d'acheter des pièces finies)
  • Production simple production des surfaces à connecter
  • Montage facile de l'assemblage 

Durée de la conception, de la production, montage et démontage de l'assemblage 

Type d'assemblage Production et montage de l'assemblage Démontage de l'assemblage
Assemblages avec des goupilles Production et montage très rapides de l'assemblage Dépend de la conception de l'assemblage
Assemblages avec des clefs et des clavettes Production relativement lente sans équipement spécial

Montage rapide de l'assemblage 

Rapide
Assemblages rainurés Production relativement rapide seulement avec l'usage d'un équipement adéquat

Montage rapide de l'assemblage

Rapide
Assemblages en polygones Production relativement rapide seulement avec l'usage d'un équipement adéquat

Montage rapide de l'assemblage

Rapide
Assemblages montés à la presse Production et montage rapides de l'assemblage Inconvenants pour les réparations rapides et le démontage
Assemblages serrés Production et montage rapides de l'assemblage Rapide
Assemblages à l'aide des anneaux de fixation Production et montage rapides de l'assemblage Rapide

Coûts de la production, de l'opération, de montage et démontage de l'assemblage 

Type d'assemblage Coûts de la production  Coûts de démontage de l'assemblage
Assemblages avec des goupilles Bas Minimum
Assemblages avec des clefs et des clavettes Moyen Minimum
Assemblages rainurés Élevé

(économique seulement en cas de production en masse)

Minimum
Assemblages en polygones Élevé

(économique seulement en cas de production en masse)

Minimum
Assemblages montés à la presse Moyen Considérable

(parfois même impossible)

Assemblages serrés Relativement bas Minimum
Assemblages à l'aide des anneaux de fixation Moyen

(peut être encore réduit par l'achat des anneaux finis)

Minimum

Pour les assemblages fixés, les coûts opérationnels sont nuls, les coûts des assemblages coulissants sont déterminés par la lubrification