MITcalc - 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

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

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