Joints massifs d'arbres et des moyeux.

Contenu:

Joints massifs d'arbres et des moyeux.

Ce calcul est destiné au dimensionnement et au contrôle de la résistance des joints massifs d'arbres et des moyeux avec une surface de contact cylindrique. Le programme permet de résoudre les tâches suivantes:

  1. Conception des assemblages montés à la presse respectivement à froid ou à chaud.
  2. Conception des assemblages serrés avec un moyeu séparé ou respectivement coupé d'un côté.
  3. Contrôle de la résistance des assemblages conçus.
  4. Contrôle des assemblages montés à la presse sous l'action d'une force radiale additionnelle et d'un moment de flexion.
  5. Contrôle des assemblages montés à la presse à une température spécifique de fonctionnement.

Le calcul est basé sur les données, les procédures et les algorithmes de la littérature spécialisée et des normes ANSI, OIN, DIN et d'autres. Liste de normes: ANSI B4.1, OIN 286

Conseil: Dans le choix du type de joint approprié, vous pouvez utiliser le document de comparaison " choix du type de joint de l'arbre avec un moyeu ".

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Commande, structure et syntaxe des calculs.

L'information sur la syntaxe et la commande du calcul peut être trouvée dans le document " commande, structure et syntaxe des calculs ".

L'information sur le projet.

L'information sur le but, l'utilisation et la commande du paragraphe "information sur le projet" peut être trouvée dans le document " information sur le projet ".

Processus de calcul.

Le cahier de travail avec le calcul des joints massifs d'arbres et des moyeux peut être divisé en deux parties. Une partie des données initiales communes et des résultats (paragraphes [1, 9]) et une partie de différents calculs (chapitres A, B) appropriés rien que pour le type d'assemblage donné. Deux tâches différentes peuvent alors être résolues en utilisant ce calcul:

Dans le choix du type d'assemblage approprié, il est nécessaire de prendre en considération, en plus des paramètres dimensionnels de l'assemblage, son utilité, la durée et le coût de la production, du montage et du fonctionnement de l'assemblage. Le document de comparaison " choix du type de joint de l'arbre avec un moyeu " peut être utilisé dans le choix du type d'assemblage approprié.

Le calcul/la conception typique d'un assemblage comprend les étapes suivantes:

  1. Entrée des paramètres de la puissance de l'assemblage (puissance transférée, vitesse, force axiale) [1.2, 1.3, 1.6].
  2. Détermination du mode de chargement et des paramètres de fonctionnement (type de commande, conditions de charge, etc.). [1.7].
  3. Choix du matériel de l'arbre [1.16] et du matériel du moyeu [1.25].
  4. Définition de la conception de l'arbre [1.13] et de la sûreté requise [1,14].
  5. Détermination des paramètres d'assemblage pour le type choisi [2.1/7.1].
  6. Conception des dimensions de l'assemblage [2.14/7.12]. Pour les assemblages montés à la presse, vous pouvez utiliser la fonction de la conception préliminaire [2.13].
  7. Pour les des assemblages montés à la presse, concevez le montage approprié [2.22]. Pour les assemblages serrés, calculez la précontrainte de montage appropriée [7.18].
  8. Vérification des résultats des contrôles de la résistance de l'assemblage conçu [3/8].
  9. En cas de conception de deux types d'assemblages, comparez les dimensions conçues dans le paragraphe [9].
  10. Sauvegardez le fichier avec la solution satisfaisante sous un nouveau nom.

Données initiales communes. [1]

Dans ce paragraphe, écrivez les paramètres d'entrée de base, caractérisant le mode, la réalisation et la grandeur de chargement, la conception de l'assemblage et les matériaux de l'arbre et du moyeu.

1.1 Unités de calcul.

Choisissez le système d'unités de calcul désiré sur la liste. Après le changement d'unités, toutes les valeurs seront immédiatement converties.

Avertissement: Si vous utilisez la fonction de la conception automatique [2.13, 2.23] il est nécessaire de redémarrer la conception après avoir changé les unités.

1.3 Puissance transférée.

Entrez la puissance qui sera transmise par l'arbre.

1.4 Vitesse de l'arbre.

Entrez la vitesse (révolutions) de l'arbre.

1.5 Moment de torsion.

Le moment de torsion est calculé à partir de la puissance transférée et de la révolution. Ce moment est la valeur initiale de base pour la conception de l'assemblage.

1,6 Force Axiale.

Entrez la force axiale maximale agissant sur l'assemblage.

Note: Les calculs et les contrôles d'assemblage effectués sont basés sur le fait (la supposition) que l'assemblage est sous l'action d'une force axiale constante. La puissance réelle de l'assemblage diminue si il est sous l'action d'une force variable. Il est donc recommandé de choisir dans le calcul la valeur de la force de service approximativement de 20 à 25 % supérieure pour les charges constantes et de 40 à 50 % supérieure pour les charges alternées. Utilisez des valeurs plus élevées pour les chargements de choc.

1,8 Caractère de la commande.

Choisissez le type de commande qui satisfait le mieux à vos spécifications.

  1. Uniforme: moteur électrique, turbine à vapeur, turbine à gaz
  2. Chocs légers: moteurs hydrauliques
  3. Chocs moyens: moteur à combustion interne

1,9 Type de chargement.

Choisissez le type de chargement qui correspond le mieux à vos spécifications.

  1. Continu: générateur, convoyeur (à courroie, à plaques, à vis), ascenseur léger, engrenage de transfert de machine-outil, ventilateur, turbocompresseur, mélangeur des matériaux avec une densité constante, etc...
  2. Chocs légers: générateur, pompe à engrenages, pompe rotatoire, etc...
  3. Chocs alternés: commande principal d'une machine-outil, élévateur lourd, pivot de grue, ventilateur de mine, mélangeur des matériaux avec une densité variable, pompe à piston, etc...
  4. Chocs lourds: presse, cisailles, calandres en caoutchouc, laminoir, excavatrice de palette, centrifugeuse lourde, pompe d'alimentation lourde, ensemble de forage, presse à briquettes, malaxeurs, etc...

1,10 Caractère de fonctionnement.

Choisissez si pendant le fonctionnement l'assemblage sera chargé dans un seul sens de rotation ou le sens de la rotation de l'arbre sera double.

1,11 Nombre de démarrages.

Choisissez le nombre total de démarrages de la machine pour la durée de vie désirée de l'assemblage.

Avertissement: Le nombre de démarrages est donné en milliers.

1,13 Diamètre intérieur de l'arbre.

Si vous utilisez un arbre creux dans l'assemblage, écrivez le diamètre intérieur de l'arbre. Ce paramètre affecte l'intensité du chargement de l'arbre dans la torsion et affecte considérablement la détermination du diamètre minimal autorisé de l'arbre [1,15].

1,14 Sûreté désirée.

En rapport avec la précision et la fiabilité des données initiales, l'importance de l'assemblage, la qualité de production et de l'exactitude du calcul, elle est souvent choisie dans l'intervalle de 1,5 à 3.

Valeurs d'orientation pour le choix de la sûreté:
Note: En cas d'assemblages fonctionnant dans un environnement corrosif ou aux températures élevées, on utilise des niveaux de sûreté plus élevés.
Conseil: Les procédures générales pour la détermination des coefficients de sûreté peuvent être trouvées dans le document " coefficients de sûreté ".

1,15 Diamètre minimal de l'arbre.

Utilisez le diamètre minimal conçu de l'arbre comme donnée initiale pour la conception de l'assemblage.

Note: Pour les arbres sous l'action des forces radiales externes additionnelles (ex: roues dentées) il est recommandé de choisir un diamètre minimal de l'arbre d'approximativement 20 à 30% plus grand.
Avertissement: Le diamètre minimal est déterminé à partir du contrôle de la résistance de l'arbre à la torsion. Si l'assemblage est sous l'action de la force axiale seulement, la valeur du diamètre minimal de l'arbre ne sera pas indiquée.

1,16 Matériel de l'arbre (résistance min. - max. à la traction).

Sur la liste, choisissez le type de matériel qui sera utilisé pour la production de l'arbre. La valeur de la résistance à la traction [MPa/ksi] est donnée dans la parenthèse. Sur la liste à droite, choisissez la limite de la résistance à la traction désirée. Si la case à la droite de la liste est cochée, les paramètres nécessaires de la résistance du matériel choisi seront déterminés automatiquement. Autrement, entrez les propriétés des matériaux manuellement. La tension permise dans le cisaillement [1,20] est utilisée pour le contrôle de la résistance de l'arbre à la torsion. La valeur de la pression permise [1,21] sert à contrôler les déformations des surfaces de contact, et elle est déterminée pour le matériel choisi en rapport avec le type de chargement et les paramètres de fonctionnement de l'assemblage.

Avertissement: Les paramètres de force sont calculés à partir de la résistance à la traction finale en utilisant des coefficients empiriquement obtenus. De même, le module d'élasticité dans la tension, le nombre de Poisson et le coefficient de la dilatation thermique sont communs pour tout un groupe de matériaux. Bien que ces valeurs obtenues soient proches des valeurs obtenues en utilisant la mesure des matériaux particuliers, il est recommandé d'utiliser pour les calculs finals, les paramètres des matériaux selon la feuille des matériaux ou les caractéristiques du producteur.

1,25 Matériel du moyeu (résistance min. - max. à la traction).

Sur la liste, choisissez le type de matériel qui sera utilisé pour la production de l'arbre. La valeur de la résistance à la traction [MPa/ksi] est donnée dans la parenthèse. Sur la liste à droite, choisissez la limite de la résistance à la traction désirée. Si la case à la droite de la liste est cochée, les paramètres nécessaires de la tension du matériel choisi seront déterminés automatiquement. Autrement, entrez les propriétés des matériaux manuellement. La valeur de la pression permise [1,29] sert à contrôler les déformations des surfaces de contact, et elle est déterminée pour le matériel choisi en rapport avec le type de chargement et les paramètres de fonctionnement de l'assemblage.

Avertissement: Les paramètres de force sont calculés à partir de la résistance à la traction finale en utilisant des coefficients empiriquement obtenus. De même, le module d'élasticité dans la tension, le nombre de Poisson et le coefficient de la dilatation thermique sont communs pour tout un groupe de matériaux. Bien que ces valeurs obtenues soient proches des valeurs obtenues en utilisant la mesure des matériaux particuliers, il est recommandé d'utiliser pour les calculs finals, les paramètres des matériaux selon la feuille des matériaux ou les caractéristiques du producteur.

A. Assemblages montés à la presse.

Les assemblages montés à la presse sont rigides (fixes) et basés sur le principe de la précontrainte élastique constante des pièces reliées à l'aide de l'interférence dans leurs surfaces de contact. Le chargement externe est transmis par le frottement de l'arbre avec le moyeu pendant le montage de l'assemblage. Le frottement est issu des forces normales internes, causées par la déformation élastique des pièces reliées.

Les assemblages montés à la presse sont adéquates pour le transfert de grands moments de torsion et des forces axiales des joints d'arbres et des moyeux, qui sont rarement démontés. Ces assemblages permettent le transfert de grandes charges, y compris les charges alternées ou les charges avec des chocs et cela à un niveau de fiabilité très élevé. est Ils sont typiquement utilisés pour caler les roues dentées, les poulies, les roulements, les volants, les rotors des turbines et des moteurs électriques sur leurs arbres, pour le pressage des anneaux dentés sur les corps des roues et le pressage des branches et des tourillons sur les vilebrequins.

Le montage à la presse signifie généralement l'insertion d'un arbre de plus grand diamètre dans le trou d'un moyeu de plus petit diamètre. Après l'assemblage (pressage), le diamètre de l'arbre diminue et celui du trou du moyeu s'agrandit et les deux pièces ont ainsi un diamètre commun. La répartition de la pression sur les surfaces de contact est ainsi uniforme. L'interférence d, donnée par la différence entre le diamètre de montage de l'arbre et le diamètre du trou du moyeu, est l'indice caractéristique et la grandeur de base d'un assemblage monté à la presse. La valeur de la pression de contact ainsi que la puissance et la rigidité de l'assemblage dépendent de son interférence.

Étant donné qu'il n'est pas possible de produire les diamètres des pièces reliées avec une précision absolue, l'interférence de production (de montage) est une valeur vague. Sa grandeur est définie par deux valeurs tabulaires de l'interférence de limite; données par le type de montage choisi (par les interférences de production permises des pièces reliées). Les assemblages montés à la presse sont ainsi conçus et contrôlés sur base de ces valeurs limites de l'interférence de montage. L'interférence de montage minimale dmin est une valeur de base pour le contrôle de la puissance de l'assemblage; L'interférence maximale dmax est décisive pour le contrôle de la résistance.

Avantages de l'assemblage:

Inconvénients de l'assemblage:

Le plus grand inconvénient des assemblages montés à la presse est la complexité de leur montage et les problèmes liés à leur démontage éventuel. Ce type d'assemblage est donc utilisé en pratique pour les joints non démontables d'arbres et des moyeux. Du point de vue technologique, le processus de pressage s'effectue de deux manières:

Bien que les assemblages montés à le presse sont théoriquement démontables, le démontage par force des joints de grande interférence souvent mène à l'endommagement des surface de contact et de fois même à la destruction des pièces. Après remontage, la puissance initiale de l'assemblage n'est plus atteinte (La force de rivetage de l'assemblage baisse d'approx. 15 à 20%). L'endommagement des surfaces de contact peut être réduit par leur durcissement. Seulement les assemblages de petite interférence montés à chaud peuvent être démontés et remontés avec des résultats satisfaisants. Le montage (démontage) hydraulique de l'assemblage peut parfois garantir un démontage facile. Pour ce genre de montage, les surfaces des pièces reliées poussées par l'huile de haute pression, pompée dans l'assemblage à travers des canaux spécialement aménagés. La pression de l'huile est de 1.5 - 2 fois supérieure à la pression de contact de l'assemblage.

L'usage du montage à la presse est moins convenable pour les arbres de petits diamètres. En rapport avec la rugosité relative du système de pressage, La valeur de l'interférence relative d/d monte subitement dans la zone de petits diamètres. Ce qui mène à une pression de contact disproportionnellement élevée (en rapport avec la demande de la puissance de l'assemblage) et donc, une tension élevée due au pressage. Du point de vue du contrôle de la résistance de l'assemblage, il y a nécessité d 'utiliser des matériaux de qualité supérieure ou de maintenir un niveau de précision élevé dans la production des pièces.

Dimensionnement de l'assemblage. [2]

Ce paragraphe peut être utilisé pour le choix des paramètres du type d'assemblage donné et pour la conception des dimensions de l'assemblage.

2.2 Système d'ajustement.

Bien qu'il est généralement possible de joindre deux pièces des zones de tolérance arbitraires, seulement deux méthodes d'assemblage d'arbres et des trous sont recommandées pour des raisons technologiques et économiques.

  1. Système de base de trou
    Le jeu et l'interférence désirés dans l'ajustement sont réalisés par la combinaison de différents zones de tolérance de l'arbre avec la zone de tolérance "H" du trou. Dans ce système de tolérance, la déviation inférieure du trou est toujours égale à zéro.
  2. Système de base d'arbre
    Le jeu et l'interférence désirés dans l'ajustement sont réalisés par la combinaison de différents zones de tolérance du trou avec la zone de tolérance "h" de l'arbre. Dans ce système de tolérance, la déviation supérieure du trou est toujours égale à zéro.

où:
d... dimension nominale
//// ... zone de tolérance du trou
\\\\ ... zone de tolérance de l'arbre

Le choix du système pour le type de produit ou de production donné est influencé par les facteurs suivants:

Conseil: Bien que tous les deux systèmes sont équivalents du point de vue fonctionnement, le système de base trou est le plus utilisé.

2.3 Type de montage.

Du point de vue technologique, le procédé de montage à la presse s'effectue de deux manières:

  1. Pressage longitudinal (à froid)
    Le pressage longitudinal est basé sur l'enfoncement par force de l'arbre dans le moyeu sous la presse pour les pièces de petite taille, à l'aide des machines mécaniques ou hydrauliques. Pendant le pressage, les inégalités sur les surfaces des pièces reliées sont polies. Ce qui cause la réduction de l'interférence de l'assemblage et donc la baisse de la puissance de l'assemblage. L'interférence effective résultante de l'assemblage peut ainsi être sensiblement inférieure (spécialement pour de plus petits diamètres). L'intensité du dressage de montage de la surface [2.30] dépend de la structure des bords des pièces reliées, de la vitesse de pressage et surtout dépend de la rugosité des surfaces des pièces reliées.
    La vitesse de pressage ne devrait pas dépasser 2 mm/s. Pour éviter le frottement, les pièces en acier sont souvent lubrifiées. Il est également nécessaire de lubrifier les surfaces de contact pour les assemblages de grandes tailles avec de grandes interférences, où de grandes forces de pressages sont requises. Les pièces de différents matériaux peuvent être pressées à sec. La lubrification des surfaces de contact facilite le processus, cependant elle cause la baisse du coefficient de frottement et de la puissance de l'assemblage.
    Du point de vue technologique, le pressage longitudinal est relativement simple et moins exigeant, toutefois, sa puissance et sa fiabilité sont inférieures par rapport au pressage transversal.
  2. Pressage transversal (à chaud)
    Le pressage transversal s'effectue par les assemblages non massifs des pièces après chauffage (dilatation) du moyeu, ou après refroidissement (restriction) de l'arbre.
    Un tel ajustement de l'assemblage cause la réduction de l'interférence initiale de l'assemblage donc la diminution de sa puissance. Cette diminution de la puissance de l'assemblage est sensiblement inférieure que dans le pressage longitudinal. La valeur de l'ajustement de l'assemblage dépend de la rugosité des surfaces des pièces reliées. Pour les assemblages montés à chaud, l'interférence effective diminue jusqu'à un certain niveau à cause du "caillage" de l'assemblage. Cette diminution est toutefois moins importante que pour le pressage longitudinal. La valeur du caillage de l'assemblage [2.30] dépend de la rugosité des surfaces des pièces jointes. La puissance des assemblages pressés à chaud est d'à peu près 1,5 fois supérieure à celle des assemblages pressés à froid.
    Le choix du chauffage ou de l'attiédissement dépend des dimensions des pièces et des possibilités techniques. Pendant le chauffage du moyeu, il est nécessaire de s'assurer que la température à laquelle les structures du matériel changent (approx. 200 à 400°C pour l'acier) n'est pas dépassée. Le chauffage des pièces femelles s'effectue souvent dans un bain d'huile (jusqu'à 150°C) ou dans un fourneau électrique ou à gaz. Les pièces de plus petits diamètres doivent être chauffées à une température beaucoup plus élevée que les pièces plus larges. L'attiédissement d'arbres s'effectue plus souvent pour les assemblages de petites dimensions, à l'aide du dioxyde de carbone (-70 °C) ou de l'air condensé (-190 °C). Pour les assemblages avec de grandes interférences de montage, la combinaison de toutes les deux méthodes peut être utilisée.
    Le montage à froid n'est pas convenable pour les pièces en aciers traités à chaud et pour l'assemblage d'une pièce chauffée avec une pièce trempée. Dans ce cas il est nécessaire d'attiédir la pièce male ou de presser le joint à froid.
Conseil: Si les possibilités techniques, le matériel, les dimensions et la forme le permettent, le pressage transversal est préférable en rapport avec la puissance plus élevée et la fiabilité de l'assemblage.
Note: Les paramètres de montage de l'assemblage (force de pressage, éventuellement les températures de montage) sont calculés pour l'assemblage conçu dans le paragraphe [3.27].

2.4 Pureté des surfaces de contact.

Le dégraissage des surfaces de contact cause la hausse du coefficient de frottement et donc de la puissance de l'assemblage. Cependant, pour les assemblages avec le pressage longitudinal, il cause également la hausse de la force de pressage requise.

Note: Ce paramètre s'utilise pour la conception du coefficient de frottement seulement [2.6]; il n'influence pas directement le calcul en soi.

2.5 Métallisation des surfaces de contact.

La métallisation galvanique des surfaces de contact cause une hausse importante du coefficient de frottement et donc de la puissance de l'assemblage.

Note: Ce paramètre s'utilise pour la conception du coefficient de frottement seulement [2.6]; il n'influence pas directement le calcul en soi.

2.6 Coefficient de frottement.

Le coefficient de frottement influence sensiblement la capacité de charge de l'assemblage. La puissance de l'assemblage accroît avec la croissance de la valeur du coefficient de frottement. La valeur du coefficient de frottement dépend du matériel des pièces reliées, de la rugosité et de la propreté des surfaces, de l'intensité de la pression de contact et du type de pressage.

Valeurs d'orientation du coefficient de frottement pour un arbre en acier:
Matériel du moyeu Pressage longitudinal  Pressage transversal
Sec Lubrifié Sec Lubrifié
Acier 0.07 ... 0.16 0.05 ... 0.12 0.15 ... 0.25 0.08 ... 0.16
Fonte 0.09 ... 0.15 0.04 ... 0.08 0.10 ... 0.16 0.08 ... 0.12
Alliages d`Al 0.05 ... 0.09 0.04 ... 0.06 0.10 ... 0.15 -
Bronze 0.06 ... 0.08 0.03 ... 0.05 - -
Laiton - - 0.17 ... 0.25 -

Utilisez des valeurs plus élevées pour de faibles pressions de contact et pour les surfaces de plus grande rugosité. Le diagramme suivant exprime l'effet de la rugosité des pièces reliées et de la valeur de la pression de contact sur le coefficient de frottement d'un moyeu en acier:

Le coefficient de frottement peut être sensiblement accru par la métallisation galvanique des surfaces de contact. La diffusion mutuelle des atomes des deux couches cause "la soudure" des surfaces et le coefficient de frottement dans ce cas exprime plutôt la résistance contre le cisaillement des surfaces de contact.

Valeurs d'orientation du coefficient de frottement pour les surfaces de contact métallisées:
Type de revêtement  Pressage longitudinal

 Pressage transversal

Revêtement léger (Cd, Cu, Zn) 0.45 ... 0.55 0.65 ... 0.80
Revêtement épais (Cr, Ni) 0.70 ... 0.85 0.65 ... 0.80

Conseil: Si le bouton dans la rangée [2.6] est coché, le coefficient de frottement sera déterminé automatiquement en rapport avec le type de pressage, les matériaux choisis, la rugosité et le traitement des surfaces de contact.

2.7 Sûreté désirée contre le glissement.

La sûreté contre le glissement exprime le rapport entre la puissance théorique minimale (force de frottement) de l'assemblage et la charge totale de fonctionnement. En rapport avec la précision et la fiabilité des données initiales, le type et l'importance de l'assemblage, la qualité de production et l'exactitude du calcul, sa valeur est souvent prise dans l'intervalle de 1.2 à 2.

Valeurs d'orientation pour le choix de la sûreté:

2.8 Sûreté de la résistance requise.

Exprime le rapport entre la tension permise à la traction des matériaux de l'assemblage et la tension de comparaison maximale dans le moyeu ou respectivement dans l'arbre (voir [3.7, 3.13]). En rapport avec la précision et la fiabilité des données initiales, l'importance de l'assemblage, la qualité de la production et l'exactitude du calcul, elle est souvent choisie dans la marge de 1.2 à 2.5.

Valeur d'orientation pour le choix de la sûreté:
Conseil: Les procédures générales de la détermination des coefficients de sûreté peuvent être trouvées dans le document "Coefficients de sûreté". En rapport avec la méthode "attentiste" de la conception et du contrôle des assemblages montés à la presse (pour la peu probable interférence de montage maximale), il est possible d'utiliser des valeurs inférieures de la sûreté pour ces genres d'assemblages.

2.10 Coefficient de fonctionnement.

Ce coefficient exprime l'effet total des paramètres de fonctionnement sur la baisse de la puissance de l'assemblage. Sa valeur dépend du type de commande et de chargement, des conditions de fonctionnement et de la durée de vie de l'assemblage. En rapport avec les paramètres mentionnés ci-dessus, la documentation donne des valeurs du coefficient dans la marge de 1 à 3.

Conseil: Pour un choix plus facile du coefficient, le programme comprend la conception automatique. Si la case à droite du champs d'entrée est cochée, le coefficient est automatiquement déterminé, basé sur les paramètres de l'assemblage définis dans le paragraphe [1.7].

2.13 Conception préliminaire.

Ce paragraphe sert à la conception préliminaire des dimensions de l'assemblage. Après avoir appuyé sur le bouton, le programme conçoit les dimensions convenables de l'assemblage pour les ajustements donnés (voir [2.24]). Le calcul conçoit alors un assemblage avec les plus petites dimensions possibles, en respectant les rapports recommandés entre la longueur et le diamètre du moyeu en rapport avec le diamètre de l'arbre conçu. Après le calcul, les solutions conçues sont classifiées dans le tableau.

Si le calcul ne donne aucune solution convenable, ce fait sera indiqué par un message d'avertissement et le tableau des solutions sera supprimé. Dans ce cas, répétez la conception pour un assemblage avec des matériaux de qualité supérieure.

Note: Pour le calcul dans les unités SI (voir [1.1]), les ajustements recommandés sont recommandés selon le système de OIN 286, pour le calcul dans les unités "Impérial" les ajustements préférés selon ANSI B4.1 sont utilisés.

Avertissement: Les résultats de la conception automatique sont applicables seulement pour la tâche actuelle. En cas de changement dans les paragraphes [1, 2.1, 2.9], il est nécessaire de recalculer les résultats en redémarrant la conception.
Conseil: La conception préliminaire s'utilise seulement pour les ajustements recommandés (préférés) [2.24]. Pour les ajustements avec un niveau de précision très élevé, il est possible de trouver une conception beaucoup plus convenable de plus petits diamètres.

2.14 Dimensions de l'assemblage.

Ce paragraphe sert à déterminer les dimensions de l'assemblage. Les dimensions peuvent être choisies manuellement ou les valeurs de la solution conçue peuvent être transférées par le choix du tableau [2.13]. Dans le choix des dimensions, prendre en compte les faits suivants:

Normes pour le choix de la longueur de l'assemblage et du diamètre extérieur du moyeu:

Matériel du moyeu

L/d D/d

Acier

0.6 ... 1.2 2 ... 2.4
Fonte, alliages légers 1.2 ... 1.5 2.2 ... 2.6
Note: Pour la flexion de l'arbre, il est recommandé de choisir une plus grande longueur de l'assemblage (L/d = 1.5 jusqu'à 2).

2.16 Diamètre minimal de l'arbre.

Ce paramètre donne le diamètre minimal de l'arbre, nécessaire pour un transfert sans problème du moment de torsion donné.

Avertissement: Le diamètre minimal est déterminé à partir du contrôle de la résistance de l'arbre à la torsion. Si l'assemblage est sous l'action de la force axiale seulement, la valeur du diamètre minimal de l'arbre ne sera pas indiquée.

2.17 Diamètre de l'arbre.

Choisissez le diamètre de l'arbre supérieur au diamètre minimal recommandé dmin. Avec la croissance du diamètre de l'arbre, la puissance de l'assemblage augmente et la tension diminue dans les pièces reliées. Pour les assemblages avec des arbres creux, il est également nécessaire de considérer l'effet de l'épaisseur des parois de l'arbre sur la tension dans le moyeu (voir [2.14]).

Recommandation: Pour les arbres sous l'action des forces radiales externes supplémentaires (ex.: les roues dentées), il est recommandé de choisir un diamètre de l'arbre approx. de 20 à 30% plus grand que le diamètre minimumdmin.
Note: En rapport avec la rugosité relative du système de montage, il est souvent nécessaire de choisir un diamètre de l'arbre sensiblement supérieur au diamètre minimal dmin, pendant l'usage des montages recommandés [2.24].

2.18 Diamètre extérieur du moyeu.

Ce paramètre donne le diamètre extérieur de la partie pleine du moyeu. L'agrandissement du moyeu cause la baisse de sa tension avec une légère croissance de la puissance de l'assemblage.

Conseil: Les valeurs recommandées pour le choix du diamètre du moyeu peuvent être trouvées dans [2.14].

2.19, 2.20 Rugosité des surfaces de contact.

La rugosité de la surface de contact dépend des dimensions, du type de traitement des pièces et du niveau de précision du montage choisi. Une plus grande rugosité des surfaces de contact mène à un plus grand coefficient de frottement et une puissance plus élevée. D'autre part, le dressage de la surface (pressage longitudinal) et éventuellement le caillage (pressage transversal) augmente également. Ce qui diminue l'interférence effective de l'assemblage (voir [2.30]).

Valeurs recommandées de la rugosité par rapport au diamètre de l'arbre:

Diamètre de l'arbre

Rugosité de la surface de contact [mm (min)]

[mm] [in] Arbre Moyeu
do 10 do 0.5 0.2 (8) 0.4 (16)
10 - 50 0.5 - 2 0.4 (16) 0.8 (32)
50 - 120 2 - 5 0.8 (32) 1.6 (63)
120 - 250 5 - 10 1.6 (63) 1.6 (63)
250 - 500 10 - 20 1.6 (63) 3.2 (125)
500 - 1000 20 - 40 3.2 (125) 6.3 (250)
1000 - 2500 40 - 100 6.3 (250) 12.5 (500)
plus de 2500 plus de 100 12.5 (500) 25 (1000)

Note: Pour les assemblages montés à chaud, la rugosité des surfaces de contact peut être plus élevée. Le tableau de la dépendance de la rugosité des surfaces de contact sur le type de traitement des pièces peut être trouvé dans le cahier "Convertisseur d'unités".
Conseil: Si la case dans la rangée respective est cochée, la rugosité sera déterminée automatiquement selon le diamètre de l'arbre choisi.
Avertissement: Si vous n'utilisez pas le choix automatique du coefficient de frottement [2.6], n'oubliez pas d'ajuster la valeur du coefficient pendant le changement de la rugosité de la surface de contact.

2.21 Longueur fonctionnelle de l'assemblage.

Déterminez la longueur fonctionnelle réelle de l'assemblage (sans arrondissage ou chanfrein sur les bords). La puissance de l'assemblage accroît avec la longueur. La longueur de l'assemblage n'a pas d'effet direct sur la répartition de la charge dans les pièces reliées.

Conseil: Les valeurs recommandées pour le choix de la longueur de l'assemblage peuvent être trouvées dans [2.14].

2.22 Conception et choix de l'ajustement.

Ce paragraphe sert à la conception de l'ajustement. Par le choix de l'ajustement, vous déterminez la portée de l'interférence de montage des pièces reliées aussi bien que la puissance et la résistance de l'assemblage. Le choix approprié de l'ajustement est un fondamental dans la conception d'assemblages montés à la presse.

Chaque ajustement est caractérisé par les tolérances de production de l'arbre et du moyeu [2.25 - 2.28]. La combinaison des limites de la déviation des dimensions de production détermine également les valeurs extrêmes de l'interférence qui peuvent survenir pendant le montage. Ces interférences extrêmes forment ainsi le facteur de base de la conception de l'assemblage. L'interférence minimale [2.32] est fondamentale pour le calcul de la puissance de l'assemblage et l'interférence maximale [2.34] est fondamental pour le contrôle de la résistance.

Pour réaliser la sûreté désirée [2.7, 2.8] choisissez l'ajustement de l'assemblage conçu de sorte que:

Les paramètres de l'ajustement conçu sont illustrés dans l'image du paragraphe [2.29].

Le choix de l'ajustement approprié peut être effectué de trois manières différentes:

  1. Par le choix de l'ajustement recommandé sur la liste [2.24]
    L'illustration graphique des interférences de différents ajustements dans le paragraphe [2.35] peut servir de guide pour choix d'un ajustement approprié.
  2. Par le choix direct des interférences extrêmes de l'arbre et du moyeu dans les rangées [2.25 - 2.28]
    Pour choisir les interférences extrêmes, il faut s'assurer que la case dans la rangée [2.24] n'est pas cochée.
  3. A l'aide de la fonction de la conception automatique
    Démarrer la conception automatique de l'ajustement en appuyant sur le bouton dans la rangée [2.23].

L'effort de réaliser une conception plus effective de l'assemblage mène à la demande de la plus petite différence possible entre les limites de l'interférence dans le choix de l'ajustement. Avec les systèmes de pressage existants assez rugueux, cela est possible seulement pour des précisions très élevées, c.a.d. aux coûts de production plus élevés. Dans la production en séries, ce problème peut être résolu par un montage sélectif basé sur le triage au préalable des pièces et leur classification en sous groupes selon leurs interférences.

Avertissement: Si la valeur de l'interférence de montage [2.31] est supérieure a l'interférence maximale permise [2.33], aucun ajustement convenable ne sera trouvé pour les dimensions données de l'assemblage. Dans ce cas, utilisez de plus grandes dimensions de l'assemblage dans le paragraphe [2.14], ou utilisez des matériaux de qualité supérieure.
Note: Pour le calcul dans les unités de SI (voir [1.1]); les ajustements recommandés sont déterminés selon le système de montage international de OIN 286 et pour le calcul dans les unités du système Impérial, les ajustements préférés selon ANSI B4.1 sont utilisés.
Conseil: Les valeurs des tolérances normalisées de l'arbre et du moyeu peuvent être trouvées dans le cahier "Tolérances et montages".
Conseil: Si vous voulez utiliser un ajustement autre que l'ajustement recommandé, utilisez le calcul additionnel dans le paragraphe [6] pour le choix.

2.23 Conception automatique de l'ajustement.

Vous pouvez exécuter la conception automatique de l'ajustement en appuyant sur le bouton dans la rangée [2.23]. Après l'exécution de la conception, le calcul parcourt tous les ajustements recommandés (préférés) et choisit la solution appropriée. Si aucun des ajustements recommandés n'est satisfaisant, le calcule concevra directement les limites des déviations des pièces reliées. Les déviations sont choisies selon la classe de tolérance des normes OIN 286, respectivement ANSI B4.1. Les tolérances appropriées sont conçues aussi largement que possible pour respecter la règle du niveau de précision équivalent ou supérieur dans la tolérance de l'arbre.

Si le calcul ne trouve aucune solution satisfaisante, utilisez l'une des procédures suivantes pour augmenter la puissance ou respectivement la résistance de l'assemblage:

Conseil: Si vous voulez utiliser un ajustement autre que l'ajustement recommandé, utilisez le calcul additionnel dans le paragraphe [6] pour le choix.

2.24 Ajustement recommandé.

Choisir l'ajustement recommandé sur la liste. L'illustration graphique des interférences de différents ajustements dans le paragraphe [2.35] peut servir de guide pour choix d'un ajustement approprié. La liste des ajustements recommandés a été établie sur base des systèmes d'unités de calcul [1.1] et des systèmes de montage choisis [2.2].

Pour le calcul dans les unités de SI (voir [1.1]); les ajustements recommandés sont déterminés selon le système de montage international de OIN 286. Les ajustements préférés sont marqués par le signe "*" sur la liste.

Pour le calcul dans les unités du système Impérial, la liste inclut les ajustements préférés selon ANSI B4.1.

Note: Si la case dans cette rangée n'est pas cochée, il est nécessaire de spécifier l'ajustement à l'aide de la limite de déviation dans les rangées [2.25 - 2.28]. Les valeurs des tolérances normalisées de l'arbre et du moyeu peuvent être trouvées dans le cahier "Tolérances et montages".
Avertissement: Les ajustements selon ISO 286 sont donnés par les normes pour les diamètres d'arbres jusqu'à 2500 mm; les ajustements préférés selon ANSI B4.1 sont définis pour les diamètres jusqu'à 20 pouces.
Conseil: Si vous voulez utiliser un ajustement autre que l'ajustement recommandé, utilisez le calcul additionnel dans le paragraphe [6] pour le choix.

2.29 Déviations limites et portée de l'interférence de montage de l'ajustement choisi.

Pour rendre le calcul plus claire et plus lisible, les paramètres de l'ajustement choisi sont graphiquement illustrés dans ce paragraphe.

Sur la partie gauche de l'image, il y a les déviation limites de l'arbre et du moyeu par rapport à la ligne de base (diamètre nominal) de l'assemblage.

Le rectangle bleu à droite représente la portée de l'interférence de montage pour l'ajustement choisi. Pour réaliser la sûreté désirée [2.7, 2.8], choissez l'ajustement de l'assemblage conçu de sorte que le rectangle entier soit entre les lignes des déviations limites.

2.30 Dressage de montage des surfaces de contact, respectivement ajustage de l'assemblage.

Pressage longitudinal (à froid)

Pendant le pressage, les inégalités sur les surfaces des pièces reliées sont polies. Ce qui cause la réduction de l'interférence de l'assemblage et donc la baisse de la puissance de l'assemblage. L'interférence effective résultante de l'assemblage peut ainsi être sensiblement inférieure (spécialement pour de plus petits diamètres). L'intensité du dressage de montage de la surface dépend de la rugosité des surfaces des pièces reliées.

Pressage transversal (à chaud)

Après réglage des températures de montage, il y a déformation plastique des micro inégalités des surfaces de l'assemblage. Un tel ajustement de l'assemblage cause la réduction de l'interférence initiale de l'assemblage donc la diminution de sa puissance. Cette diminution de la puissance de l'assemblage est sensiblement inférieure que dans le pressage longitudinal. La valeur de l'ajustement de l'assemblage dépend de la rugosité des surfaces des pièces reliées.

2.31 Interférence de montage minimale requise.

Ce paramètre donne l'interférence de montage minimale à laquelle l'assemblage ne dépasse pas la puissance requise.

2.32 Interférence minimale de l'ajustement.

L'interférence minimale de l'ajustement est caractérisée par la différence entre la déviation inférieure de l'arbre et la déviation supérieure du moyeu (ei - ES) et est la valeur fondamentale dans l'évaluation de la puissance de l'assemblage.

Note: Pour garantir la sûreté contre le glissement, l'interférence minimale de l'ajustement dmin doit être supérieure à l'interférence de montage désirée [2.31].

2.33 Interférence de montage maximale permise.

Ce paramètre détermine la valeur de limite de l'interférence de montage à laquelle l'assemblage satisfait toujours aux contrôles de la résistance avec la sûreté désirée [2.8].

2.34 Interférence maximale de l'ajustement.

C'est la différence entre la déviation supérieure de l'arbre et la déviation inférieure du moyeu (es - EI) et est la valeur fondamentale dans l'évaluation de la tension dans les pièces reliées.

Note: Pour satisfaire à tous les contrôles de la résistance avec la sûreté désirée, l'interférence maximale de l'ajustemendmaxt dmax de l'assemblage conçu doit être inférieure à l'interférence de montage permise [2.33].

2.35 Portée des interférences de montage pour les ajustements recommandés.

Ce paragraphe sert à faciliter le choix de l'ajustement approprié dans la rangée [2.24]. Les paramètres de montage de tous les ajustements recommandés (préférés) y sont présentés sous forme graphique.

Les colonnes bleues représentent la portée des interférences de montage pour l'ajustement particulier. Vous pouvez évaluer les différents ajustements sur base des positions mutuelles de la colonne respective avec les lignes des interférences limites. Pour réaliser les sûretés désirées [2.7, 2.8] de l'assemblage conçu, la colonne entière doit être entre ces lignes limites.

Puissance, contrôles de la résistance et paramètres de montage de l'assemblage. [3]

Le contrôle de la puissance et tous les contrôles nécessaires de la résistance de l'assemblage conçu sont effectués dans ce paragraphe.

En rapport avec la grande variété des valeurs de l'interférence du type de montage choisi, les contrôles sont effectués pour l'interférence moyenne dc et pour les deux valeurs de limite de l'interférence dmin, dmax. Bien qu'en pratique les valeurs de l'interférence sont en majorité proches de l'interférence moyenne, il est toujours nécessaire d'assurer une rigidité et une puissance suffisantes de l'assemblage pour les interférences de limite, malgré le fait qu'elles sont très peu probables. Pour le contrôle de la puissance de l'assemblage, l'interférence minimale est un facteur décisif et l'interférence maximale est décisive pour le contrôle de la résistance.

3.1 Contrôle de la puissance de l'assemblage.

Assurer le transfert de l'ensemble de la charge externe rien que par le frottement des pièces reliées est la tâche de base de la puissance des assemblages montés à la presse. Le contrôle de la puissance de l'assemblage s'effectue donc par la comparaison de la force de frottement [3.5] avec la charge totale de fonctionnement [2.12].

Les forces de frottement dans l'assemblage sont dues à l'interférence des surfaces de contact; les assemblages avec l'interférence de montage minimale auront ainsi la plus petite puissance. Pour que l'assemblage conçu soit complètement convenable, la sûreté contre le glissement doit être supérieure à la sûreté requise [2.7] même pour la peu probable l'interférence minimale.

Note: Si le contrôle n'est pas satisfaisant, concevez un assemblage avec un arbre de plus grand diamètre ou utilisez une plus grande interférence dans l'ajustement.

3.3 Interférence effective.

Pendant le montage de l'assemblage, il y a déformation plastique des micro inégalités des surfaces de contact (voir [2.30]). Ceci a comme conséquence, la réduction de l'interférence de montage de l'ajustement. Ce paramètre donne l'interférence effective réelle de l'ajustement qui assure la puissance de l'assemblage.

3.7 Contrôle de la résistance du moyeu.

Le pressage cause une tension planaire dans le moyeu, définie par les composantes radiale sr et tangentielle st de la tension. L'intensité de la tension accroît avec l'interférence de montage. L'image montre le cours des composantes de la tension par rapport au diamètre du moyeu.

Le contrôle de la résistance du moyeu s'effectue par la comparaison de la tension maximale avec la tension permise à la traction. La tension de comparaison (max.) est déterminée à partir des composantes partielles de la tension sur base de l'hypothèse de l'énergie spécifique de Mises dans la relation:

La tension permise est déterminée par la limite d'élasticité des moyeux en acier; la tension permise des moyeux en fer de fonte est déterminée comme la moitié de la valeur de la résistance limite à la traction.

Pour que l'assemblage conçu soit complètement convenable, la sûreté résultante [3.12] doit être supérieure à la sûreté requise [2.8] même pour la peu probable l'interférence maximale.

Note: Si le contrôle n'est pas satisfaisant, concevez un assemblage avec un moyeu plus robuste, un arbre de plus grand diamètre ou utilisez une plus petite interférence dans l'ajustement.

3.13 Contrôle de la résistance de l'arbre.

Le pressage cause une tension planaire dans l'arbre, définie par les composantes radiale sr et tangentielle st de la tension. L'intensité de la tension accroît avec l'interférence de montage. L'image montre le cours des composantes de la tension par rapport au diamètre de l'arbre. Pour les arbres pleins, la tension est constante tout au long de la section.

Le contrôle de la résistance du moyeu s'effectue par la comparaison de la tension maximale avec la tension permise à la traction. La tension permise est donnée par la résistance à la traction du matériel choisi. La tension de comparaison est déterminée à partir des composantes partielles de la tension sur base de l'hypothèse de l'énergie spécifique de Mises dans la relation:

Pour que l'assemblage conçu soit complètement convenable, la sûreté résultante [3.18] doit être supérieure à la sûreté requise [2.8] même pour la peu probable l'interférence maximale.

Note: Si le contrôle n'est pas satisfaisant, concevez un assemblage avec un arbre de plus grand diamètre ou utilisez une plus petite interférence dans l'ajustement.

3.19 Contrôle de l'assemblage à la déformation.

Le dépassement de la pression permise peut causer la déformation plastique de la couche fine des surfaces de contact. Ce qui a comme conséquence la réduction de la pression de contact et donc la réduction de la puissance de l'assemblage. Étant donné que ce fait apparaît dans les assemblages avec une interférence de montage maximale (surdimensionnement du point de vue puissance), l'éventuelle réduction de la pression de contact n'affecte pratiquement pas la puissance totale de l'assemblage.

Le contrôle de la déformation n'a qu'un caractère informatif pour les assemblages montés à la presse. Si l'assemblage conçu satisfait à tous les autres contrôles, l'éventuel dépassement de la pression permise ne présente pas nécessairement un danger pour la puissance ou la résistance de l'assemblage. Si possible, l'assemblage doit également satisfaire à ce contrôle, surtout en cas de montages et démontages répétés.

3.23 Contrôle de l'assemblage à la torsion.

La sûreté résultante de l'assemblage [3.26] est donnée par le rapport de la tension de cisaillement permise du matériel de l'arbre à la tension de comparaison calculée. Pour que l'assemblage soit convenable, sa sûreté calculée doit être supérieure à la sûreté requise [1.14].

Note: Si les résultats du contrôle ne sont pas satisfaisants, concevez un assemblage avec un arbre de plus grand diamètre.

3.27 Paramètres de montage de l'assemblage.

Les paramètres de montage de l'assemblage conçu sont calculés dans ce paragraphe. Les paramètres des assemblages montés à chaud sont donnés sur la partie gauche du paragraphe et ceux des assemblages pressés à froid sont donnés à droite. Les paramètres de montage sont applicables seulement pour les types d'assemblages actuellement déterminés dans la rangée [2.3].

3.28 Pressage transversal (à chaud).

Le pressage transversal s'effectue par les assemblages non massifs des pièces après chauffage (dilatation) du moyeu, ou après refroidissement (restriction) de l'arbre. Ce paragraphe permet la spécification de la température de chauffage du moyeu [3.35] tout comme de la température de refroidissement de l'arbre [3.38] du joint conçu.

Le choix du chauffage ou du refroidissement dépend des dimensions des pièces et des possibilités technologiques. Pendant le chauffage du moyeu, il est nécessaire de s'assurer que la température à laquelle les structures du matériel changent (pour l'acier, approx. 200 à 400°C) n'est pas dépassée. Le chauffage des pièces femelles s'effectue souvent dans des bains d'huile (jusqu'à 150°C) ou dans des fourneaux à gaz ou électriques. Les pièces d'un petit diamètre doivent être chauffées à une température plus élevée que les pièces de plus grands diamètre. Le refroidissement d'arbres est souvent effectué pour des joints de petite taille, avec le dioxyde de carbone (-70 °C) ou l'air condensé (-190 °C). Pour les joints avec de plus grandes interférences d'assemblage, la combinaison des deux méthodes peut être utilisée.

Le montage à chaud n'est pas convenable pour les pièces en acier traités à chaud et pour le montage des pièces chaudes sur des pièces durcies. Dans ce cas, il est nécessaire de refroidir les pièces males ou presser le joint.

Note: Le calcul des températures d'assemblage est valide seulement si les dimensions de production de l'assemblage sont déterminées à 20°C (68°F).

3.29 Ajustement.

Pour une évaluation correcte des températures de montage requises, l'ajustement avec l'interférence maximale où, même les températures de montage atteindront leur maximum est décisif.

3.30 Jeu de montage.

Le jeu de montage sert à assurer l'insertion facile de l'arbre dans le moyeu sans endommager les surfaces de contact respectives. Le jeu de montage d'une valeur d'un millième du diamètre de l'arbre est souvent considéré comme suffisant.

Conseil: Si la case dans cette rangée est cochée, le jeu de montage sera déterminé automatiquement.

3.34 Coefficient de dilatation thermique du matériel de l'arbre.

Le coefficient de dilatation thermique n'a pas une valeur constante dans le cas des matériaux métalliques, mais sa valeur diminue avec la hausse de la température. Pour réaliser la contraction nécessaire pendant le refroidissement, il est nécessaire d'utiliser la valeur ajustée du coefficient de dilatation thermique valide pour la zone de basses températures dans le calcul de la température de montage.

Conseil: Si la case dans cette rangée est cochée, le coefficient de dilatation thermique sera déterminé automatiquement pour le groupe de matériaux choisi dans [1.17].

3.41 Pressage longitudinal (à froid).

Le pressage longitudinal est basé sur l'enfoncement par force de l'arbre dans le moyeu sous la presse pour les pièces de petite taille, à l'aide des machines mécaniques ou hydrauliques. L'intensité de la force de pressage accroît linéairement dans le processus de pressage (voir l'image). La force nécessaire pour démonter l'assemblage est d'approx. 20 à 25 % supérieure; elle décroît linéairement au cours du retrait de l'arbre.

La vitesse de pressage ne devrait pas dépasser 2 mm/s. Pour éviter le frottement, les pièces en acier sont souvent lubrifiées. Il est également nécessaire de lubrifier les surfaces de contact pour les assemblages de grandes tailles avec de grandes interférences, où de grandes forces de pressages sont requises. Les pièces de différents matériaux peuvent être pressées à sec. La lubrification des surfaces de contact facilite le processus, cependant elle cause la baisse du coefficient de frottement et de la puissance de l'assemblage.

3.42 Ajustement.

Pour une évaluation correcte de la force de pressage, l'ajustement avec l'interférence maximale, où la force de pressage requise est la plus grande est décisif.

3.43 Force de pression nécessaire.

La valeur de la force de pression est déterminée en fonction du coefficient de frottement "d’exploitation" qui est saisi sur la ligne [2.6]. Si vous souhaitez utiliser la lubrification des surfaces de contact lors du pressage, il est nécessaire d'utiliser la valeur correspondante du coefficient de frottement dès l'élaboration du projet.

Avertissement: Pour les raccords courts avec petites interférences de montage proches de la taille du dressage de montage des surfaces de contact [2.30], la force de pressage réelle peut être supérieure à la force théorique ici calculée.
Note: Pour les raccords avec une interférence de montage inférieure à la taille du dressage de montage des surfaces de contact [2.30], la force de pression nécessaire ne sera pas déterminée par le logiciel.

Contrôle de l'effet des charges additionnelles sur l'assemblage. [4]

Le contrôle supplémentaire des effets des charges additionnelles de la force radiale ou du moment de flexion sur l'assemblage est effectué dans ce paragraphe.

Les charges additionnelles causent la redistribution de la pression de contact initialement uniforme dans l'assemblage. Le contrôle de l'assemblage inclut donc la vérification de nouveaux rapports de pression, la détermination des valeurs extrêmes de la pression et leur comparaison aux valeurs admissibles. La répartition de la pression sous l'effet de la force radiale et du moment de flexion est illustrée dans l'image.

La valeur de la pression maximale permise est déterminée sur base des contrôles de la résistance définis dans les paragraphes [3.7, 3.13]. Le contrôle de la pression minimale sert à surveiller le risque de diversion locale des surfaces de contact et la création des micro décalages.

Note: Bien que la pression est redistribuée, sa valeur totale sur la surface de contact ne change pas. Les charges additionnelles n'ont donc aucun effet sur la puissance totale de l'assemblage.

Contrôle de l'assemblage à la température spécifique de fonctionnement. [5]

Ce paragraphe sert à la vérification et au contrôle des paramètres de l'assemblage monté à la presse fonctionnant à la température spécifique.

Note: Les paramètres avec l'indice "T" expriment les propriétés d'assemblage à la température de fonctionnement.

5.2 Propriétés du matériel.

Les propriétés physiques et celles de la résistance du matériel changent avec la température. Ce paragraphe sert à déterminer les paramètres nécessaires du matériel de l'arbre et du moyeu, valides pour la température opérationnelle donnée. Les propriétés du matériel à la température de 20°C (68°F) sont données dans les cases vertes.

Conseil: Si le bouton dans cette rangée est coché, tous le paramètres nécessaires du matériel donné sont déterminés automatiquement.
Avertissement: Les propriétés matérielles automatiquement conçues sont calculées pour une température spécifique à l'aide des coefficients obtenus de façon empirique, communs pour tout un groupe des matériaux. Les valeurs obtenues de cette façon ne sont qu'approximatives et il est recommandé d'utiliser pour les calculs finals, les paramètres des matériaux selon la feuille des matériaux ou les caractéristiques du producteur. Spécialement avec la tension permise à la traction, la valeur conçue peut être sensiblement différente de la valeur réelle.

5.6 Tension permise à la traction.

La tension permise à la traction est donnée par la résistance à la traction pour les matériaux malléables; pour les matériaux fragiles (fer de fonte), elle est déterminée comme moitié de la valeur de la résistance limite à la traction.

Avertissement: La valeur de la tension permise telle que donnée dans le calcul n'est qu'approximative. Pour une détermination plus précise de la tension des pièces reliées, il est recommandé d'utiliser les données de la feuille matérielle ou celles du producteur.

Choix élargi de l'ajustement selon OIN 286. [6]

Contrairement au calcul principal, où seulement les montages recommandés sont utilisés dans la conception de l'assemblage, ce paragraphe permet de choisir n'importe quel montage défini par les normes OIN 286.

Le choix du montage approprié peut s'effectuer de deux manières:

  1. Choix manuel de l'ajustement [6.6]
    Déterminez la zone de tolérance désirée de l'arbre et du moyeu sur les listes [6.7, 6.8]. Si vous choisissez une zone de tolérance qui n'est pas définie dans le système des normes OIN pour les dimensions nominales données, la limite de la déviation sera nulle et l'indice de la tolérance sera affiché en rouge.
  2. A l'aide de la fonction de "recherche automatique"
    Démarrer la conception automatique en appuyant sur le bouton dans la rangée [6.5]. Après le démarrage, le programme parcourt les différentes combinaisons acceptables des zones de tolérance d'arbres et des moyeux et cherche l'ajustement adéquat. En recherchant l'ajustement approprié; le programme procède selon les règles suivantes:
    - les ajustements choisis sont dans le système de trou uniforme, ou d'arbre uniforme selon le réglage [2.2]
    - les zones de tolérance prescrites pour l'usage commun du moyeu et de l'arbre sont utilisées dans ce choix
    - la tolérance du moyeu est supérieure ou égale à celle de l'arbre
    - la différence entre la tolérance du moyeu et celle de l'arbre n'est pas de plus de deux degrés
    - les ajustements avec un niveau de précision inférieur sont préférables

Transférez les paramètres de l'ajustement choisi au calcul principal à l'aide du bouton dans la rangée [6.10].

Avertissement: Les dimensions de l'ajustement dans les normes OIN 286 sont exprimées en millimètres. L'usage de ce paragraphe est pratique surtout pour les calculs dans le Système International (voir [1.1]). Si vous utilisez un ajustement de OIN dans un calcul dont les unités sont définies dans le Système Impérial, les paramètres des dimensions de l'ajustement seront convertis et arrondis pendant le transfert au calcul principal.
Note: Les normes OIN 286 définissent le système des tolérances, des déviations et des ajustements seulement pour les dimensions nominales jusqu'à 3150 mm.
Conseil: Les détails sur le système d'ajustement de OIN 286 peuvent être trouvés dans le cahier "Tolérances et montages".

B. Assemblages serrés.

Les assemblages serrés sont rigides (fixes) et basés sur le principe de blocage des pièces reliées à leurs surfaces de contact à l'aide des éléments étrangers. Le chargement externe est transmis par le frottement de l'arbre et du moyeu dans l'assemblage pendant le montage. Le frottement dans l'assemblage est causé par les forces normales externes, déduites à l'aide des assemblages par boulons précontraints.

Les assemblages serrés sont convenables pour le transfert de petites et moyennes charges dans les assemblages fréquemment démontés. Ils sont typiquement utilisés pour le serrage des joints d'arbres, l'assemblage d'arbres et des leviers, le fixation de différents anneaux et des arrêts ajustables.

Les assemblages serrés sont produits dans deux types de base:

  1. Avec un moyeu séparé
  2. Avec un moyeu coupé d'un côté

Avantages de l'assemblage:

Inconvénients de l'assemblage:

Les montages temporaires avec un petit dégagement H8/j7, H8/k7, H7/j6, H7/k6 ou les montages avec une faible interférence H8/n7, H8/p7, H7/m6, H7/n6, H7/p6 sont souvent utilisés pour les assemblages serrés.

Dimensionnement de l'assemblage. [7]

Ce paragraphe peut être utilisé pour le choix des paramètres du type d'assemblage donné et pour la conception des dimensions de l'assemblage.

7.2 Conception du moyeu.

Choisissez la conception désirée du moyeu sur la liste.

7.3 Pureté des surfaces de contact.

Le dégraissage des surfaces de contact cause la hausse du coefficient de frottement et donc de la puissance de l'assemblage.

Note: Ce paramètre s'utilise pour la conception du coefficient de frottement seulement [7.4]; il n'influence pas directement le calcul en soi.

7.4 Coefficient de frottement.

Le coefficient de frottement influence sensiblement la capacité de charge de l'assemblage. La puissance de l'assemblage accroît avec la croissance de la valeur du coefficient de frottement. La valeur du coefficient de frottement dépend du matériel des pièces reliées, de la rugosité et de la propreté des surfaces, de l'intensité de la pression de contact et du type de pressage.

Valeurs d'orientation du coefficient de frottement d'un arbre en acier:
Matériel du moyeu

 Surfaces de contact

Sec Lubrifié
Acier 0.08 ... 0.18 0.05 ... 0.12
Fonte 0.12 ... 0.20 0.04 ... 0.10
Alliages d'Al 0.05 ... 0.10 0.03 ... 0.07
Bronze 0.06 ... 0.16 0.02 ... 0.08
Laiton 0.04 ... 0.14 0.02 ... 0.05

Utilisez des valeurs plus élevées pour de faibles pressions de contact ou pour les surfaces de plus grande rugosité.

Conseil: Si le bouton dans la rangée [7.4] est coché, le coefficient de frottement sera déterminé automatiquement en rapport avec le type de pressage, les matériaux choisis, la rugosité et le traitement des surfaces de contact.

7.5 Coefficient de la forme.

Ce coefficient exprime l'effet de la répartition inégale de la pression de contact sur la circonférence de l'arbre sur la puissance et la résistance de l'assemblage.

Le jeu dans l'ajustement et la rigidité de flexion transversale des douilles sont les facteurs décisifs dans la répartition de la pression sur la surface de contact. Plus le jeu est petit et la douille flexible, plus la distribution de la pression est pratiquement uniforme. En rapport avec les rapports de pression dans l'assemblage, la valeur du coefficient est entre 0.7 et 1. La répartition cosinusoïdale de la pression (voir l'image) est souvent considérée comme très proche de la réalité.

Conseil: Pour le calcul avec la précision habituelle, la valeur de 0.75 est souvent utilisée.

7.6 Sûreté désirée contre le glissement.

La sûreté contre le glissement exprime le rapport entre la puissance théorique minimale (force de frottement) de l'assemblage et la charge totale de fonctionnement. En rapport avec la précision et la fiabilité des données initiales, le type et l'importance de l'assemblage, la qualité de production et l'exactitude du calcul, sa valeur est souvent prise dans l'intervalle de 1.3 à 2.5.

Valeurs d'orientation pour le choix de la sûreté:

7.7 Sûreté de la résistance requise.

Elle s'utilise pour le contrôle de l'assemblage à la déformation (voir [8.13]) et exprime le rapport entre la pression de contact permise et la pression de contact maximale. En rapport avec la précision et la fiabilité des données initiales, l'importance de l'assemblage, la qualité de la production et l'exactitude du calcul, elle est souvent choisie dans la marge de 1.5 à 3.

Valeur d'orientation pour le choix de la sûreté:
Note: Pour les assemblages avec des arbres creux, la valeur de la sûreté choisie ici est également utilisée pour le contrôle de la résistance de l'arbre (voir [8.21]).
Conseil: Les procédures générales de la détermination des coefficients de sûreté peuvent être trouvées dans le document "Coefficients de sûreté".

7.9 Coefficient de fonctionnement.

Ce coefficient exprime l'effet total des paramètres de fonctionnement sur la réduction de la puissance de l'assemblage. Sa valeur dépend du type de commande et de chargement, des conditions de fonctionnement et de la durée de vie de l'assemblage. En rapport avec les paramètres mentionnés, la documentation donne les valeurs du coefficient de 1 à 3.

Conseil: Pour un choix plus facile du coefficient, le programme comprend la conception automatique. Si la case à droite du champs d'entrée est cochée, le coefficient est automatiquement déterminé, basé sur les paramètres de l'assemblage définis dans le paragraphe [1.7].

7.12 Dimensions de l'assemblage.

Ce paragraphe sert à la conception des dimensions de l'assemblage. Dans la conception de l'assemblage, choisissez d'abord le diamètre désiré de l'arbre [7.15]. Pour le diamètre déterminé, le programme calcule la longueur fonctionnelle minimale de l'assemblage [7.16] nécessaire pour un transfert sans problème de la charge de fonctionnement. Terminez la conception des diamètres de l'assemblage en choisissant la longueur réelle de l'assemblage dans la rangée [7.17].

Les dimensions recommandées des moyeux peuvent être trouvées dans le document "Valeurs d'orientation pour le choix des dimensions du moyeu".

Conseil: En cochant la case dans la rangée [7.17] la longueur de l'assemblage sera conçue automatiquement.

7.14 Diamètre minimal de l'arbre.

Ce paramètre donne le diamètre minimal de l'arbre, nécessaire pour le transfert sans problème du moment de torsion donné.

Avertissement: Le diamètre minimal est déterminé à partir du contrôle de la résistance de l'arbre à la torsion. Si l'assemblage est sous l'action de la force axiale seulement, la valeur du diamètre minimal de l'arbre ne sera pas donnée.

7.15 Diamètre de l'arbre.

Choisissez le diamètre de l'arbre supérieur au diamètre minimal recommandé dmin.

Recommandation: Pour les arbres sous l'action des forces radiales externes supplémentaires (ex.: les roues dentées), il est recommandé de choisir un diamètre de l'arbre approx. de 20 à 30% plus grand que le diamètre minimum dmin.

7.16 Longueur fonctionnelle minimale de l'assemblage.

Ce paramètre donne la longueur fonctionnelle minimale de l'assemblage, nécessaire pour le transfert sans problème du chargement de fonctionnement.

Recommandation: Si la longueur fonctionnelle de l'assemblage parait très grande (L/d > 3), répétez la conception pour un plus grand diamètre de l'arbre.

7.17 Longueur fonctionnelle de l'assemblage.

Choisir une longueur de l'assemblage supérieure à la longueur minimale calculée [7.16].

Normes pour le choix de la longueur:

Matériel du moyeu

L/d
Acier 1.0 ... 1.5
Fonte, alliages légers 1.6 ... 2.0

Conseil: Si la case dans la rangée [7.17] est cochée, la longueur de l'assemblage sera déterminée automatiquement.

7.18 Précontrainte de montage, conception du boulon d'assemblage.

Ce paragraphe sert à la conception des boulons d'assemblage et à la détermination de leur précontrainte de montage. Dans la conception, choisissez d'abord le nombre total des boulons [7.20]. Le programme calculera en suite la marge admissible de la précontrainte de montage pour les dimensions données de l'assemblage [7.21], assurant ainsi la puissance et la résistance requises de l'assemblage. Après la sélection de la précontrainte de montage [7.22] et du matériel du boulon [7.23], le programme de calcul effectuera la conception préliminaire des dimensions du boulon [7.24]. Si le filet recommandé est trop large, reprenez la conception avec un matériel de qualité supérieure ou un plus grand nombre de boulons.

Conseil: Si le bouton dans la rangée [7.22] est coché, la précontrainte de montage désirée sera déterminée automatiquement.
Note: Pour le calcul dans les unités SI (voir [1.1]) les boulons seront conçus avec des fils métriques rugueux et pour le calcul dans les unités Impériales, les boulons seront conçus avec des fils en pouces de UNC.

7.22 Précontrainte de montage.

Choisissez la valeur de la précontrainte de montage des boulons dans la marge des valeurs recommandées dans la rangée [7.21].

Conseil: Si le bouton dans la rangée [7.22] est coché, la précontrainte de montage désirée sera déterminée automatiquement.

7.24 Taille minimale recommandée du filetage.

Un calcul simplifié valide pour les boulons prismatiques est utilisé pour la conception de la taille recommandée du filetage, avec 0,15 comme coefficient de frottement dans les fils. Bien que cette valeur est relativement exacte, il est recommandé d'utiliser un calcul spécialisé dans le calcul final pour la conception du boulon.

Note: Pour le calcul dans les unités SI (voir [1.1]) les boulons seront conçus avec des fils métriques rugueux et pour le calcul dans les unités Impériales, les boulons seront conçus avec des fils en pouces de UNC.
Conseil: Pour la conception finale et le contrôle des boulons d'assemblage, utilisez le calcul spécial, que vous pouvez trouver dans le cahier "Assemblages par boulons".

Puissance et contrôle de la résistance de l'assemblage. [8]

Le contrôle de la puissance et tous les contrôles nécessaires de la résistance de l'assemblage sont effectués dans ce paragraphe.

8.1 Contrôle de la puissance de l'assemblage.

Assurer le transfert de l'ensemble de la charge externe rien que par le frottement des pièces reliées est la tâche de base de la puissance des assemblages montés à la presse. Le contrôle de la puissance de l'assemblage s'effectue donc par la comparaison de la force de frottement [8.4] avec la charge totale de fonctionnement [8.5].

Les forces de frottement dans l'assemblage sont dues à l'interférence des surfaces de contact; les assemblages avec l'interférence de montage minimale auront ainsi la plus petite puissance. Pour que l'assemblage conçu soit complètement convenable, la sûreté contre le glissement doit être supérieure à la sûreté requise [7.6] même pour la peu probable l'interférence minimale.

Note: Si le contrôle n'est pas satisfaisant, utilisez un assemblage par boulons avec une grande précontrainte ou concevez un assemblage avec plus long ou avec un plus grand diamètre.

8.7 Contrôle du boulon d'assemblage.

Un calcul simplifié valide pour les boulons prismatiques est utilisé pour la conception de la taille recommandée du filetage, avec 0,15 comme coefficient de frottement dans les fils et sous la tête du boulon. Par conséquent, considérez les résultats obtenus ici comme valeurs approximatives et d'orientation seulement.

Conseil: Pour la conception finale et le contrôle des boulons d'assemblage, utilisez le calcul spécial, que vous pouvez trouver dans le cahier "Assemblages par boulons".

8.13 Contrôle de l'assemblage à la déformation.

Le contrôle à la déformation s'effectue par la comparaison de la pression permise d'un matériel de qualité inférieure [8.14] avec la pression de contact maximale calculée [8.15]. Pour que l'assemblage soit convenable, sa sûreté calculée doit être supérieure à la sûreté requise [7.7].

Note: Si le contrôle n'est pas satisfaisant, concevez un assemblage plus long ou avec un arbre de plus grand diamètre ou encore utilisez un assemblage par boulons avec une faible précontrainte.

8.17 Contrôle de l'assemblage à la torsion.

La sûreté résultante de l'assemblage [8.20] est donnée par le rapport de la tension de cisaillement permise du matériel de l'arbre à la tension de comparaison calculée. Pour que l'assemblage soit convenable, sa sûreté calculée doit être supérieure à la sûreté requise [1.14].

Note: Si les résultats du contrôle ne sont pas satisfaisants, concevez un assemblage avec un arbre de plus grand diamètre.

8.21 Contrôle de l'arbre creux.

Le contrôle s'effectue par la comparaison la tension à la traction permise du matériel de l'arbre [8.22] avec la tension de comparaison calculée agissant sur le diamètre intérieur de l'arbre [8.23]. Pour que l'assemblage soit convenable, sa sûreté calculée doit être supérieure à la sûreté requise [7.7].

Note: Si les résultats du contrôle ne sont pas satisfaisants, concevez un assemblage avec un arbre de plus grand diamètre.

Tableau de comparaison [9]

Ce paragraphe sert à la comparaison rapide des résultats des solutions des joints d'arbres et des moyeux conçus. Seulement les dimensions de base de différents types d'assemblages sont données. Les dimensions complètes de chaque assemblage peuvent être trouvées dans le chapitre du calcul respectif.

Note: Les niveaux de sûreté donnés dans [9.9, 9.18] sont des valeurs minimales de sûreté pour tous les contrôles de la résistance du type d'assemblage donné.
Conseil: En rapport avec la méthode "attentiste" de la conception et du contrôle d'assemblages montés à la presse (pour la très peu probable interférence extrême), il est possible d'utiliser une valeur de sûreté inférieure par rapport aux joints serrés.

Réglage des calculs, changement de langue.

L'information sur le réglage des paramètres de calcul et le choix de la langue peut être trouvée dans le document "Réglage des calculs, changement de langue".

Modifications du cahier de travail (calcul).

Les informations générales sur la façon dont vous pouvez modifier et prolonger les cahiers de travail du calcul sont mentionnées dans le document "Modifications du cahier de travail (calcul)".

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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