La pompe PHP du 13-04-2010

Nous allons traiter de lecture de plan 2D sur le thème bien connu de la pompe PHP 15

et si vous voulez plus de détails

Voici la correction du test d’hier concernant un mouvement de translation rectiligne avec accélération (M.R.U.V.)

Cage à pignons de laminoir

je vous propose ce petit dossier technique concernant un réducteur de laminoir, car je l’utilise dans quelques tests.

C’est juste pour vous permettre de mieux observer les solutions technologiques employées pour réaliser ce genre de réducteur bien particulier, où nous avons la puissance d’entrée qui va se communiquer à deux arbres de sorties qui devront tourner à la même vitesse puisque ce sont les deux cylindres d’un laminoir. Un laminoir comporte un grand nombre de ces cages pour réduire le Bloom en un plat laminé.

je vous propose également ce synoptique de transmission de la puissance au travers de ce réducteur.

Si vous voulez vous rendre compte de ce qui se fait maintenant allez voir

Rotor-d’antenne du 01-04-2010

Nous allons traiter de lecture de schéma cinématique, il est basé sur une question d’un sujet de bac GE de 2006 en Nouvelle Calédonie, concernant un rotor d’antenne G-250

voici la correction d’hier

Réducteur à 3 trains

Je vous propose quelques commentaires sur ce réducteur.

J’ai employé parfois ce réducteur de vitesse à trois trains dans quelques bagages-test. Ce réducteur entrainé  par un moteur à courant continu pour broyeur de cimenterie est muni de 4 arbres. Son rapport global est de 105,84, il est muni d’un arbre flottant.

L’arbre d’entrée reçoit 220 kw et tourne à 1450 tr/mn. C’est sur cet arbre que le couple est le plus petit, des roulements à billes ont pu être utilisés. Le pignon arbré à denture hélicoïdale introduit un effort axial sur l’arbre qui transitera par le roulement du bas qui s’appui sur un chapeau fixé au carter. Nous avons ici un guidage en rotation bien classique, qui pourrait se modéliser par une rotule pour le roulement du bas et une linéaire annulaire pour celui du haut. Le roulement du haut est prévu pour ne supporter que des efforts radiaux. Les bagues intérieures  des deux roulements seront probablement montées avec un ajustement serré sur l’arbre, car la direction de l’effort de la roue sur le pignon est mobile par rapport aux bagues intérieures et les bagues extérieures avec un type glissant dans le moyeu.

Sur le second arbre la vitesse de rotation est plus petite et en conséquence le couple et les efforts sont plus importants. C’est ce qui a probablement imposé le choix de roulements à rouleaux. L’effort axial induit par la  grande roue à denture hélicoïdale du bas, doit être dans un rapport assez faible par rapport aux efforts radiaux, ce qui n’a pas entrainé le besoin de rouleaux coniques ou de butée. Observez bien les images en cliquant dessus, et vous verrez que c’est de nouveau par le roulement du bas que l’effort axial transitera. Mais alors si je poursuis la logique appliquée sur le premier arbre, le principe des actions réciproques fera que cet effort axial sera supporté par l’anneau élastique monté dans le bâti. Ou alors, supposons un sens de rotation inverse et l’arbre vert maintenant aura tendance à aller vers le haut et inversement pour le second arbre. Pour les ajustements les bagues intérieures seront montés avec un ajustement du type serré et les bagues extérieures avec un type glissant dans le moyeu.

Le troisième arbre a grossi puisque le couple et les efforts continuent d’augmenter. Si l’arbre n’avait comporté qu’une roue à denture hélicoïdale, l’effort axial induit aurait été trop important, c’est pour cela que l’on voit apparaitre sur le même arbre deux roues à dentures hélicoïdales de pas inverse. On appelle cela un équilibrage de l’effort axial par denture en chevron. Observez bien les roulements, ils sont prévus pour ne supporter que des efforts radiaux. L’arbre est monté flottant. Pour les ajustements les bagues intérieures seront montés avec un ajustement du type serré et les bagues extérieures avec un type glissant dans le moyeu.

L’arbre grossi toujours, le couple augmente encore, donc les efforts aussi. La vitesse de rotation n’est plus que de 13,7 tr/mn. L’équilibrage de l’effort axial profite aussi pour cet arbre de sortie. Malgré tout un effort axial peut être introduit au niveau de l’accouplement qui ne manquera pas d’être mis en place sur cet arbre pour communiquer le couple de sorti au broyeur. Cet effort axial sera supporté par le roulement du dessus. Pour les ajustements les bagues intérieures seront montés avec un ajustement du type serré et les bagues extérieures avec un type glissant dans le moyeu.

Remarque : Pour tout les roulements rouleaux, les bagues intérieures sont montées avec une tolérance sur l’arbre n6 et les bagues extérieures sont montées avec une tolérance dans le moyeu J7.

A titre de curiosité j’ai trouvé un fabriquant proposant une série de photos, montrant des réducteurs assez similaire

Vieille perceuse

Dans quelques bagage-test j’utilise un dessin 2D d’une perceuse, celle-ci date des années 70 environs.

C’est probablement une perceuse portative à deux vitesses grand public, elle se veut légère et sans entretien.

Ce plan est amusant, car il pousse le détail sur certains points comme le mandrin avec les dents d’engrènement avec la clé de mandrin, le passage des fils, la fixation des fils, le rotor avec son collecteur et les charbons, le bouton de commande de la perceuse….

La capacité du mandrin va de 0,5 à 8 mm. Observez le méplat sur la broche permettant le démontage de celui-ci. Un plan 2d du détail de la liaison serait intéressant à analyser. Les vitesses de travail évoluent entre 850 et 1500 tr/mn. Les capacités de perçage dans de l’acier évoluent selon la vitesse entre 5 et 8 mm. Tiens !!! pour le fun…..quels sont les vitesses de coupes disponibles ?

Les deux charbons fournissent un courant d’alimentation au collecteur, qui permet au moteur de fournir environ 120 W. On peut observer le roulement à billes dont la bague extérieure est monté dans un insert métallique, lié avec le carter lors du moulage. Remarquez une rondelle ressort de forme particulière qui repousse l’arbre vers la gauche.

Observez le bouton de commande électrique de la perceuse, on a même une ébauche de solution du mode de pincement du fil d’alimentation.

Les chemins de roulement de l’arbre ont subis obligatoirement une trempe pour augmenter leur dureté superficielle, ainsi qu’une rectification.

Observez le guidage en rotation de cet arbre intermédiaire, à l’aide de deux douilles à aiguilles, montées serrées dans les logements alésés dans les deux parties qui composent le carter de la boite de vitesse de cette perceuse. Le guidage axial est obtenu par deux rondelles qui vont prendre appui sur les faces latérales externes traitées des cages des douilles à aiguilles.

Pour le maintien nous avons plusieurs vis à tête cylindriques fendues, vissées dans des inserts métalliques liés au carter plastique lors du moulage.

Observez, comment est réalisée la liaison encastrement entre les deux carters de la boite de vitesse et le carter principal de la perceuse qui est probablement un matériau plastique moulé. Les trois liaisons sont obtenues avec un positionnement par appui plan prépondérant, avec un centrage court, et la forme de ce centrage court n’étant probablement pas circulaire, la sixième liberté de rotation angulaire est donc également supprimée.

Le choix de vis à tête fendue, moins couteuse que des vis cylindriques à empreintes hexagonales creuses se justifie pour une machine dont le démontage est peut envisagé.

Dans ce genre de produits grand public, les roulements sont graissés à vie et il en est de même pour la lubrification des trains d’engrenages. L’étanchéité au niveau du nez de broche est obtenue par une bague graissée qui va protéger l’intérieur de la poussière et de l’humidité. Ces bagues, par le frottement échauffent le secteur environnant assez rapidement, cet inconvénient est minimisé par le fait que ces machines grand public ne sont pas prévus pour un fonctionnement continu trop important, mais plutôt pour un fonctionnement discontinu. Une usure de la broche par le frottement des impuretés est envisageable, surtout qu’il peut y avoir des impuretés du type copeaux métalliques très abrasives.

Ici nous avons le même procédé d’étanchéité, mais la surface de frottement est une bague rajoutée. Ce genre de bague rajoutée de frottement est en général utilisé pout des raisons de maintenance, je ne suis pas sûr que cela soit la raison de son utilisation dans notre cas, peut être pour ne pas altérer la bague plastique par les dents du pignon arbré lors du montage, peut être pour que le lubrifiant de la boîte de vitesse ne passe pas sous le roulement pour venir polluer le moteur, peut être que cette bague rajoutée est monté serré sur l’arbre et est inclue dans le processus de montage du roulement……

voyons un dernier point, le refroidissement

Observez la liaison du ventilateur sur le rotor de moteur électrique. La liaison encastrement est obtenue par un positionnement cylindrique prépondérant. Du pont de vue théorique la longueur du cylindre étant faible par rapport au diamètre, 2 rotation angulaires sont imparfaitement réalisées, je devrais plutôt dire un positionnement par linéaire annulaire prépondérant. Le positionnement angulaire suivant l’axe du rotor est obtenue grâce aux dentelures. Ce positionnement est primordial puisque c’est celui dont on ne peut se passer pour remplir la fonction encastrement désirée (le ventilateur doit tourner avec l’arbre). Les dentelures augmentent la surface de contact et va donc par frottement réaliser le positionnement et le maintien en position latéral de l’hélice du ventilateur par rapport à l’arbre. La forme de l’hélice réalise en même temps une protection du roulement par chicane. Cette hélice va aspirer de l’air extérieur en l’obligeant à venir en circulant le long des ailettes de refroidissement du carter de la boîte de vitesse dans un premier but de refroidissement de celle-ci. Puis elle va pousser cet air partiellement réchauffé au travers du moteur électrique pour également refroidir celui-ci.

J’espère ne pas vous avoir trop ennuyé avec mes élucubrations, mais prenez le temps d’observer les plans 2D, ils sont souvent très riches en informations, pour peu que l’on se donne le mal de bien regarder…..

Tout ce que j’ai dit n’est certainement pas toujours exact, mais où est la vérité…..