Recherche sur la technologie d'étalonnage d'alignement des systèmes d'entraînement flexibles et ses avantages en matière d'économie d'énergie

Abstrait

Les systèmes d'entraînement flexibles, notamment les transmissions par courroie et par chaîne, sont largement utilisés dans les équipements industriels tels que les ventilateurs, les pompes et les convoyeurs. Du fait des propriétés d'absorption des chocs et de la faible tolérance aux défauts des composants flexibles, les techniciens de maintenance sur site pensent souvent, à tort, que ces entraînements ne nécessitent pas un alignement précis. De nombreuses études de cas ont démontré que le défaut d'alignement est un facteur critique contribuant à la défaillance prématurée des courroies, des chaînes et des roulements, et qu'il engendre également une augmentation des vibrations, du bruit et de la consommation d'énergie de transmission. Cet article recense les types de défauts d'alignement, les technologies d'inspection et d'étalonnage ainsi que les spécifications de tolérance des entraînements flexibles. Il examine la fiabilité des équipements et les avantages en matière de réduction des émissions de carbone liés à un alignement précis et présente la gamme d'outils d'alignement laser GAINER pour courroies et poulies, une solution d'ingénierie pour l'étalonnage de précision sur site.

1. Introduction aux entraînements flexibles

Les transmissions flexibles se divisent principalement en deux catégories : les transmissions par courroie et les transmissions par chaîne. Les transmissions par courroie transmettent le couple par friction (les courroies de distribution crantées utilisent l’engrènement), offrant une absorption des chocs et une installation facile. Les transmissions par chaîne assurent la transmission de puissance par l’engrènement de pignons et de chaînes, garantissant un rapport de transmission stable et adaptées aux conditions de travail exigeantes. Ces deux types de transmissions ne tolèrent que de faibles décalages parallèles et des défauts d’alignement angulaire. Au-delà de ces limites, une force latérale continue est générée, accélérant l’usure des composants de la transmission et la fatigue des roulements.

2. Types de désalignement et mécanismes de défaillance

Le défaut d'alignement des ensembles de roues motrices flexibles est généralement un défaut composé d'un défaut d'alignement angulaire et d'un décalage parallèle. La force latérale induite par ce défaut d'alignement entraîne :

• Usure unilatérale des composants de la transmission, abrasion irrégulière des gorges de poulie et des surfaces des dents du pignon ;
• Roulements soumis à des charges radiales supplémentaires avec une durée de vie en fatigue considérablement réduite ;
• Vibrations et bruit du système élevés ;
• Augmentation des pertes par frottement et, par conséquent, consommation d'énergie inutile.

3. Technologies d'inspection et d'étalonnage pour l'alignement

L'objectif principal de l'alignement des transmissions flexibles est de maintenir les roues motrices et menées axialement parallèles et coplanaires, afin d'éliminer tout décalage parallèle et tout défaut d'alignement angulaire. Les méthodes d'étalonnage sur site se répartissent en deux catégories : les mesures mécaniques grossières conventionnelles et les mesures de précision assistées par laser.

3.1 Alignement visuel/mécanique conventionnel (alignement approximatif, faible précision)

Méthode d'alignement à la règle droite / à la règle en acier

Fixez une règle sur les faces latérales de deux roues et évaluez la planéité des faces par observation visuelle.

Avantages : Outils facilement accessibles, fonctionnement simple

Inconvénients : Applicable uniquement aux roues de petit diamètre avec un faible entraxe ; l'erreur de mesure s'amplifie pour les roues de grand diamètre et les grandes portées ; le désalignement angulaire ne peut être quantifié et ne sert que de référence pour un alignement approximatif.

Méthode d'alignement par fil d'acier / fil de traction

Tendez un fil d'acier le long des faces d'extrémité de la roue et observez la variation d'écart entre le fil d'acier et les surfaces de la roue.

Avantages : Applicable aux ensembles de roues avec un entraxe relativement long

Inconvénients : Le fil d’acier se déforme sous son propre poids ; une erreur de lecture humaine existe, ce qui rend difficile l’obtention de valeurs d’écart quantifiées.

Scénario d'application : Alignement préliminaire pour l'installation de nouveaux équipements. L'utilisation d'instruments de mesure de précision est néanmoins recommandée pour une nouvelle inspection après l'alignement préliminaire.

3.2 Étalonnage des outils d'alignement laser (Alignement de précision, pratique courante dans l'industrie moderne)

L'outil d'alignement laser utilise un système de fixation magnétique pour maintenir les cibles de l'émetteur et du récepteur sur les surfaces des roues. Il projette un faisceau laser de référence permettant de mesurer en une seule passe le désalignement angulaire et le décalage parallèle dans les plans horizontal et vertical. Les valeurs d'écart quantifiées obtenues guident les techniciens dans le réglage des cales du moteur pour un alignement précis.

Caractéristiques techniques : Non limité par le diamètre de la roue, le profil de la gorge de la poulie ou le profil des dents du pignon ; équipé d’un niveau à bulle circulaire à 360° pour faciliter le positionnement de l’instrument et réduire l’erreur de mesure initiale due à l’installation ; les données mesurées peuvent être archivées et sont propices à la mise en œuvre de systèmes de maintenance préventive.

Flux de travail : Alignement grossier → Montage des unités de mesure laser → Lecture des données d’écart → Réglage des cales du moteur → Vérification de l’état d’alignement → Réglage de la tension de la courroie / de l’affaissement de la chaîne → Réinspection après essai pour compenser le décalage de position dû à la dilatation thermique.

Scénario d'application : Équipements de transmission critiques pour pompes, ventilateurs et lignes de production fonctionnant en continu, utilisés pour l'amélioration des économies d'énergie et la maintenance préventive.

3.3 Tolérances d'alignement

Lors de l'étalonnage des ensembles de roues à entraînement flexible, il convient de tenir compte du désalignement angulaire et du décalage parallèle. Il est important de distinguer les tolérances entre les valeurs recommandées et les valeurs limites. Pour les équipements de production critiques, les valeurs recommandées doivent être privilégiées.

Entraînements par courroie

• Poulie à courroie trapézoïdale : Limite de désalignement angulaire : 0,5°
• Poulie de courroie de distribution : Limite de désalignement angulaire : 0,25°

Transmissions par chaîne

La valeur angulaire recommandée pour les pignons se situe entre 0,1° et 0,2°, ce qui représente la plage idéale pour un fonctionnement stable à long terme.

Désalignement mineur (＜0,2°) : Usure unilatérale des dents du pignon et perte implicite de durée de vie ; les maillons de la chaîne intérieure s'engagent latéralement avec les surfaces des dents, déclenchant une concentration locale de contraintes et une usure abrasive continue.

Désalignement modéré (0,2°～0,5°) : blocage de la chaîne, montée des dents, vibrations et bruit aggravés ; la charge latérale comprime le jeu d’ajustement entre les plaques de liaison intérieure et extérieure, augmentant l’amortissement rotationnel des paires de charnières et générant une charge d’impact périodique lors de l’engrènement.

Désalignement important (>0,5°) : blocage de la chaîne, saut de dents et rupture soudaine de la chaîne ; une charge latérale persistante force la déformation vers l’extérieur des plaques de liaison internes, entraînant un allongement plastique des maillons de la chaîne et un allongement permanent du pas, formant ainsi un cercle vicieux de désalignement de l’engrènement.