Arbres de transmission sont des composants mécaniques de machines et de véhicules. En général, il est conçu pour transmettre le couple et le mouvement de rotation. Ces composants connectent différentes parties des machines pour transférer la puissance d'un point à un autre..
Dans les véhicules, il relie la puissance du moteur à la transmission pour un mouvement correct. Les arbres de transmission sont fabriqués à partir de matériaux durables comme acier ou alliage supporter un stress et une pression élevés.
Selon l'application recherchée, ces arbres peuvent prendre différentes formes, tel que solide, tubulaire, ou creux. Ils utilisent souvent des joints universels, et accouplements pour se connecter à d'autres composants. Cet article expliquera le rôle et l'importance des arbres de transmission dans diverses applications.
Comment fonctionne un arbre de transmission?
Un arbre de transmission transmet la puissance de rotation d'une pièce à l'autre dans un véhicule. Vous trouverez ci-dessous les étapes qui expliquent sa fonction en détail:
Puissance absorbée par le moteur
Le moteur génère de la puissance de rotation, appelé couple pendant le cycle de combustion. La puissance est obtenue via un volant d'inertie ou un embrayage vers le système de transmission de la structure automobile. L'entrée de couple est reçue dans la plupart des cas, de la boîte de vitesses ou de tout élément similaire.
Conversion de couple
L'arbre de transmission transfère la puissance à travers le système avec un minimum de modification de sa forme. L'arbre peut en outre être constitué de cannelures ou de joints clavetés. Ceux-ci interagissent avec d’autres éléments de la machine pour réduire le glissement.
Transmission de rotation
Comme mentionné plus tôt, le couple est produit par le moteur et l'arbre tourne à haute fréquence. La rotation de l'arbre joue un rôle essentiel dans la conversion de l'énergie produite dans le moteur en mouvement mécanique..
Dans les véhicules, la force de rotation passe à travers l'arbre de transmission jusqu'aux roues après avoir reçu une impulsion. Dans les applications industrielles, cela pourrait être appliqué sur les bandes transporteuses, engrenages, ou des pompes.
Connexion avec d'autres composants
Les arbres de transmission peuvent être connectés coaxialement à différentes pièces mécaniques via des joints universels, Joints homocinétiques, ou accouplements. Ces joints permettent à l'arbre de fournir le mouvement relatif requis dans le plan angulaire entre les composants.
Par exemple, dans les véhicules, le joint universel est utile lorsque l'arbre doit rester parallèle aux roues qui tournent et font également tourner l'arbre lorsque la voiture est sur un terrain accidenté.
Distribution d'énergie à la transmission ou aux machines
Dans les structures véhiculaires, la puissance est transférée aux différents composants de la transmission une fois que l'arbre commence à tourner. Cela comprend la distribution de puissance au différentiel des essieux et aux roues..
Dans les machines industrielles, l'arbre transmet la puissance à diverses autres sections de l'équipement selon sa disposition. Les composants peuvent être des engrenages ou des systèmes de convoyeurs. L'arbre répartit uniformément la puissance et le couple, éviter toute panne mécanique.
Maintenir un fonctionnement efficace
Lorsque l'arbre de transmission tourne, il supporte un couple et des forces de rotation élevées lors de son utilisation., pendant que le véhicule est utilisé. Son matériau, principalement en acier trempé, offre la résilience et l'endurance nécessaires aux structures porteuses mécaniques.. De petits services comme la lubrification et la vérification des signes d'usure peuvent grandement contribuer à maintenir l'arbre en bon état de fonctionnement..
Puissance de sortie vers la destination souhaitée
Dans les véhicules, les arbres de transmission vont jusqu'aux roues, et que font les roues? Ils font avancer les choses. Dans les machines, la puissance transmise est utilisée pour contrôler les machines, y compris les pignons tournants, pompes en marche, ou déplacement des chaînes de montage. L'arbre reste stable, alimentation électrique ininterrompue du système.
Quels sont les composants d'un arbre de transmission?
Arbre: Il sert de conduit central pour le couple, assurer un transfert d’énergie sans perte significative.
Joints universels: Ils permettent à l'arbre de s'ajuster à différents angles pendant le fonctionnement, assurer un flux de puissance continu.
Accouplements: Les accouplements relient solidement l'arbre de transmission à d'autres composants, comme la boîte de vitesses ou l'arbre de transmission.
Spline: Une spline verrouille les composants ensemble, permettant à l'arbre de transmettre le couple sans glisser ni perdre la force de rotation.
Roulements: Les roulements aident à maintenir la stabilité de l'arbre pendant le fonctionnement à grande vitesse et à prévenir l'usure en permettant un fonctionnement en douceur., rotation constante.
Bagues: Les bagues font office de doublures, et aide à réduire la friction entre les pièces mobiles et à prolonger la durée de vie de l'arbre.
Brides: Les brides sont plates, composants circulaires qui assurent une fixation sécurisée et permettent un démontage et un entretien faciles.
Scellés: Les joints sont utilisés pour protéger l'arbre de transmission des contaminants tels que la saleté., eau, et la poussière. Ils empêchent également le lubrifiant de s'échapper, s'assurer que l'arbre reste correctement lubrifié pendant le fonctionnement.
Embrayage: L'embrayage est utilisé pour engager ou désengager l'arbre de transmission du moteur ou d'autres sources d'énergie. Il permet des transitions en douceur entre les différents rapports ou modes de fonctionnement.
Engrenage: Les engrenages sont des composants intégrés qui fonctionnent conjointement avec l'arbre de transmission. Ils modifient la vitesse, direction, et couple de la puissance tournante.
Types d'arbres de transmission
- Arbre droit
- Arbre conique
- Arbre creux
- Arbre cannelé
- Arbre étagé
- Arbre flexible
- Cardan Shaft
- Arbre de transmission
- Arbre de transmission
- Arbre d'essieu
Processus de fabrication des arbres de transmission – Forgeage, Usinage, et traitement thermique
Forgeage
Le forgeage est principalement un processus de travail à la presse dans lequel le métal est chauffé et transformé dans la forme souhaitée par l'application d'une pression.. En particulier, le forgeage est utilisé dans les premières étapes pour mouler les arbres de transmission des automobiles afin d'améliorer leur robustesse.
Avantages du forgeage
Le processus de forgeage contribue à augmenter ses caractéristiques mécaniques. Ils sont particulièrement utiles pour les pièces qui doivent généralement supporter des niveaux de contraintes élevés..
Techniques de forgeage
Dans les processus industriels, Les processus de forgeage à matrice ouverte et de formage à matrice fermée sont fréquemment appliqués.. Le forgeage par impression ouverte applique une pression entre les matrices plates tandis que le forgeage par impression fermée utilise des impressions formées pour produire des pièces plus élaborées..
Usinage CNC
Tournage CNC: Le processus de tournage traite le mouvement relatif de l'arbre pendant qu'un outil de coupe est utilisé pour établir les dimensions exactes/finies.. Il est normalement utilisé pour fournir le diamètre extérieur de l'arbre, rainures, ou même des filetages d'arbre.
Fraisage CNC: Le fraisage utilise des outils de coupe qui tournent autour de l'arbre pour sculpter le matériau à la largeur requise., pour les appartements, rainures de clavette, ou toute autre forme souhaitée. Le fraisage est habituel pour les arbres de précision où des caractéristiques délicates doivent être incorporées.
Rectification CNC: Après tournage et fraisage, le broyage est appliqué au niveau micro, pour la finition des surfaces. Considérant qu'il est le mieux adapté à la planification de la surface afin d'éliminer un petit volume de matériau et d'obtenir une stabilité dimensionnelle.
Forage CNC: L'opération s'exerce pour réaliser des contours et des perçages sur l'arbre de transmission. Communément, il est utilisé pour obtenir une précision dimensionnelle élevée dans des composants tels que des roulements ou des accouplements..
Traitement thermique
Les traitements thermiques contrôlent l'arbre de transmission pour modifier les caractéristiques physiques telles que la dureté., dureté, et résistance par processus de chauffage et de refroidissement.
Techniques
- Recuit: Le recuit de l'arbre réduit les contraintes, facilitant son usinage et améliorant sa résistance pour les transmissions.
- Trempe: L'arbre de transmission est chauffé aux températures de fonctionnement et finalement refroidi à la température ambiante, généralement dans l'eau ou l'huile. La trempe augmente la dureté et la résistance à la traction, ce qui donne à l'arbre une résistance supplémentaire à l'usure.
- Trempe: Après le processus de trempe, l'arbre peut être revenu à une température plus basse pour augmenter son revenu pour obtenir la dureté souhaitée.
- Nitruration: Le processus consiste à placer de l'azote sur la surface de l'arbre pour produire une couche de surface résistante mais un noyau solide..
Matériaux utilisés dans les arbres de transmission
- Acier au carbone
- Acier allié
- Acier inoxydable
- Acier chromoly
- Acier à outils
- Aluminium
- Titane
- Alliages de nickel
- Acier au bore
- Fonte
Applications des arbres de transmission
- Arbre de transmission (Automobiles)
- Arbre de transmission (Camions et véhicules lourds)
- Arbre d'essieu (Voitures, Camions)
- Arbre de boîte de transfert (4Véhicules WD et AWD)
- Arbre de transmission (Boîtes de vitesses industrielles)
- Vilebrequin (Moteurs)
- Arbre de queue (Navires marins)
- Arbres de transmission (Matériel de construction)
- Arbre de broche (Machines-outils)
- Arbre de turbine (Centrales électriques)
Conseils pour concevoir des arbres de transmission
- Choisir le bon matériau
- Dimensionnement approprié (Estimer le diamètre et la longueur nécessaires pour supporter le couple attendu)
- Tenez compte de la répartition du stress
- Incorporer des rainures et des cannelures pour connecter fermement l'arbre à des composants tels que des engrenages ou des accouplements..
- Optimiser la géométrie de l'arbre (Creux, ou étagé pour minimiser la masse et augmenter le transfert de puissance)
- Assurez-vous d’un alignement et d’un équilibre optimaux
- Conception pour la lubrification (Pour minimiser la perte de pression de contact, résistance, et durée de vie en fatigue)
- Tenir compte de la rigidité en torsion (Pour éviter la torsion de l'arbre de la charge)
- Inclure un traitement thermique approprié pour la résilience.
- Plan d'entretien
Conclusion
Arbres de transmission transférer efficacement la puissance entre les machines et les véhicules. Une conception appropriée et une sélection de matériaux garantissent leur solidité et leur fiabilité. En se concentrant sur des facteurs comme l'alignement, stresser, et lubrification, les ingénieurs améliorent leurs performances et leur durée de vie. Les arbres de transmission jouent un rôle essentiel dans de nombreuses industries, assurer le bon fonctionnement des systèmes.
