Exigences applicables aux éléments de traction pour courroies dentées et leur propriétés

Par Dr. Jürgen Vollbarth

Utilisation de courroies dentées en polyuréthane et leurs critères de qualité

Les courroies dentées des marques BRECO® et BRECOFLEX® sont présentes dans tous les domaines de l'industrie, depuis la technologie médicale jusqu'à la construction aéronautique et remplissent avec beaucoup de succès, les tâches qui leur incombent. Une forte part de ces tâches se situe au sein des domaines fonctionnels d'entraînement et de transport. De plus, les importantes exigences telles que la très grande précision de transmission de mouvement et les conditions ambiantes difficiles pour l'entraînement, jouent un rôle décisif dans le choix des éléments de traction et de leur version. Les conditions ambiantes difficiles lors de l'utilisation de courroies en polyuréthane sont généralement engendrées par l'application de divers produits de nettoyage et de désinfection ou de lubrifiants haute performance avec additifs spéciaux. Les applications dans le domaine de la congélation posent également d'importantes exigences à l'élément de traction « Courroie d'entraînement ».

Une performance élevée, une importante durée de vie, une grande diversité des variantes et des conformités aux diverses directives internationales, pour ne nommer ici que la directive FDA des Etats-Unis, font notamment partie des critères exigés dans les applications. Ces exigences ne peuvent être satisfaites que lorsque le bon choix en matériaux finis a été fait, lorsque la technologie de finition est d'un niveau élevé, sans oublier l'excellente qualité qui doit être assurée dans toutes les matières et processus. Dans cette contribution et selon ces aspects, les éléments de traction pour courroies dentées sont considérés d'un peu plus près.

Critères de performance et de qualité des éléments de traction

Figure 1 : Élément de traction de 0,9 mm en version standard et hautement flexible L'utilisation de raidisseurs et d'éléments souples et flexibles, combinés au polyuréthane thermoplastique hautement résistant à l'usure, est la base même de produits haute performance et durables. La sécurité des propriétés fonctionnelles et de marche des courroies dépend fortement des critères de performance et de qualité des éléments de traction. De plus, les propriétés déterminent la matière première utilisée avec ses alliages et leurs aptitudes à la modification pendant le processus de fabrication des fils et tresses ainsi que la conception constructive de l'élément de traction. L'image 1 présente deux différentes constructions pour un même diamètre extérieur de la tresse.

Lors de la sélection de la construction et des propriétés fonctionnelles inhérentes, les paramètres de diamètre des brins et leur quantité, de rapport au diamètre total de la tresse et de pas d'enroulement, sont d'une extrême importance. Une fois que les spécifications constructives sont établies, il faut reporter toute son attention sur la qualité du traitement et de la fabrication des brins et de l'élément de traction dans son ensemble ainsi que sur leur stabilité. La protection anticorrosion, la propreté de la surface de l'élément de traction, le nombre de points de soudure jouent un rôle décisif sur une certaine longueur et dans la qualité d'enroulement.

C'est ainsi que la propreté de la surface de l'élément de traction et le cas échéant, l'application d'un agent de collage, influent sur l'adhérence entre le corps de base en polyuréthane de la courroie et l'élément de traction lui-même. Cette adhérence et sa stabilité de longue durée influent sur la transmission de la force depuis une dent de courroie dans l'élément d'entraînement et inversement, ainsi que sur les performances de la courroie par rapport à la transmission de la force. Les propriétés du matériau des brins et la qualité de l'enroulement de la tresse produisent notamment et de façon conséquente, un effet sur l'extension de l'élément d'entraînement et ainsi, de la courroie. De même, une extension trop importante de la courroie soumise à charge peut influer de façon négative la précision du positionnement et le comportement dynamique. Si une retension trop importante se produit sur l'élément de traction pendant l'exploitation de la transmission à courroie dentée, ce, en raison d'une qualité de pas médiocre ou de mauvaises propriétés du matériau, il s'en suit en général, la perte en force de précontrainte et ainsi la perte en sûreté de fonctionnement.

Test des éléments de traction pour courroies dentées

En déduction des points cités ci-dessus, la maison Haus Breco Antriebstechnik Breher GmbH & Co. KG a élaboré une série de critères de qualité pour les éléments de traction utilisés dans ses produits, adoptée par les fournisseurs pour tous les éléments de traction fabriqués et en plus, contrôlée périodiquement par des tests in-situ. Les tests des éléments de traction de divers fournisseurs ont permis de se rendre compte concrètement qu'il existe des différences particulièrement importantes pour les mêmes produits sur le marché. Les paramètres contrôlés sont :

• ­l'adhérence de l'élément de traction dans la matrice en polyuréthane, avec une courroie à l'état neuf et après un essai de marche,
• ­l'allongement des courroies dentées qui s'opère pendant ou après un essai de marche et
• ­la chute de la force de précontrainte des brins, depuis le début jusqu'à la fin de l'essai de marche.

Figure 2 : Disposition Essai de marche pour tests des éléments de traction (exemple) La figure 2 présente, à titre d'exemple, un essai de marche réalisé sur une courroie BRECOFLEX® StandardPlus du type AT 20 avec les poulies de renvoi correspondantes.

Figure 3 : Evolution de la force de précontrainte pendant l'essai de marche La figure 3 décrit une évolution typique de la force de précontrainte dans la transmission à courroie dentée pendant un essai de marche. Au plus, la came évolue à plat, au plus la performance de l'élément de traction utilisée pour la courroie est meilleure. Ce qui est important pour l'évaluation de la qualité de l'élément de traction, c'est de ne pas retendre la transmission-test comme cela se fait en général lors de l'utilisation.

Résultats comparatifs du test

Les analyses se sont portées sur des éléments de traction de Ø 0,6 et Ø 0,9 provenant de quatre fournisseurs différents. Elles ont démontré partiellement des différences significatives. Quelques résultats sont présentés à titre d'exemple ci-dessous.

Figure 4 : Adhérence de l'élément de traction dans la matrice en polyuréthane, avant et après le test de marche pour l'élément de traction Ø 0,6 Figure 5 : Perte en force de précontrainte pour l'élément de traction Ø 0.6, après l'essai de marche Le diagramme de la figure 4 indique les valeurs d'adhérence de l'élément de traction Ø 0.6 dans la matrice en polyuréthane, avant et après l'essai de marche. Les différences sont plutôt infimes. Ce qui en ressort particulièrement, c'est uniquement l'importante différence entre les valeurs avant et après l'essai de marche pour le fournisseur 3. La figure 5 décrit la perte en force de précontrainte de l'élément de traction Ø 0,6 testé. Des différences conséquentes ont dû être prises en connaissance. Les causes pour de telles différences peuvent notamment provenir de la composition des matériaux de l'élément de traction, de la qualité du pas et de la qualité de surface de l'élément de traction.

Figure 6 : Modification de la longueur pour l'élément de traction Ø 0,9, après clôture de l'essai de marche La figure 6 présente la modification de la longueur de l'élément de traction Ø 0,9 consécutive à l'essai de marche. A une exception près, tous les éléments d'entraînement testés se situent à quasiment au même niveau. Même une modification de longueur du type rencontré sur l'élément de traction du fournisseur 2, peut avoir comme origine, la composition des matériaux et la qualité du pas.

Récapitulatif et conclusion

Les éléments de traction pour les courroies BRECO® et BRECOFLEX® doivent se distinguer par une haute adhérence après très peu de perte pendant l'exploitation, par une retension globalement faible et une légère perte de la force de précontrainte pendant la marche. Les résultats cités ci-dessus à titre d'exemple, mettent en lumière que la satisfaction aux exigences n'est pas la même pour tous les produits disponibles sur le marché. Tout particulièrement, les données relatives aux puissances d'arrachement, d'allongements à la rupture et la raideur globale seules, ne sont pas suffisantes pour décrire suffisamment les propriétés de l'élément d'entraînement. Une sélection soigneuse des produits est principalement garante de la sûreté de fonctionnement et la durée de vie des courroies dentées. Pour être équitable en matière d'exigences propres et élevées en qualité sur les produits, les éléments de traction pour courroies dentées BRECO® et BRECOFLEX® sont sélectionnés notamment en fonction des paramètres décrits et soumis régulièrement à des tests de qualité.

L'auteur de cet article professionnel est Dr. Jürgen Vollbarth, responsable des ventes et du développement des produits / de la gestion des produits auprès de Mulco-Partner Breco Antriebstechnik Breher GmbH & Co. KG, Porta Westfalica (Allemagne).

Mulco-Europe EWIV
Garbsen, le 13 September 2010

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