Guide de sélection des poulies en fonte : matériaux, profils de rainure et tolérances

Le remplacement d'une poulie en fonte se limite rarement à faire correspondre le diamètre extérieur. Une usine de conditionnement a récemment commandé une poulie en fonte à deux rainures de 250 mm pour un entraînement vieillissant, l'a installée lors d'un arrêt de week-end et la courroie grinçait toujours au deuxième quart de travail. L'alésage était correct. L'angle de la rainure n'était pas le même, donc la courroie était trop profonde, perdait de l'adhérence et générait de la chaleur au lieu du couple. Les poulies en fonte semblent simples sur le papier, mais les détails qui déterminent si un disque fonctionne silencieusement pendant des années ou tombe en panne prématurément sont ceux qu'un ruban à mesurer ne peut pas vérifier.

Pour la plupart des entraînements industriels fonctionnant à une vitesse de jante inférieure à environ 35 m/s, la fonte grise reste le premier choix pratique pour une poulie. Les raisons sont mécaniques plutôt que traditionnelles : amortissement des vibrations, résistance à l’usure des rainures, dissipation thermique et facilité d’usinage. L’acier et l’aluminium ont leur place, mais ces places sont plus étroites que ne le suggèrent la plupart des catalogues.

Pourquoi la fonte est toujours la valeur par défaut

La fonte grise, le matériau de graphite en flocons utilisé pour la majorité des poulies industrielles, apporte trois propriétés directement importantes à un entraînement par courroie.

Le premier est l’amortissement. Les flocons de graphite interrompent la matrice métallique et convertissent les vibrations en une petite quantité de friction interne. Sur un entraînement par courroie, cela se traduit par moins de bruit, moins de battements de courroie et une fatigue plus lente des cordes de traction de la courroie. Les poulies en acier sonnent et transmettent les vibrations. La fonte l'absorbe.

Le deuxième est la résistance à l’usure des rainures. Le graphite agit également comme un lubrifiant sec au niveau de la surface de contact, c'est pourquoi les rainures en fonte conservent leur profil plus longtemps que les rainures en aluminium pour la même tâche. Une poulie à courroie trapézoïdale qui perd quelques degrés d'angle de rainure commence à glisser, le glissement produit de la chaleur et la chaleur raccourcit la durée de vie de la courroie.

Le troisième est le comportement thermique. La fonte éloigne bien la chaleur de la zone de contact de la courroie et conserve sa forme aux températures créées par une courroie glissante. L'aluminium conduit la chaleur plus rapidement, mais ses rainures se déforment et s'usent beaucoup plus rapidement sous la même charge.

Le compromis est la fragilité. La fonte grise a très peu d’allongement, elle ne tolère donc pas les chocs ni les désalignements graves. Si un bourrage arrête instantanément la machine entraînée, une poulie en fonte grise à bord fin peut se fissurer. Là où les charges de choc sont normales, la fonte ductile constitue la mise à niveau appropriée et s’usine presque aussi facilement.

Comparaison de la fonte grise, de la fonte ductile, de l'acier et de l'aluminium

Le tableau est un point de départ et non une spécification. La vitesse de la jante est généralement le facteur décisif, car la résistance à la traction du matériau détermine la vitesse à laquelle une poulie peut fonctionner en toute sécurité. L'allongement détermine la quantité de choc que la même poulie peut absorber sans se fissurer.

Profils de rainure : faire correspondre la poulie à la courroie

Une poulie n’est que la moitié d’une paire. Quel que soit le matériau, la rainure doit correspondre à la courroie qui y passe.

Courroie trapézoïdale et réas grand angle

Les poulies à courroie trapézoïdale utilisent des angles de rainure de 34, 36 ou 38 degrés, et l'angle correct dépend du diamètre de référence de la poulie plutôt que de la courroie seule. Les poulies plus petites nécessitent un angle plus étroit car la courroie se plie plus brusquement et sa section transversale change de forme à mesure qu'elle s'enroule. Les courroies grand angle constituent encore une fois une famille différente : elles fonctionnent dans des rainures moins profondes et plus larges et sont courantes sur les entraînements à rapport élevé des machines industrielles. Lorsqu'une poulie de remplacement est commandée uniquement en fonction du diamètre extérieur, l'angle de la rainure devient une estimation, et une estimation erronée glisse sous la charge ou ronge les parois latérales de la courroie.

Poulies de courroie de distribution

Lorsque l'entraînement est synchrone, la poulie est un pignon denté plutôt qu'une poulie rainurée. Le profil des dents, le pas et la largeur des dents doivent correspondre exactement à la courroie. Une poulie trapézoïdale ne fonctionnera pas correctement avec une courroie curviligne, et le jeu change dès que le profil est erroné. Étant donné que les flancs des dents supportent la charge, une poulie synchrone est normalement usinée après la coulée, puis inspectée pour son profil et son faux-rond. La relation entre la géométrie des dents de courroie et la géométrie des dents de poulie est traitée dans ce guide pour faire correspondre les profils de dents de courroie aux poulies .

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Poulies à courroie plate

Poulies à courroie plate rely on a slight crown, typically around 0.5 to 1 percent of face width, to keep the belt centred. A worn flat pulley that has lost its crown or developed a shoulder will track badly no matter how carefully the drive is aligned.

Tolérances, équilibre et vitesse de jante qui comptent vraiment

Trois mesures causent la plupart des problèmes lorsqu'une nouvelle poulie en fonte est installée.

• Ajustement de l'alésage et de la rainure de clavette. Un alésage fini est usiné pour un ajustement serré. Un alésage trop lâche laisse la poulie travailler sur l'arbre, et des dommages dus au fretting s'ensuivent en quelques semaines.
• Faux-rond radial et axial au niveau de la rainure. Le faux-rond au bord est ce que la courroie ressent comme une traction périodique. Vérifiez-le avec un indicateur à cadran après le montage, pas sur le banc.
• Équilibre. Les poulies à simple gorge à vitesse modérée donnent généralement satisfaction en termes d'équilibrage statique. Les réas à plusieurs rainures, les faces larges et tout ce qui dépasse environ 1 000 tr/min doivent être équilibrés dynamiquement, surtout si la poulie est destinée à une machine dotée de roulements sensibles.

La vitesse de jante fixe ensuite le plafond. La fonte grise est généralement limitée à environ 35 m/s, tandis que la fonte ductile et l'acier en autorisent davantage car leur résistance à la traction est plus élevée. La force centrifuge augmente avec le carré de la vitesse, donc la survitesse d'une poulie coulée ne produit pas d'avertissement progressif. Cela produit une panne soudaine, c'est pourquoi le calcul de la vitesse fait partie du processus de sélection et non de la liste de contrôle de mise en service.

Options d'alésage, de clavette et de montage

Les poulies en fonte sont fournies dans plusieurs formats de montage, et le choix affecte davantage la maintenance que les performances.

• Alésage pilote. Fourni avec un petit alésage pour que le client puisse usiner à la taille de l'arbre. Cela convient aux constructions OEM où la tolérance de l'arbre est connue avec précision.
• Alésage fini avec rainure de clavette. Prêt à monter, à condition que le diamètre de l'arbre, la taille et la longueur de la clé soient confirmés avant de commander.
• Verrouillage conique et bagues QD. La poulie se monte sur une bague fendue serrée sur l'arbre. Le retrait est rapide et l'arbre n'est pas endommagé, ce qui est important sur les équipements soumis à des changements fréquents.
• Poulies fendues. Utilisé lorsque la poulie doit être montée sans démonter l'arbre ni retirer les roulements.

Quel que soit le format choisi, inspectez l’arbre avant le montage. Un arbre usé avec des frottements visibles ou un faux-rond mesuré au-dessus de la tolérance détruira une nouvelle poulie aussi rapidement qu'un alésage usé. Le ré-alésage d'une poulie en fonte existante est souvent économique lorsque l'arbre a été tourné vers le bas, à condition qu'il reste suffisamment d'épaisseur de paroi autour de l'alésage.

Une liste de contrôle de sélection pratique

1. Identifiez d'abord la courroie : section transversale de la courroie trapézoïdale, profil grand angle ou profil et pas des dents de la courroie de distribution.
2. Confirmez le nombre de rainures ou le nombre de dents, ainsi que le diamètre de référence ou primitif plutôt que le diamètre extérieur.
3. Calculez la vitesse de la jante à partir du diamètre et du régime, puis confirmez la limite de matériau pour cette vitesse.
4. Spécifiez l'alésage, la rainure de clavette et la méthode de montage, et mesurez l'usure et le faux-rond de l'arbre.
5. Indiquez les exigences en matière d'équilibre, ainsi que les facteurs environnementaux tels que le lavage, l'humidité, la poussière et la température ambiante.
6. Demandez le dossier d'inspection des entraînements critiques : tolérance de profil, rapport de faux-rond et d'équilibrage.

La plupart des erreurs de commande remontent à la première ou à la deuxième étape. La courroie en premier, la poulie en second, le contrôle de vitesse en troisième.

Usure, recreusage et quand remplacer

Les courroies laissent un enregistrement lisible de l’état des poulies. Une ceinture portée sur un flanc indique un mauvais alignement. Une ceinture polie sur la base, avec les cordons commençant à apparaître, indique une rainure qui s'est usée plus profondément que son diamètre de référence ne le permet. Le vitrage sur les parois latérales signifie généralement un glissement, et un glissement signifie généralement que l'angle de la rainure s'est ouvert.

La fonte peut souvent être réusinée. Si l'épaisseur de la paroi le permet, les rainures peuvent être recoupées à l'angle d'origine et la poulie revient en service avec un diamètre légèrement réduit. Deux limites s'appliquent : le diamètre minimum obtenu doit encore permettre à la courroie de se plier sans se fissurer, et la poulie doit être rééquilibrée après usinage. Au-delà de ces limites, le remplacement coûte moins cher qu’une autre panne de courroie.

Lorsqu'une poulie est remplacée, remplacez la courroie en même temps et revérifiez l'alignement et la tension après quelques heures de fonctionnement. La réutilisation d'une courroie dont le jeu a déjà été placé dans une rainure usée transfère simplement l'ancien motif d'usure sur le nouveau composant.

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Les courroies et les poulies fonctionnent comme un seul système

Une grande partie des pannes prématurées d'entraînement proviennent du fait d'acheter la courroie et la poulie auprès de sources distinctes et d'espérer que les deux soient d'accord. L'angle de rainure, le profil des dents, le diamètre de référence et la longueur de la courroie interagissent tous, et une petite différence dans l'un d'entre eux se manifeste par du bruit, de la chaleur ou une courte durée de vie de la courroie quelques jours après la mise en service.

Jiangxi Kangqi Industrial fabrique des courroies synchrones en caoutchouc et des courroies spéciales sous les marques SABLES et KML, et fournit des composants de poulie correspondants, de sorte que la courroie et la poulie peuvent être spécifiées ensemble sur le même dessin. L'entreprise travaille également en tant que distributeur de courroies Bando, ce qui est utile lorsqu'une machine existante est liée à une marque de courroie spécifiée et que la poulie doit être conçue en conséquence. Vous pouvez consulter notre gamme de courroies et poulies par application, depuis les entraînements d'emballage et d'impression à grande vitesse jusqu'aux ponceuses et équipements de transformation des aliments.

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Le fait de commander les deux composants sous forme d'un ensemble correspondant supprime la source de controverse la plus courante lors de la mise en service, car il n'y a qu'un seul dessin, un seul jeu de tolérances et une seule partie responsable de l'ajustement.

La fonte reste la valeur par défaut judicieuse pour la majorité des poulies industrielles, mais le matériau ne représente qu'une partie de la décision. Faites correspondre le profil de la rainure ou de la dent à la courroie, gardez l'alésage et la rainure de clavette serrés, vérifiez le faux-rond sur la machine plutôt que sur le banc et respectez la limite de vitesse de jante de la nuance que vous avez choisie. Ces quatre contrôles coûtent une heure au stade de la planification et permettent d'économiser bien plus que cela en cas d'arrêts imprévus.