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Fahmio
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Bac Tunisie
TR-HTransmissions et rapports de vitesses

Organes de transmission : accouplement (type, défauts compensés) et limiteur de couple (blocage, réglage du couple)

Idée directrice

Deux organes qu’on confond, parce qu’ils sont tous deux placés entre deux arbres : l’accouplement transmet le mouvement de rotation d’un arbre à l’autre — rigide, il exige un alignement parfait ; élastique, il compense de petits défauts d’alignement et amortit les à-coups, mais il ne patine jamais. Le limiteur de couple transmet le couple par adhérence et patine au-delà d’un couple réglé : c’est lui qui protège la chaîne en cas de blocage. Le bac les interroge par des questions courtes — cocher un type, citer les défauts, vrai ou faux, pièces qui tournent ou s’arrêtent, ordre des opérations de réglage — qu’on résout toujours en lisant la nomenclature et le dessin.

Ce qui aide à reconnaître la démarche

« Donner le type de l’accouplement » ; « Citer trois défauts qui peuvent être corrigés par cet accouplement » ; « Indiquer le type de cet organe. (Cocher la bonne réponse.) » ; « Si la chaîne se trouve accidentellement bloquée, décrire l’état des éléments suivants » ; « compléter le graphe pour le réglage du couple d’adhérence du limiteur »

Besoin d’un point de départ ? Voir la méthode
  • Type d’accouplement : chercher dans la nomenclature la pièce déformable (tampon, soufflet, disque) — élastique ; manchon claveté seul — rigide ; croisillon entre deux chapes — joint de cardan.
  • Défauts d’alignement : axial, radial, angulaire ; un accouplement élastique les compense, un rigide les interdit.
  • Limiteur bloqué : tout ce qui est en amont des garnitures tourne, tout ce qui est en aval s’arrête ; le glissement se fait sur les surfaces de friction.
  • Couple transmissible ↗ quand l’effort presseur ↗ : serrer l’écrou qui comprime les ressorts ou les rondelles Belleville.
  • Graphe de réglage : desserrer le contre-écrou → régler → resserrer le contre-écrou.
Les pièges à vérifier dans ta démarche

Croire qu’un accouplement élastique protège le moteur en cas de blocage : il transmet tout le couple ; seul le limiteur patine. Oublier que le contre-écrou se desserre avant le réglage et se resserre après. Dire que l’arbre de sortie s’arrête lors d’un blocage alors qu’il est en amont des garnitures. Répondre « serrer » sans dire quelle pièce, ni que c’est l’effort presseur qui augmente.

Sujet principal

Exercice — organes de transmission d’un convoyeur à rouleaux, dans l’esprit des sessions 2015–2024

6 questionsFigure fournieCorrigé masqué

Les rouleaux d’un convoyeur sont entraînés par une chaîne à rouleaux. Le moteur (1) entraîne la vis sans fin (4) d’un réducteur par l’intermédiaire d’un accouplement (2, 3, 5). La vis (4) engrène avec la roue (7), clavetée sur l’arbre de sortie (8). Le pignon à chaîne (9) n’est pas claveté sur l’arbre (8) : il est entraîné par un limiteur de couple (figure 1).

Nomenclature (extrait) : 1 moteur électrique ; 2 plateau à doigts, claveté sur l’arbre moteur ; 3 plateau à doigts, claveté sur la vis (4) ; 4 vis sans fin ; 5 tampon en caoutchouc (6), logé entre les doigts des plateaux ; 6 vis de pression (2), une sur chaque plateau ; 7 roue creuse ; 8 arbre de sortie ; 9 pignon à chaîne ; 10 moyeu à collerette ; 11 garniture de friction (2), collée sur chaque face du pignon (9) ; 12 plateau presseur, lié en rotation au moyeu (10) par cannelures, libre en translation ; 13 rondelle Belleville (3) ; 14 écrou de réglage ; 15 contre-écrou ; 16 clavette parallèle ; 17 bague en bronze.

  1. Accouplement (2, 3, 5).
    1. Indiquer son type en cochant la bonne réponse : accouplement rigide ☐ ; accouplement élastique ☐ ; joint de cardan ☐.
    2. Justifier ce choix par la pièce qui se déforme.
  2. Citer trois défauts qui peuvent être corrigés par cet accouplement.
  3. Répondre par « vrai » ou « faux » :
    1. cet accouplement exige un alignement parfait des deux arbres ;
    2. cet accouplement assure une transmission sécurisée (il protège le moteur si les rouleaux se bloquent) ;
    3. cet accouplement absorbe les vibrations et les à-coups du démarrage.
  4. Donner le rôle des vis de pression (6).
  5. Limiteur de couple (figure 1).
    1. En fonctionnement normal, donner dans l’ordre les repères des pièces par lesquelles le mouvement passe de l’arbre (8) au pignon (9). Quelles pièces créent l’effort presseur ?
    2. Un carton coince accidentellement les rouleaux, le moteur restant alimenté. Préciser l’état (tourne ou s’arrête) de l’arbre moteur (1), de l’arbre (8), du plateau (12) et du pignon (9).
    3. Entre quelles surfaces se produit alors le glissement ?
  6. Réglage du limiteur.
    1. Sur quelle pièce faut-il agir, et comment, pour augmenter le couple transmissible ?
    2. Compléter le graphe de réglage : « ……… (15) → ……… (14) → ……… (15) ».
    3. Que se passerait-il si l’on serrait l’écrou (14) exagérément ?
Voir la correction commentéeAprès avoir posé votre démarche

1.a Idée : en se référant à la nomenclature, on cherche une pièce déformable entre les deux plateaux. ☑ Accouplement élastique.

1.b Les tampons en caoutchouc (5), logés entre les doigts des plateaux (2) et (3), transmettent le couple en se déformant : c’est l’élément élastique.

2. Un défaut axial (écart des bouts d’arbre suivant l’axe), un défaut radial (axes parallèles mais décalés) et un défaut angulaire (axes légèrement inclinés l’un sur l’autre).

3. Idée : un accouplement élastique tolère et amortit, mais ne patine pas.

PropositionRéponse
alignement parfait exigéfaux
transmission sécuriséefaux
absorbe vibrations et à-coupsvrai

Il tolère de petits défauts d’alignement (question 2). En cas de blocage, les tampons transmettent tout le couple sans glisser : la protection est assurée par le limiteur, pas par l’accouplement. Le caoutchouc, déformable, amortit les vibrations et les à-coups du démarrage.

4. Les vis de pression (6) arrêtent en translation chaque plateau sur son arbre ; le couple, lui, passe par les clavettes.

5.a Idée : suivre le couple pièce par pièce sur la figure 1, en repérant la seule liaison par adhérence. Arbre (8) → clavette (16) → moyeu (10) → collerette du moyeu (10) et plateau (12), lié au moyeu par cannelures → garnitures (11) → pignon (9). L’effort presseur est créé par les rondelles Belleville (13), comprimées par l’écrou (14) et appuyées sur le plateau (12).

5.b Arbre moteur (1) : tourne ; arbre (8) : tourne ; plateau (12) : tourne (il est lié au moyeu) ; pignon (9) : s’arrête (il est retenu par la chaîne et les rouleaux bloqués).

5.c Le glissement se produit sur les deux surfaces de friction : entre la garniture (11) de gauche et la collerette du moyeu (10), et entre la garniture (11) de droite et le plateau (12).

6.a Il faut serrer l’écrou (14) : les rondelles (13) sont plus comprimées, l’effort presseur augmente, donc le couple transmissible par adhérence augmente.

6.b Desserrer (15) → serrer (14) → serrer (15). Le contre-écrou (15) est desserré d’abord puis resserré contre l’écrou (14) : il bloque le réglage, que les vibrations ne peuvent plus modifier.

6.c Le limiteur ne patinerait plus lors d’un blocage : il perdrait sa fonction de sécurité, et le couple remonterait jusqu’à la roue (7), la vis (4) et le moteur (1), au risque de les détériorer.

Changer d’énoncé, garder le raisonnement

Choisis un seul transfert après le sujet principal. Qu’est-ce qui change ? Quel résultat ou quelle méthode peux-tu réutiliser ? Les autres exercices restent disponibles pour une prochaine séance.

Variantes rencontrées : repérer les pièces d’un limiteur sur un éclaté, repasser les surfaces de friction et donner dans l’ordre les pièces à manipuler pour augmenter l’effort presseur (principale 2015) ; type d’un accouplement élastique et cases à cocher adhérence/obstacle, rigide/élastique (contrôle et principale 2016) ; état de l’arbre moteur et du pignon quand la chaîne est bloquée, puis moyen de faire varier le couple transmis (contrôle 2018) ; nom et élasticités possibles d’un accouplement élastique sur un schéma cinématique (contrôle 2018) ; pièces tournantes et pièces fixes d’un limiteur à rondelles Belleville quand le vérin est bloqué (contrôle 2020) ; type d’un accouplement à soufflet et trois défauts corrigés (principale 2021) ; accouplement rigide coché, rôle des vis et vrai/faux, puis graphe de réglage du couple d’adhérence d’un limiteur à friction conique (contrôle 2024).

Exercices d'entraînement — une nuance à la fois

1 Drill TR-H.1 — trois accouplements, trois montages : rigide, élastique ou joint de cardan
Entraînement 01 / 04

Drill TR-H.1 — trois accouplements, trois montages : rigide, élastique ou joint de cardan

8 questionsCorrigé masqué

Un bureau d’études doit transmettre la rotation d’un arbre moteur à un arbre récepteur et hésite entre trois organes de transmission :

  • (A) un manchon en acier, claveté sur les deux bouts d’arbre ;
  • (B) un soufflet métallique mince, dont chaque extrémité est serrée sur un arbre par un moyeu à pince ;
  • (C) deux chapes reliées par un croisillon articulé.
  1. Pour chaque organe, donner son type : accouplement rigide, accouplement élastique ou joint de cardan.
  2. Lequel exige un alignement parfait des deux arbres ? Pourquoi ?
  3. Citer les défauts d’alignement que peut compenser l’organe (B).
  4. Choisir l’organe qui convient à chaque montage :
    1. deux arbres portés par un même carter, alésé en une seule opération ;
    2. une pompe fixée sur un socle distinct de celui de son moteur, alignée au montage ;
    3. deux arbres dont les axes se coupent en faisant un angle de 20∘20^\circ.
  5. L’organe (B) transmet-il le couple par obstacle ou par adhérence ? Justifier.
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1. (A) accouplement rigide : rien ne se déforme ; (B) accouplement élastique : le soufflet mince se déforme ; (C) joint de cardan : le croisillon articulé autorise un angle entre les arbres.

2. Le manchon (A) : rigide, il impose aux deux arbres le même axe ; un défaut d’alignement chargerait les roulements et provoquerait vibrations et usure.

3. Le soufflet (B) compense un défaut axial, un défaut radial et un défaut angulaire, de faible amplitude.

4.a Idée : l’alignement est garanti par l’usinage. Le manchon rigide (A) suffit.

4.b Deux socles distincts laissent de petits défauts inévitables : accouplement élastique (B).

4.c Un angle de 20∘20^\circ dépasse ce qu’un accouplement élastique tolère : joint de cardan (C).

5. Par adhérence : chaque moyeu à pince serre son arbre, et c’est le frottement qui transmet le couple (il n’y a ni clavette ni cannelure).

2 Drill TR-H.2 — accouplement élastique : vrai ou faux, et les élasticités qu’il autorise
Entraînement 02 / 04

Drill TR-H.2 — accouplement élastique : vrai ou faux, et les élasticités qu’il autorise

4 questionsCorrigé masqué

Dans la transmission d’une bétonnière, la cuve est entraînée en rotation par un moteur électrique et un réducteur à engrenages. L’arbre du moteur est relié à l’arbre d’entrée du réducteur par un accouplement formé de deux moyeux à griffes, clavetés chacun sur un arbre, entre lesquels est logée une étoile en caoutchouc.

  1. Répondre par « vrai » ou « faux » :
    1. cet accouplement exige un alignement parfait des deux arbres ;
    2. il absorbe les à-coups du démarrage ;
    3. il transmet le couple d’un moyeu à l’autre sans élément intermédiaire ;
    4. si la cuve se bloque, il patine et protège le moteur.
  2. Citer les élasticités possibles de cet accouplement.
  3. Laquelle permet d’amortir les à-coups de couple au démarrage ?
  4. Quel organe faudrait-il ajouter à la chaîne pour protéger le moteur si la cuve se bloque ?
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1. Idée : l’étoile en caoutchouc se déforme sans jamais glisser. Faux (il tolère de petits défauts) ; vrai ; faux (le couple passe des griffes à l’étoile, puis de l’étoile aux griffes : l’étoile est l’élément intermédiaire) ; faux (les griffes butent sur l’étoile : il n’y a pas de glissement possible).

2. Élasticité axiale, radiale, angulaire et torsionnelle.

3. L’élasticité torsionnelle : l’étoile se déforme en torsion, les deux moyeux tournent un court instant l’un par rapport à l’autre et le pic de couple du démarrage est étalé.

4. Un limiteur de couple, qui patine au-delà d’un couple réglé.

3 Drill TR-H.3 — limiteur à rondelles Belleville d’un vérin bloqué : pièces tournantes, pièces fixes, surfaces de friction
Entraînement 03 / 04

Drill TR-H.3 — limiteur à rondelles Belleville d’un vérin bloqué : pièces tournantes, pièces fixes, surfaces de friction

9 questionsCorrigé masqué

Le vérin électrique d’une table élévatrice est entraîné par un moteur dont l’arbre (20) fait tourner la vis sans fin (26) d’un réducteur par l’intermédiaire d’un organe (D) ; la roue du réducteur entraîne la vis de manœuvre du vérin :

  • 21 : manchon claveté sur l’arbre moteur (20) ;
  • 22 : flasque lié à la vis sans fin (26) ;
  • 23 : contre-flasque, relié au flasque (22) par six goujons (24) ;
  • 25 : rondelles Belleville, placées sous les écrous (28) des goujons ;
  • 27 : garnitures, collées l’une sur le flasque (22), l’autre sur le contre-flasque (23) ; le manchon (21) est pincé entre elles.
  1. Donner le nom de l’organe (D) et sa fonction.
  2. La tige du vérin se bloque accidentellement, le moteur restant alimenté. Donner les repères des pièces tournantes et des pièces fixes de l’organe (D).
  3. Entre quelles pièces se produit le glissement ? Combien y a-t-il de surfaces de friction ?
  4. L’organe (D) est placé côté moteur, avant le réducteur, et non sur la vis de manœuvre. Justifier ce choix en comparant les couples sur ces deux arbres.
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1. C’est un limiteur de couple à friction : il transmet le couple de l’arbre moteur à la vis sans fin par adhérence et patine au-delà d’un couple réglé par la compression des rondelles Belleville (25), ce qui protège le moteur et le réducteur.

2. Idée : tout ce qui est lié à l’arbre moteur continue de tourner ; tout ce qui est lié à la vis s’arrête avec la tige. Pièces tournantes : 20, 21. Pièces fixes : 22, 23, 24, 25, 27, 28 (et la vis 26).

3. Les garnitures (27) sont collées sur (22) et (23) : elles glissent sur les deux faces du manchon (21). Il y a deux surfaces de friction : garniture de (22)/face gauche de (21), et garniture de (23)/face droite de (21).

4. À puissance égale, le couple est inversement proportionnel à la vitesse de rotation (C=P/ωC=P/\omega). L’arbre moteur tourne vite : le couple y est faible, et un petit limiteur suffit. Sur la vis de manœuvre, après la forte réduction de la roue et vis sans fin, le couple est beaucoup plus grand : il faudrait un limiteur bien plus gros.

4 Drill TR-H.4 — graphe de réglage du couple d’un limiteur : augmenter, diminuer, ne pas serrer à fond
Entraînement 04 / 04

Drill TR-H.4 — graphe de réglage du couple d’un limiteur : augmenter, diminuer, ne pas serrer à fond

5 questionsCorrigé masqué

La poulie motrice (33) d’un transporteur à bande est entraînée en rotation par l’arbre de sortie (31) d’un réducteur à engrenages, à travers un limiteur de couple à friction conique : le disque conique (30), claveté sur l’arbre (31), est pressé contre le plateau conique (32), lié à la poulie (33), par des rondelles Belleville (34) ; celles-ci sont comprimées par l’écrou de réglage (35), bloqué par le contre-écrou (36).

  1. Compléter le graphe qui permet d’augmenter le couple transmis : « ……… (36) → ……… (35) → ……… (36) ».
  2. Compléter le même graphe pour diminuer le couple transmis.
  3. Quelles pièces créent l’effort presseur ? Comment cet effort varie-t-il quand on serre l’écrou (35) ?
  4. Après un réglage, le limiteur patine à chaque démarrage de la bande chargée, sans aucun blocage. Quelle est la cause ? Quelle opération faut-il faire ?
  5. Pourquoi ne faut-il pas serrer l’écrou (35) jusqu’à mettre les rondelles à plat ?
Voir la correction commentéeAprès avoir posé votre démarche

1. Desserrer (36) → serrer (35) → serrer (36).

2. Desserrer (36) → desserrer (35) → serrer (36).

3. Les rondelles Belleville (34). Quand on serre (35), elles sont plus comprimées : l’effort presseur augmente, donc le couple transmissible par adhérence augmente.

4. Idée : un limiteur qui patine sans blocage est réglé trop bas. Le couple de glissement est inférieur au couple nécessaire au démarrage de la bande chargée. Il faut augmenter l’effort presseur : desserrer (36), serrer un peu (35), resserrer (36).

5. Rondelles à plat, l’effort presseur ne peut plus être réglé finement, et le couple de glissement devient si grand que le limiteur ne patine plus en cas de blocage : la chaîne n’est plus protégée.

Relier ce raisonnement au bac

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