Chaînes de transmission : données de performances et guide de sélection

Pour une transmission de puissance mécanique fiable, un système correctement spécifié et entretenu chaîne d'entraînement atteint jusqu'à 98 % d'efficacité , réduisant directement les pertes d'énergie et les temps d'arrêt imprévus. La mesure de maintenance la plus critique est l'allongement de la chaîne : une fois qu'une chaîne s'étend au-delà 3% de sa longueur initiale, l'échec devient imminent. Par conséquent, une mesure régulière de l’allongement et une lubrification appropriée constituent la base d’une gestion efficace de la chaîne de transmission.

Mesurer l'allongement de la chaîne pour prédire la durée de vie

L'allongement de la chaîne ne résulte pas de l'étirement du métal lui-même, mais de l'usure des surfaces des axes et des bagues. Chaque articulation élimine les particules microscopiques, augmentant progressivement la longueur du pas. Une nouvelle chaîne à rouleaux ANSI 40 a un pas de 12,70 mm. Allongement de juste 0,5% indique déjà une usure importante des broches, tandis qu'un allongement au-delà 1,5% à 2% entraîne un engagement brutal avec les pignons, une usure accélérée et un risque de saut de dents. Pour les applications à grande vitesse supérieure à 500 tr/min, le remplacement doit être planifié lorsque l'allongement atteint 1% .

• Mesurez plus d'un mètre de chaîne (ou la section droite la plus longue disponible).
• Appliquez une tension mesurable d’au moins 2 % de la charge de rupture de la chaîne pour éliminer le jeu.
• Comparez la mesure avec un nouveau segment de chaîne de longueur identique.

Par exemple, une section de 1 mètre d'une chaîne de transmission usée mesurant 1 012 mm a un allongement de 1,2% , ce qui reste acceptable pour les entraînements à basse vitesse inférieure à 200 tr/min, mais critique pour les convoyeurs à grande vitesse. Cette méthode de mesure permet un remplacement prédictif au lieu d'une gestion réactive des pannes.

Méthodes de lubrification et leur impact sur l'efficacité

La lubrification réduit la friction entre les axes et les bagues, ainsi qu'entre les rouleaux et les dents du pignon. Sans lubrification adéquate, une chaîne de transmission peut perdre jusqu'à 5% de son efficacité dans les 100 heures de fonctionnement, et les taux d'usure augmentent d'un facteur allant jusqu'à 7 fois . La méthode de lubrification correcte dépend de la vitesse de la chaîne et de l'environnement d'exploitation.

Pour la lubrification par bain d'huile, l'huile doit atteindre une viscosité de 68 à 100 cSt à 40°C pour la plupart des entraînements industriels. Si la chaîne fonctionne à des températures supérieures à 70°C, les huiles synthétiques avec des indices de viscosité plus élevés maintiennent mieux le film lubrifiant que les huiles minérales. Les chaînes fonctionnant à sec ou avec une lubrification insuffisante présentent une forte augmentation de la température des axes, dépassant souvent 85°C mesuré par thermographie infrarouge, qui est directement corrélée à un allongement accéléré.

Sélection du pas et des brins corrects de la chaîne d'entraînement

Le sous-dimensionnement d’une chaîne de transmission entraîne une rupture rapide par fatigue, tandis qu’un surdimensionnement ajoute une inertie et des coûts inutiles. La puissance nominale pour la sélection de la chaîne est égale à la puissance transmise multipliée par un facteur de service. Pour un entraînement de convoyeur typique fonctionnant 10 heures par jour avec des charges de choc modérées, le facteur de service est 1,2 à 1,4 . Par exemple, un moteur délivrant 7,5 kW à 300 tr/min nécessite une puissance nominale de 9,0 à 10,5 kW . Se référer aux tableaux de classification des fabricants pour les chaînes ANSI 80 (pas de 25,40 mm) ou ANSI 100 (pas de 31,75 mm) devient nécessaire dans cette gamme.

Les chaînes à plusieurs brins augmentent la capacité de puissance mais réduisent la flexibilité et nécessitent un alignement plus précis. Une chaîne à double brin (deux brins) transporte environ 1,7 fois la puissance d'un simple brin, tandis qu'un triple brin porte 2,5 fois . Cependant, le déséquilibre de charge entre les brins est courant. Pour éviter une usure inégale, les pignons doivent présenter un désalignement total inférieur à 0,25 mm par 300 mm de longueur d'arbre . Pour les entraînements dépassant 30 kW, une chaîne à un seul brin large est souvent plus fiable que plusieurs brins étroits car le risque de répartition inégale de la charge est plus faible.

Affaissement, tension et contrôle dynamique de la charge

Un affaissement correct de la chaîne du côté du jeu est essentiel pour réduire les charges de choc et l'usure des pignons. Pour les entraînements horizontaux avec des centres à moins de 1 mètre, l'affaissement doit être 2% à 3% de l’entraxe. Pour un entraxe de 600 mm, cela équivaut à 12 à 18 mm de la déviation verticale totale mesurée au milieu du toron mou. Une chaîne trop tendue (affaissement inférieur à 1 %) augmente les charges sur les roulements et crée des pointes de traction lors du couple de démarrage. Trop lâche (affaissement supérieur à 5 %) permet au fouet de la chaîne et à l'action des cordes de générer des fréquences de vibration qui peuvent résonner avec la structure d'entraînement.

La tension de la chaîne peut être estimée en mesurant la force nécessaire pour dévier la travée lâche de 1% de l'entraxe . Pour un entraînement industriel typique, une force de déviation de 2 à 5 N par millimètre de largeur de chaîne est approprié pour le côté mou. Si la force mesurée dépasse 8 N/mm, une tension excessive est probable. Chaînes soumises à des pics de tension répétés au-dessus 30 % de leur résistance ultime à la traction échouera par rupture de fatigue des plaques latérales à l'intérieur 10 millions à 20 millions de cycles , ce qui à 500 tr/min équivaut à seulement 300 à 600 heures de fonctionnement.

Intervalles d’inspection et critères de remplacement

Un calendrier d’inspection systématique évite les pannes catastrophiques. Pour un fonctionnement continu 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, inspectez l'état de lubrification et l'affaissement de la chaîne chaque semaine. Mesurer l'allongement tous les 500 heures de fonctionnement ou mensuellement. Enregistrez les valeurs d’allongement sur un graphique de tendance. Remplacez la chaîne lorsque l'allongement mesuré atteint 2,0% pour les lecteurs fermés et 1,5% pour environnements ouverts ou abrasifs. Les pignons doivent également être remplacés lorsque l'usure des flancs de dents dépasse 0,5 mm sur un diamètre primitif pour les chaînes ANSI 60 et inférieures, ou lorsque le profil de la dent devient accroché. La réutilisation de pignons usés avec une nouvelle chaîne réduit la durée de vie de la nouvelle chaîne jusqu'à 75% car la chaîne s'enfonce plus profondément dans le profil de la dent usé, ce qui augmente l'angle d'articulation et l'usure des axes.

Pour les entraînements critiques où les coûts d'arrêt imprévus dépassent le prix de la chaîne d'un facteur de 20 ou plus, appliquez une limite d'usure de 1,0 % d'allongement comme seuil de remplacement. Cette limite prudente, combinée à des contrôles hebdomadaires du niveau d'huile et à une thermographie mensuelle, étend le temps moyen entre les pannes de 8 000 heures typiques à plus de 25 000 heures pour des chaînes bien entretenues fonctionnant sous des charges nominales.