Français
Choisir une courroie de distribution pour unmodule linéaireil ne s’agit pas de choisir la ceinture la plus large qui corresponde au profil. La courroie doit correspondre à la forme des dents de la poulie, transmettre la force requise sans saut de dent, fournir suffisamment de rigidité à la traction pour le positionnement, survivre aux flexions répétées autour des poulies et rester stable sous la température, la vitesse et le cycle de service réels.
Un correctsélection de courroie de distribution pour un module linéairecommence donc par l'exigence de mouvement et travaille en arrière en passant par le profil des dents, le pas, la largeur de la courroie, l'élément de traction, la taille de la poulie et la prétension.
Ce guide explique comment prendre ces décisions et pourquoi deux courroies de même largeur peuvent se comporter de manière très différente sur le même axe linéaire.
Commencez par l'exigence de mouvement
Avant de choisir un profil ou une largeur de bande, définissez ce que doit faire le module linéaire.
Les entrées utiles comprennent :
- Masse en mouvement
- Course requise
- Vitesse linéaire maximale
- Accélération et décélération
- Montage horizontal ou vertical
- Force de processus externe
- Cadence de cycle et heures de fonctionnement
- Répétabilité requise
- Température et contamination
- Diamètre de poulie et largeur de module disponibles
Règle de sélection :ne choisissez pas la ceinture uniquement en fonction de la charge utile. L'accélération, la taille de la poulie, l'engagement des dents et le cycle de service peuvent être tout aussi importants que la charge statique.
Étape 1 : Choisissez le bon profil de dent
Le profil des dents définit la manière dont la courroie s'engage avec la poulie. Les familles de courroies synchrones industrielles courantes comprennent les profils trapézoïdaux et les profils curvilignes, avec plusieurs variantes métriques et spécifiques au fabricant disponibles.
La règle la plus importante est simple :
Le profil des dents de la courroie et celui des dents de la poulie doivent correspondre exactement.
Un même pas nominal ne signifie pas que deux familles de dents différentes soient interchangeables.
Profils trapézoïdaux
Les profils de courroie trapézoïdale ont une géométrie de dent à côtés droits et sont largement utilisés dans les systèmes de positionnement et d'automatisation générale.
Ils peuvent constituer un choix pratique lorsque :
- Le système utilise déjà des poulies correspondantes
- Une force et une vitesse modérées sont requises
- La disponibilité de remplacement est importante
- La conception du module existant est basée sur cette géométrie de dent
Profils curvilignes
Les formes de dents incurvées ou curvilignes modifiées sont couramment utilisées lorsqu'une capacité de charge dentaire plus élevée, un engagement plus fluide ou une meilleure répartition de la charge sont souhaités.
Selon la famille de courroies, elles peuvent offrir des avantages dans les axes à forte accélération ou à charge plus élevée, mais la force réellement admissible doit être tirée des données nominales du fabricant de la courroie.
Ne mélangez pas les profils par similarité visuelle
Une courroie peut sembler s'adapter à une poulie même lorsque la géométrie des dents n'est pas correcte. Un engagement incorrect peut concentrer les contraintes, augmenter le bruit et accélérer l’usure des dents.
Étape 2 : Sélectionnez le pas de la courroie
Pas de ceintureest la distance entre les points correspondants sur les dents de courroie adjacentes.
La hauteur affecte :
- Taille des dents
- Force transmise admissible
- Taille minimale pratique de la poulie
- Distance linéaire déplacée par tour de poulie
- Compacité du disque
- Résolution de positionnement potentielle de la transmission mécanique
Emplacement plus petit
Un pas plus petit peut prendre en charge une poulie plus compacte et un incrément mécanique plus fin par dent de poulie. Il est généralement intéressant pour les systèmes de positionnement compacts à charge modérée.
Emplacement plus grand
Un pas plus grand fournit généralement des dents plus grandes et peut supporter une force plus élevée lorsqu'il est utilisé avec une largeur de courroie et une géométrie de poulie appropriées. Il peut être plus adapté aux mouvements plus lourds ou plus agressifs.
Cependant, un pas plus grand a également tendance à nécessiter des poulies plus grandes et plus d’espace d’installation.
Le pitch n'est pas une évaluation de charge autonome
Deux courroies ayant le même pas peuvent avoir des capacités très différentes car la largeur de la courroie, l'élément de traction, le matériau des dents, le nombre de dents de la poulie et la vitesse de fonctionnement affectent également la valeur nominale.
Par conséquent, n’utilisez pas de règle telle que « ce terrain supporte autant de kilogrammes ».
Le processus correct est :
- Calculez la force de courroie requise.
- Sélectionnez un profil de dent et un pas appropriés.
- Vérifiez la force autorisée par le fabricant de la courroie pour la largeur et la poulie réelles.
- Confirmez l’engagement des dents et les limites de la poulie.
- Appliquer les facteurs de service ou de correction du fabricant si nécessaire.
Étape 3 : Déterminez la largeur de la courroie
Largeur de la ceintureinfluence directement la charge de traction et de dent que la courroie peut supporter et affecte également la rigidité axiale.
Une ceinture plus large peut généralement fournir :
- Force transmise admissible plus élevée
- Rigidité à la traction plus élevée
- Allongement élastique inférieur sous la même force
- Plus de zone de contact avec les dents
Mais une ceinture plus large nécessite également :
- Poulies plus larges
- Plus d'espace pour les modules
- Coût potentiellement plus élevé
- Alignement soigné sur la face dentaire la plus large
Ne surdimensionnez pas la largeur sans vérifier le reste du système
Si la véritable limitation est la charge sur les roulements de poulie, la rigidité du profil du module ou le couple du moteur, une simple augmentation de la largeur de la courroie ne résoudra pas le problème de conception dans son ensemble.
Étape 4 : Calculer la force de courroie requise
Pour un axe horizontal simplifié, la force que la courroie doit transmettre peut être estimée à partir de :
Fse déplacer= m × une + Frésistance+Fprocessus
où:
- m= masse totale en mouvement
- un= accélération linéaire
- Frésistance= résistance du guide, du joint et du câble
- Fprocessus= force de processus externe
Pour un mouvement vertical
La gravité doit être incluse :
Fen haut= m(g + une) + Frésistance+Fprocessus
La courroie et l'entraînement doivent ensuite être vérifiés par rapport au segment le plus exigeant du cycle de mouvement.
La force dynamique est souvent plus importante que la charge utile statique
Considérons deux axes transportant la même masse mobile de 15 kg. On accélère doucement ; l'autre atteint sa pleine vitesse en une fraction de seconde.
Le deuxième axe produit une force de courroie beaucoup plus élevée même si la charge utile est identique.
C'est pourquoi les systèmes de transfert à grande vitesse nécessitent souvent une courroie plus large ou plus rigide que les systèmes de transfert plus lents avec la même charge utile.
Étape 5 : Vérifiez l’engagement des dents
La courroie transmet la force à travers les dents qui sont en prise avec la poulie. Le nombre de dents en contact affecte la manière dont la charge est partagée.
Les facteurs importants comprennent :
- Nombre de dents de poulie
- Angle d'enroulement
- Tension de la courroie
- Disposition du lecteur
- Force transmise maximale
Trop peu de dents engagées peuvent créer une surcharge locale
Si seul un petit nombre de dents supporte la charge, la contrainte dentaire augmente et le risque de saut de dent ou d'usure accélérée peut augmenter.
Utilisez les recommandations d'engagement minimum et de poulie du fabricant de la courroie pour le profil sélectionné.
Étape 6 : Vérifiez la taille minimale de la poulie
Une poulie plus petite rend le module plus compact, mais elle plie la courroie de distribution plus brusquement.
Des poulies trop petites peuvent augmenter :
- Contrainte de flexion de la courroie
- Fatigue des éléments de traction
- Déformation dentaire
- Vitesse de roulement
Chaque famille de courroies a des tailles de poulies ou un nombre de dents minimum recommandés. Ces limites doivent être considérées comme faisant partie du choix de la ceinture et non comme une réflexion après coup.
Le diamètre de la poulie modifie également le couple du moteur
Pour un axe entraîné par courroie, le rayon de pas de poulie relie la force linéaire au couple moteur :
T = F × r ÷ h
Une poulie plus grande déplace plus de courroie par tour et peut réduire la vitesse requise du moteur pour une vitesse linéaire donnée, mais elle nécessite également plus de couple pour la même force linéaire.
Une poulie plus petite fait le contraire, dans les limites autorisées de flexion et d’engagement des dents de la courroie.
Étape 7 : Choisissez le matériau de la ceinture
Le matériau du corps de la courroie affecte l'usure, le comportement en température, la résistance chimique, le bruit et l'adéquation à l'environnement.
Deux familles de matériaux courantes sont les courroies à base de polyuréthane et les courroies synchrones à base de caoutchouc/élastomère.
Courroies dentées en polyuréthane
Les courroies en polyuréthane sont courantes dans les systèmes d'automatisation de précision et de positionnement linéaire car elles peuvent offrir une bonne résistance à l'usure et une bonne stabilité dimensionnelle.
Selon la construction, ils peuvent être sélectionnés pour :
- Automatisation propre
- Positionnement à cycle élevé
- Applications nécessitant une bonne résistance à l’abrasion
- Revêtements spéciaux ou profils de support
Courroies dentées en caoutchouc ou en élastomère
Les courroies à base de caoutchouc sont largement utilisées dans la transmission de puissance industrielle et peuvent offrir une bonne flexibilité et un bon amortissement.
Le choix correct dépend de la température, de l'environnement, du diamètre de la poulie, de la rigidité requise et des caractéristiques du fabricant.
La sélection des matériaux doit suivre l’environnement réel.L'huile, le liquide de refroidissement, les produits chimiques de nettoyage, l'humidité et la température peuvent modifier considérablement la durée de vie de la courroie.
Étape 8 : Choisissez l'élément de traction
L'élément de traction interne supporte la majeure partie de la tension de la courroie et a un effet majeur sur la rigidité axiale.
Les matériaux courants pour éléments de traction peuvent inclure :
- Corde d'acier
- Fibre d'aramide
- Fibre de verre ou autres systèmes de renforcement
Ceintures en câble d'acier
Le renfort en acier peut fournir une rigidité élevée à la traction et un faible allongement élastique, ce qui est intéressant pour le positionnement sur de longues courses.
Les compromis peuvent inclure le diamètre minimum de la poulie, la masse et la sensibilité à la fatigue si la courroie est pliée plus étroitement que prévu.
Courroies renforcées de fibres
Le renfort en aramide ou en fibre de verre peut offrir différentes combinaisons de flexibilité, de poids, de rigidité et de comportement environnemental.
L'élément de traction correct doit être choisi à partir des données du fabricant de la courroie plutôt que du seul nom du matériau.
La rigidité de la ceinture affecte les performances de positionnement
La même force transmise produit un déplacement plus élastique dans une courroie moins rigide.
Conceptuellement :
Déplacement élastique ≈ force de la courroie ÷ rigidité effective en traction
Cela devient de plus en plus important lorsque :
- Le coup est long
- La masse en mouvement est élevée
- L'accélération est élevée
- La précision absolue du positionnement est importante
- La charge change considérablement au cours du cycle
Pour les axes de positionnement exigeants, la largeur de la courroie et la rigidité de l'élément de traction doivent donc être prises en compte ensemble.
Étape 9 : Définir la prétension correcte
Les courroies de distribution nécessitent une tension d'installation appropriée pour maintenir l'engagement des dents et la stabilité du positionnement.
Trop peu de prétention
Les problèmes possibles incluent :
- Vibrations de la courroie
- Saut de dent
- Erreur d'inversion plus élevée
- Mauvaise cohérence du positionnement
Trop de prétention
Les problèmes possibles incluent :
- Charge de roulement de poulie plus élevée
- Demande de couple moteur plus élevée
- Fatigue accélérée de la ceinture
- Charge structurelle supplémentaire
La prétension correcte est la valeur spécifiée pour la géométrie réelle de la courroie et de l'entraînement, et non « aussi serrée que possible ».
Comment la tension de la courroie est-elle réglée ?
En fonction du fabricant de la courroie et de la conception du module, la tension peut être vérifiée par :
- Déflexion spécifiée de la courroie sous une force connue
- Mesure de fréquence
- Jauges de tension mécaniques
- Cotes de réglage définies en usine
La même méthode approuvée doit être utilisée lorsque la courroie est remplacée ou retendue.
Étape 10 : Vérifiez la vitesse et la fréquence de pliage
Une vitesse linéaire élevée augmente la fréquence de cyclage de la courroie autour des poulies. Même si la force transmise est modérée, des flexions répétées peuvent devenir un facteur de vie.
Vérifier:
- Vitesse maximale de la bande
- Vitesse de rotation de la poulie
- Diamètre minimum de la poulie
- Fréquence des cycles
- Heures de fonctionnement par jour
Une courroie adaptée à un transfert occasionnel n'est peut-être pas le meilleur choix pour un axe à cycle élevé qui s'inverse toutes les quelques secondes.
Les axes à longue course nécessitent une attention particulière à la longueur de la courroie
L’un des avantages des courroies de distribution est qu’elles s’adaptent bien aux longs déplacements. Mais une longueur de courroie libre plus longue augmente la quantité de matériau élastique dans le chemin de force.
Cela peut affecter :
- Conformité du positionnement
- Vibration
- Changement de longueur thermique
- Stabilité de prétension
Pour un mouvement précis sur de longues courses, une rigidité élevée de la courroie, une tension correcte et un retour d'information approprié deviennent plus importants.
Les modules ouverts et fermés peuvent utiliser des exigences de courroie différentes
Modules ouverts
La courroie est plus facile à inspecter mais plus exposée à la poussière, au brouillard d'huile et aux débris de traitement. La compatibilité des matériaux et le contrôle de la contamination deviennent importants.
Modules fermés
La courroie bénéficie d'une meilleure protection de l'environnement, mais la température interne et l'accès pour l'entretien peuvent devenir plus importants. La conception du couvercle ne doit pas interférer avec le suivi ou l’entretien du tapis.
Quand des supports ou revêtements de ceinture spéciaux sont utiles
Certaines bandes d'automatisation sont disponibles avec des surfaces de support spéciales, des revêtements ou des profils personnalisés.
Ceux-ci peuvent être utiles lorsque la ceinture elle-même porte, indexe ou entre en contact avec le produit, par exemple :
- Transport des produits
- Manipulation sous vide
- Transport par contact doux
- Transfert à haute friction
Pour un module linéaire conventionnel où la courroie transmet uniquement la force en interne, ces supports spéciaux peuvent ne pas être nécessaires.
Erreurs courantes de sélection de la courroie de distribution
Choisir par largeur uniquement
La largeur ne représente qu’une partie de la capacité. Le profil des dents, le pas, la taille de la poulie et l'élément de traction sont également importants.
En supposant que les courroies avec le même pas soient interchangeables
Différents profils de dents peuvent partager le même pas nominal mais nécessitent des poulies différentes.
Ignorer l'accélération
Une accélération élevée peut produire une force de courroie beaucoup plus élevée que ce que suggère une charge utile statique.
Utiliser la plus petite poulie qui s'adapte physiquement
La compacité ne vaut pas la peine de réduire la durée de vie de la courroie ou de violer les recommandations minimales des poulies.
Utiliser une prétention excessive pour améliorer la précision
Une tension trop importante augmente la charge sur les roulements et la courroie et ne garantit pas un meilleur positionnement.
Ignorer l'environnement
L'huile, la poussière, les produits chimiques et la température peuvent réduire la durée de vie, même lorsque la courroie est mécaniquement suffisamment grande.
Remplacer la courroie sans vérifier les poulies
Des poulies usées, contaminées ou mal alignées peuvent rapidement endommager une nouvelle courroie.
Un flux de travail pratique de sélection de courroie de distribution
- Définissez le profil de mouvement.Course, vitesse, accélération, temps de cycle et sens de montage.
- Calculez la force linéaire requise.
- Sélectionnez une famille de profils de dents compatible avec la conception du module.
- Sélectionnez un emplacement pratique.
- Choisissez le nombre et le diamètre préliminaires des dents de la poulie.
- Vérifiez les exigences minimales en matière d’engagement des poulies et des dents.
- Sélectionnez la largeur de la courroie à partir de la force transmise autorisée.
- Vérifiez la rigidité à la traction pour les exigences de positionnement.
- Sélectionnez le corps de la courroie et le matériau des éléments de traction en fonction de l'environnement.
- Définissez la prétension en utilisant la méthode spécifiée.
- Vérifiez le couple et la vitesse du moteur avec la taille finale de la poulie.
- Vérifiez le cycle de service, la vitesse de la courroie et la durée de vie prévue.
Ce dont QRXQ a besoin pour sélectionner une courroie pour un module linéaire
- Modèle de module ou taille de profil
- Course requise
- Masse en mouvement
- vitesse maximale
- Accélération
- Installation horizontale ou verticale
- Force de processus externe
- Répétabilité requise
- Largeur de module disponible et espace de poulie
- Température de fonctionnement
- Exposition à la poussière, à l'huile ou à des produits chimiques
- Nombre de cycles quotidiens
La bonne courroie de distribution est un choix de système.Le profil des dents, le pas, la largeur, l'élément de traction, la taille de la poulie et la prétension doivent fonctionner ensemble. La modification d'un paramètre peut modifier le couple du moteur, la rigidité, le positionnement et la durée de vie de la courroie.
QRXQ évalue la sélection de la courroie de distribution à partir des exigences complètes de mouvement linéaire plutôt que de choisir la taille de la courroie à partir de la seule charge utile.
