Quelle est la tolérance de l'arbre pour les joints mécaniques

La tolérance de l'arbre est un facteur essentiel pour le bon fonctionnement et la longévité des garnitures mécaniques. Pour garantir la tolérance correcte de l'arbre, il faut prendre en compte divers aspects tels que les valeurs typiques, les normes, la finition de surface, les matériaux, l'alignement et les types d'ajustement.

Cet article se penche sur les concepts clés liés à la tolérance de l'arbre pour les joints mécaniques. Il explore les normes industrielles, les facteurs affectant la tolérance et les différences entre les ajustements avec jeu et les ajustements avec serrage, fournissant ainsi un guide complet pour les professionnels travaillant avec ces composants.

Qu'est-ce que les tolérances d'arbre

Les tolérances d'arbre font référence aux variations admissibles des dimensions d'un arbre, en particulier de son diamètre. Ces tolérances dimensionnelles sont essentielles pour garantir un ajustement, un fonctionnement et des performances appropriés de garnitures mécaniques et d’autres composants qui interagissent avec l’arbre.

Les tolérances sont généralement exprimées sous forme de plage, par exemple +/- 0,001 pouce ou +/- 0,025 mm, indiquant l'écart acceptable par rapport au diamètre nominal ou idéal de l'arbre. Des tolérances plus strictes permettent des ajustements plus précis entre l'arbre et les composants correspondants, tandis que des tolérances plus souples permettent une plus grande variabilité.

Valeurs et normes typiques

Remarque : ces valeurs sont fournies à titre indicatif uniquement et peuvent varier en fonction de normes et d'applications spécifiques.

Qu'est-ce que la finition de surface

La finition de surface, également appelée rugosité de surface, fait référence aux caractéristiques de la texture de la surface de l'arbre. Il s'agit d'une mesure des irrégularités microscopiques, des crêtes et des vallées à la surface de l'arbre.

La finition de surface est quantifiée à l'aide de divers paramètres, tels que Ra (rugosité moyenne arithmétique), Rz (hauteur maximale moyenne du profil) et Rmax (profondeur maximale de rugosité individuelle). Ces paramètres sont généralement exprimés en micromètres (μm) ou en micropouces (μin).

La finition de surface requise pour un arbre dépend de l'application spécifique et du type de garniture mécanique utilisé. En général, des finitions de surface plus lisses sont souhaitables pour les applications impliquant des garnitures mécaniques, car elles favorisent de meilleures performances d'étanchéité et réduisent l'usure des composants d'étanchéité.

Les valeurs de finition de surface courantes pour les arbres utilisés avec des joints mécaniques varient de 0,4 à 0,8 μm Ra (16 à 32 μin Ra). Cependant, certaines applications peuvent nécessiter des finitions encore plus lisses, telles que 0,2 μm Ra (8 μin Ra) ou mieux, pour garantir des performances d'étanchéité et une longévité optimales.

L'obtention de la finition de surface souhaitée nécessite des processus de fabrication d'arbre appropriés, tels que le tournage, le meulage ou le polissage, et le respect des exigences de finition de surface spécifiées lors des inspections de contrôle qualité.

Facteurs affectant la tolérance de l'arbre

Matériel

Le matériau de l'arbre a un impact direct sur la tolérance réalisable. Différents matériaux ont des propriétés d'usinabilité, de coefficients de dilatation thermique et de dureté différentes. Par exemple, les arbres en acier inoxydable peuvent être usinés avec des tolérances plus strictes que les arbres en plastique en raison de leur stabilité dimensionnelle plus élevée et de leur dilatation thermique plus faible.

Le choix du matériau influe également sur la résistance de l'arbre à l'usure, à la corrosion et à la déformation sous charge. Ces facteurs doivent être pris en compte lors de la spécification des tolérances de l'arbre pour garantir le bon fonctionnement et la longévité de la garniture mécanique.

Alignement et faux-rond de l'arbre

Un mauvais alignement ou un faux-rond excessif peut provoquer une usure inégale des faces de l'arbre et du joint, entraînant une défaillance prématurée.

L'alignement de l'arbre fait référence à la concentricité entre l'arbre et la chambre d'étanchéité. Il garantit que l'arbre est correctement centré dans le joint, minimisant ainsi les charges radiales sur les faces du joint. Un alignement correct est généralement obtenu grâce à des pratiques d'usinage et d'installation précises.

Le faux-rond, quant à lui, fait référence à la déviation de l'arbre par rapport à son axe central réel pendant la rotation. Un faux-rond excessif peut provoquer une oscillation des faces d'étanchéité, ce qui entraîne une usure et des fuites accrues. Le faux-rond peut être minimisé en garantissant la rectitude et l'équilibre de l'arbre et en soutenant les roulements.

Types d'ajustements

L'ajustement entre l'arbre et les composants du joint mécanique est un autre facteur essentiel pour maintenir la tolérance d'arbre souhaitée. Les deux principaux types d'ajustements sont les ajustements avec jeu et les ajustements avec interférence.

Ajustements de dégagement

Les ajustements avec jeu permettent de laisser un petit espace entre l'arbre et le composant correspondant, tel que le manchon d'étanchéité ou le presse-étoupe. Ce type d'ajustement s'adapte aux irrégularités mineures de l'arbre et à la dilatation thermique sans induire de contraintes excessives sur les composants.

Les ajustements avec jeu sont généralement spécifiés lorsqu'un montage et un démontage faciles sont nécessaires ou lorsque les composants de l'arbre et du joint sont fabriqués à partir de matériaux ayant des taux de dilatation thermique différents. Cependant, un jeu excessif peut entraîner un mouvement du joint et des fuites.

Ajustements d'interférence

Les ajustements serrés, également appelés ajustements serrés, impliquent un composant d'accouplement légèrement plus grand que le diamètre de l'arbre. Cela crée une connexion étroite basée sur la friction entre l'arbre et le composant.

Les ajustements serrés sont utilisés lorsqu'une connexion rigide et immobile est requise entre l'arbre et les composants du joint. Ce type d'ajustement minimise le mouvement relatif et assure la concentricité entre les pièces.

Cependant, les ajustements serrés peuvent induire des contraintes élevées dans les composants et peuvent nécessiter des procédures d'installation et de retrait spéciales. Le niveau d'interférence doit être soigneusement calculé en fonction des matériaux, des températures et des conditions de fonctionnement pour éviter d'endommager l'arbre ou les composants du joint.