Les poulies et les courroies sont les éléments indispensables d’une distribution de mouvement fluide et silencieuse entre deux arbres
Principe de la courroie dentée
Une courroie dentée (ou courroie synchrone) est un système de transmission mécanique dans lequel une courroie munie de dents s’engrène avec une poulie dentée pour transmettre un mouvement sans glissement entre deux arbres rotatifs.
Avantages et inconvénients de la courroie
Une courroie crantée est idéale si tu cherches : silence, précision, légèreté, faible entretien, haute vitesse.
Elle est moins adaptée si tu as : couple fort, environnement sale, chaleur, chocs élevés. On lui préfèrera alors la chaîne à maillons.
Les profils de courroie courants au FTC
- La courroie dentée arrondie HTD
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Cette forme de denture a été développée pour la transmission de puissance. Elle s’inscrit bien dans la poulie, permet des vitesses de rotation importantes et limite les sauts de dents. Ce profil de denture est peu adapté au transport de charge.
- Au FTC on trouvera les courroie HTD 5mm - largeur 9mm.
- La courroie dentée curviligne GT
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Plus récentes, cette forme de denture a été conçue afin d’optimiser la forme de denture HTD. Le profil a été revu pour s’inscrire idéalement dans la denture de la poulie, augmenter les vitesses de rotation et permettre une excellente précision de la transmission. Ce profil de denture est peu adapté au transport de charge, il doit être réservé à la transmission de puissance.
- Au FTC on trouvera les courroies GT2 2mm - largeur 6mm, GT2 3mm - largeur 9mm.
Remarque : les courroies GT2 sont utilisées depuis longtemps pour les imprimantes 3D. Le module de denture de 2 mm des courroies était idéal, car il y avait rarement de force d’opposition significative dans les poulies et le glissement des dents ne posait pas de problème. Pour une transmission de puissance plus élevée, le problème de glissement a été résolu en passant à un espacement de dents de 3 mm ce qui a donné la courroie GT2 3 mm. La courroie GT3 est une évolution améliorée et plus récente de la GT2, optimisée pour transmettre plus de couple et plus de puissance et conçue pour remplacer la GT2 sans changer les poulies (compatibilité descendante). La GT3 3mm peut donc remplacer avantageusement la GT2 3mm.
Performance d’une courroie
La performance d’une courroie dépend :
- De son profil :
– c’est la surface de contact par dent qui influe sur la performance.
– la HTD a été conçue pour transmettre des couples élevés et pour être robuste mais avec une transmission moins précise et plus bruyante.
– la GT2 a été conçue pour répartir la charge uniformément sur les dents pour une transmission précise et silencieuse mais avec un couple plus faible et moins de robustesse.
– la GT3 au profil optimisé allie les avantages de la HTD et de la GT2.
- De son pitch :
– le pitch est la distance entre deux dents.
– diminuer le pitch augmente la précision mais diminue le couple.
– augmenter le pitch augmente le couple mais diminue la précision.
– HTD 5mm pour un bon rapport couple/robustesse mais moins de précision : forte charge, levage.
– GT2 2mm pour une transmission précise et légère.
– la GT2 3mm pour une transmission précise avec plus de couple que la GT2 2mm.
– la GT3 3mm pour une transmission précise, un meilleur couple et plus de robustesse que la GT2 3mm.
– la GT3 5mm pour répondre à tous les besoins de nos robots
- De sa largeur :
– l’augmentation de la surface de contact augmente le couple et diminue l’usure.
– la capacité de charge et le couple augmentent approximativement de façon linéaire avec la largeur.
– exemple : en doublant la largeur on double la surface porteuse et on double le couple.
– pour nos robots on pourra choisir une largeur de 6 mm pour un couple continue sans charge et une largeur de 9 ou 10 mm pour les besoins de charge et de couple fort comme pour un élévateur ou la transmission de mouvement des roues.
- De sa tension :
– tension insuffisante : saut de dents, couple faible, imprécision.
– trop forte tension : usure rapide, surcharge mécanique, risque de rupture.
– tension correcte : couple maximal transmissible, faible jeu, longévité optimale.
– on peut ajuster la tension en choisissant une longueur précise de courroie, en ajustant la distance entre les axes ou avec un tendeur de courroie quand ce n’est pas possible.
Notre choix de courroie
Notre sélection actuelle de dentures de courroie de transmission de puissance est : 55 dents, 85 dents, 105 dents, 120 dents, 145 dents, 184 dents, 210 dents, 270 dents achetées chez REVrobotics Europe qui propose des courroies GT2 3mm - largeur 9mm adaptées à nos robots et de bonne qualité. Gobilda propose aussi un choix inintéressant de courroies GT2 2mm - largeur 6mm et HTD 5mm - largeur 9mm mais n’a pas de site en Europe.
Calculer la longueur d’une courroie en fonction de son nombre de dents du pas de sa dentition (Pitch)
Pour une courroie dentée fermée, la longueur totale se calcule très simplement :
- Longueur (mm) = Nombre de dents × Pitch (mm)
Exemple : Une courroie GT2 3mm de 85 dents aura une longueur de 85 x 3 = 255 mm
Calculateur pour le choix des poulies et de la courroie en fonction de la distance entre les arbres de transmission
On ne peut pas fabriquer une courroie sur mesure pour un prix raisonnable mais on peut facilement modéliser et imprimer la poulie de son choix avec son imprimante 3D pour à faible coût. Il faut donc avoir une sélection pertinente de courroies et adapter le nombre de dents des poulies pour obtenir une valeur proche de celle désirée pour l’entraxe.
La société de composants mécaniques SPD/SI propose un formidable calculateur pour nos modèles de transmission par courroie.
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Lien vers le calculateur : https://sdp-si.com/tools/centerdesigner/
générateur de poulie
Pour modéliser la denture de nos poulies, nous utilisons le HTD/GT2 Pulley Generator with TETRIX/goBILDA Mounting sur Onshape. Nous avons ensuite adapté les parois pour faciliter l’impression puis le hub au système REVrobotics.