Dimensionnement de chaînes à rouleaux

A quelle puissance motrice de transport les chaînes sont-elles adaptées ?

Fréquemment la puissance motrice à supporter n’est pas connue de façon précise. Or la tension de chaîne doit être calculée en tenant compte des facteurs de fonctionnement. Dans le cas d’installations avec plusieurs chaînes (et non pas de chaînes à mailles jointives) la tension maximale est à répartir entre les chaînes suivant leur nombre, mais il convient alors d’être vigilant quant à la répartition de cette tension, et le cas échéant de prendre en compte d’éventuels déséquilibres de sollicitation des chaînes.

Dans le cas d’utilisation de chaînes à rouleaux pour des convoyeurs de manutention, il convient aussi de tenir compte de la résistance au roulement (μ2) de ces rouleaux. Si les chaînes à rouleaux glissent sur les flancs de plaques, le coefficient de friction (μ1) doit alors être pris en compte aussi. Quant au dimensionnement des chaînes de transmission, la plus haute résistance à l’arrachement doit être calculée.

Des charges dynamiques s’appliquent sur les transmissions à chaînes, et dans la pratique il n’y a quasiment jamais de tension de chaîne régulière et statique.

Afin de prendre en compte les effets dynamiques sur la tension de chaîne, un facteur correctif est nécessaire. Celui-ci dépend des à-coups de charges, des conditions de fonctionnement, du type de montage de transmission, de la puissance consommée (et par exemple des cadences) ainsi que l’éventuelle nécessité d’une marche réversible.

Pour obtenir une durée de vie satisfaisante (env. 15000 heures de fonctionnement pour un allongement maximal dû à l’usure de 3%- 30mm par mètre) l’entraxe doit être au moins de 30 à 50 fois le pas de chaîne. Le remplacement doit toutefois être effectué dès 1,5 - 2 % d’usure longitudinale afin de minimiser l’usure des pignons, dont le remplacement constitue en général une opération d’envergure plus coûteuse que celle des chaînes.

Déterminer le nombre de dents de pignon, et définir la vitesse de rotation des pignons d’entraînement

Le nombre optimal de dents est de 17 à 25 dents pour des pignons de taille modérée avec une forte transmission de puissance. Dans de parfaites conditions de fonctionnement (sécurité de fonctionnement, graissage, montage) et de mise en oeuvre conforme aux paramètres que nous recommandons, les vitesses de chaîne peuvent atteindre jusqu’à 24 m/s.

Le nombre de dents de 26 à 40 est optimal pour les pignons moteurs dans le cas d’applications exigeantes avec des vitesses élevées. L’effet polygone reste négligeable ici, mais les niveaux de bruit et de vibrations doivent répondre à des exigences plus grandes. Les vitesses de chaînes peuvent aller jusqu’à 30 m/s.

Le nombre de dents des pignons est très souvent déterminé sur la base de l’espace disponible et/ou en fonction de la vitesse de chaîne nécessaire. S’il n’y a pas suffisamment de place pour ce nombre optimal de dents, des chaînes jointives avec un pas plus court et un pignon de moindre diamètre peuvent être mis en œuvre.

La vitesse de la chaîne est calculée à partir de la vitesse de rotation du pignon, du pas de chaîne et du rapport de transmission choisi.
Le facteur de brins multigrades doit alors être pris attentivement en considération  Celui-ci signifie par exemple qu’une chaîne à rouleaux duplex (à deux rouleaux) ne permet pas de doubler la puissance par rapport à une chaîne à rouleau simple (simplex) mais seulement de la multiplier par 1,7 environ, en raison d’une répartition de charge défavorable dans ce cas. Plus le nombre augmente, moins l’équilibre de répartition est favorable.

Détermination du rapport de transmission et de la vitesse de rotation du pignon moteur

Le rapport de transmission le plus économique est de 1 :5, le plus utilisé étant de 1 :7.

La tension de chaîne est calculée de la façon suivante :

F = Fk · LV% · k2

FB = F · k3

Dans le cas des chaînes de manutention à rouleaux, la formule devient la suivante:

F = Fk ·LV%· k2 ·µ(1 ou 2)

FB = F · k3

Reccomandation : la plus haute résistance à l’arrachement est à prendre en compte pour le calcul de la puissance motrice

F - tension de chaîne par chaîne  - N

Fk - tension de chaîne totale (force globale sur les chaînes) - N

FB - charge de rupture minimale - N

LV% - répartition de charge en % (cas d’application avec plusieurs chaînes), par exemple 1 chaîne soumise aux 2/3 de la tension - LV = 67% (= x0,67) - %

k2 - facteur de sécurité dynamique (facteur de service, valeur de correction)

k3 - facteur de sécurité statique (mini 7 ; facteur 10 dans le cas de transport de personnes)

µ1 -  friction (valeur de friction résistante au glissement)

µ2 - résistance en rotation (valeur de frein à la rotation)

Règles générales pour le choix du pas de chaînes (choix du type de chaîne)

Si la tension de chaîne suivant les paramètres de dimensionnement est correctement calculée, le type de chaîne à rouleaux en découle alors. Les valeurs empiriques suivantes doivent être prises en compte :

1. Chaînes simple à rouleaux : pas de chaîne plus long avec tension moyenne et faible vitesse de chaîne  

2. Chaînes multiples à rouleau : pas de chaîne plus long avec de fortes tensions de chaîne et faible vitesse de chaîne, et mieux encore avec un nombre adapté de chaînes simples le cas échéant de 2 ou davantage (pré-tendues et pré-allongées par paires).

3. Chaînes simple à rouleaux : pas court avec une tension moyenne et une vitesse de chaîne élevée

4. Chaînes multiples à rouleaux : pas court avec des tensions de chaîne élevées