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Vérification d'un ajustement serré conforme à la norme DIN 7190
Vérification de la directive FKM avec Ansys pour un assemblage par ajustement serré d'un réducteur à engrenages cylindriques

Mise en œuvre d'Ansys pour un ajustement serré d'une unité d'engrenage à pignon droit

Secteur: Construction de machines et d’installationsDiscipline: Mécanique des structures

Le fabricant de boîtes de vitesses Stiebel fournit une conception et une vérification conformes à la norme DIN 7190 pour la connexion de l'arbre et de l'engrenage en utilisant un ajustement serré dimensionné avec Ansys.

Résumé

Tâche

L'arbre et la roue dentée d'un engrenage cylindrique sont reliés par friction au moyen d'un joint à ajustement serré transversal. La norme DIN 7190 donne de précieuses indications sur la conception et le dimensionnement de ces liaisons par ajustement serré. La méthode FEM permet de tenir compte de la géométrie réelle du moyeu (roue dentée) et des distributions de pression précises.

Solution

Le process de vérification imposé par la norme DIN 7190 représente la base de départ pour le choix des cas de charge et des paramètres pour l'analyse par éléments finis avec Ansys.

Avantages clients

La combinaison entre analyse par éléments finis et réglementation permet de concevoir et de vérifier en toute sécurité les arbres et les assemblages par ajustement serré.

Détails du Projet

Tâche

L'arbre et la roue dentée d'un engrenage cylindrique sont reliés par friction au moyen d'un joint à ajustement serré transversal. La norme DIN 7190 donne de précieuses indications sur la conception et le dimensionnement de telles liaisons par ajustement serré, mais elle suppose des conditions géométriques simplifiées pour le calcul analytique. L'analyse FEM doit tenir compte de la géométrie réelle du moyeu (roue dentée) et des distributions de pression complexes. En outre, la contrainte en fond d'entaille dans les épaulements d'arbre doit être calculée en détail et évaluée en termes de résistance statique et de résistance à la fatigue au moyen de la directive FKM. 


Avantage Client

La combinaison appropriée de l'analyse FE avec les directives de la norme permet une conception et une vérification fiables pour les arbres et les assemblages par pression. Outre la conception purement élastique, la norme DIN 7190 autorise également une plastification limitée de la section transversale du moyeu, quantifiable au moyen d'une analyse FE non linéaire. 


Solution

Le chemin de la vérification tracé par la norme DIN 7190 constitue la base de départ pour le choix des cas de charge et des paramètres d'analyse pour l'analyse par éléments finis. Les scénarios suivants ont été analysés :

- Vérification de la résistance (statique et à la fatigue) de l'arbre : utilisation de la technique de sous-modèle dans ANSYS pour pouvoir saisir avec précision les détails de contrainte d'entaille pour l'évaluation FKM, quasiment avec la "fonction loupe" sur une section de maillage affinée.

- Refroidissement ou réchauffement nécessaire de l'arbre ou du moyeu pour obtenir le jeu d'assemblage requis lors du montage.

- Calcul de l'assemblage par pression : une attention particulière doit être accordée au calcul le plus précis possible des rapports de contact non linéaires dans le joint.

L'option ANSYS préférée à cet effet est le contact Pure Lagrange, qui saisit la pression de pressage dans le joint de manière extrêmement précise. L'interférence minimale résultant de l'ajustement ainsi que la rugosité et le coefficient d'adhérence du couple de frottement déterminent le niveau de cette répartition de pression. Il en résulte le couple maximal transmissible.

Images: © Stiebel


Directeur du développement technique
Dr.-Ing. Marold Moosrainer

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