Capture D'écran . 2023-05-18 À 22.03.45
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Module M08
Les principes de la mécanique
appliquée
0
Résumé de Théorie et
Module 08 : Utiliser les règles de la mécanique appliquée
Guide de travaux pratique
OFPPT/DRO 1
Résumé de Théorie et
Module 08 : Utiliser les règles de la mécanique appliquée
Guide de travaux pratique
SOMMAIRE
Page
Présentation du module
Résumé
Déterminer les types de sollicitations simples appliquées
sur des pièces mécaniques
1- : Décrire le système de forces extérieures appliquées à des 10
Pièces mécaniques
1-1 : Définition d’une action mécanique 10
1-2 : Classification des actions mécaniques 10
1-3 : Notion de forces 10
1-4 : Notions de moments 11
1-5 : Champ de l’action mécanique d’une force sur un solide 13
1-6 : Torseur associé à l’action mécanique d’une force 13
1-7 : Modélisation des actions à distance 13
1-8 : Modélisation des actions de surface 14
1-9 : Bilan des actions mécaniques 15
1-10 : F.P.S 16
2- : Identifier le type de sollicitations simple appliquées sur une 17
pièce à partir des efforts appliqués
2-1 : Introduction et hypothèse 17
2-2 : Torseur des efforts de cohésion 19
2-3 : Les sollicitations simples (traction, cisaillement, torsion, 22
Flexion, flambage)
2-4 : Identifier les caractéristiques mécanique d’un matériau 32
(Essaie de traction)
2-5 : Caractéristique de quelques matériaux 35
Déterminer le couple de serrage entre deux pièces mécaniques
3-1 : Généralités 36
3-2 : Les filetages et taraudages 38
3-3 : Décrire les paramètres liées au couple de serrage 47
3-4 : Outillages spécifique de serrage 51
Réaliser l’équilibrage statique et dynamique d’un élément
mécanique
Réalisation d’un équilibrage de roue 58
- L’équilibrage d’une roue : facteur de déséquilibrage
- Réglage, équilibrage statique et dynamique….
Mode de fonctionnement d’une équilibreuse 64
Evaluation 70
Déterminer les paramètres d’un assemblage par friction 71
- Définir l’influence des matériaux sur la friction 72
- Valeurs de cœfficient de frottement 74
- Les actions appliquées sur des surfaces de friction
Evaluation de fin de module
OFPPT/DRO 2
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Durée : 36 H
75 % : théorique
10 % : pratique
05% : évaluation
OBJECTIF OPERATIONNEL DE PREMIER NIVEAU
DE COMPORTEMENT
COMPORTEMENT ATTENDU
Pour démontrer sa compétence, le stagiaire doit faire l’étude de la résistance
des matériaux, selon les conditions, les critères et les précisions qui suivent :
CONDITIONS D’EVALUATION
Travail individuel
A partir de :
A l’aide de :
- D’une bibliographie technique de référence : documentation technique
et les manuels de réparation
- Des outils d’atelier
- Des équipements
- Matière d’œuvre
- Des illustrations
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PRESENTATION DU MODULE
Le module «Utiliser les règles de la mécanique appliquée » permet d’acquérir les savoirs,
savoir-faire et savoir être nécessaires à la maîtrise de la compétence générale : «Nécessité
de la résistance des matériaux ».
Le concept d’apprentissage repose sur une pédagogie de réussite qui favorise la motivation
du stagiaire, il s’agit donc de progresser à petits pas et de faire valider son travail.
Ce résumé de théorie et recueil de travaux pratiques est composé des éléments suivants :
Le projet synthèse faisant état de ce que le stagiaire devra savoir-faire à la fin des
apprentissages réalisés dans ce module, est présenté en début du document afin de bien se
situer. La compréhension univoque du projet synthèse est essentielle à l’orientation des
apprentissages.
Les objectifs de premier niveau (les précisions sur le comportement attendu) sont marqués
d’un préfixe alphabétique alors les objectifs de second niveau (les préalables) sont identifiés
par un préfixe numérique.
Viennent ensuite, le résumé de théorie et le guide de travaux pratiques à réaliser pour chacun
des objectifs du module suivis de l’évaluation de fin de module.
OFPPT/DRO 6
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Un ensemble de corps étant défini (isolement), on distingue les actions mécaniques extérieures des
actions mécaniques intérieures à cet ensemble.
.
Soient trois solides S1, S2 et S3.
Soit E l'ensemble constitué par les corps S1 et S2 : E={ S1, S2 }.
Une force s’applique en un point. L’action mécanique exercée par une force sur une pièce dépend de :
• l’intensité de la force,
• la direction de la force,
• du sens de la force.
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Ce vecteur moment M A (F) sera représenté par une double flèche. Il possède les caractéristiques
suivantes :
- Une origine : Le point A
- Une direction : perpendiculaire au plan formé par les vecteurs AM et F .
- Un sens : Le trièdre (AM, F, MA (F)) est direct.
1-4-2 - Application
aux problèmes Plans
La longueur d sera affectée d’un signe plus (+) si la force tend à faire tourner le système dans le sens
positif, du signe moins (–) dans le cas contraire. C’est donc une grandeur algébrique
Finalement MB (F) MA (F) BA F
Cette relation est fondamentale
OFPPT/DRO 9
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1– 5 : Champ de l’action mécanique d’une force sur un solide
L’action mécanique sur un solide 1 exercée par une force £A(ext1) appliquée en un point A de ce solide,
se modélise en un point B quelconque par deux champs :
- un champ uniforme défini par £R(ext1) = £A(ext1)appelé Résultante générale.
- un champ de moment défini en tout point B par :
_MB (£A(ext1) )= _BA x £A(ext1) appelé Moment résultant
Pour définir complètement une A.M. nous avons donc besoin des vecteurs R(ext1) et _MB (£A(ext1) ).
L’ensemble des deux vecteurs £R(ext1) et _MB (£A(ext1) ), définis en tout point B, est appelé torseur
associé à l’action mécanique relative à la force £A(ext1).
Composantes de la
Il est noté : résultante
Composantes du moment
résultant
X L
{©(ext1)} = R (ext 1) = Y M
Point de réduction
MB(ext 1) Z
B, R N Repère de
B, R
projection
Remarques :
Le point B n’est pas nécessairement un point appartenant au solide 1 ;
£R(ext1) et _MB (ext1) sont appelés éléments de réduction du torseur {©(ext1)} ;
Definition
L’action mécanique de 1 sur 2 est dite « à distance », si elle ne résulte pas d’une liaison mécanique entre
1 et 2.
En un point quelconque A :
n
R (pes S)
pi P
{©(pesS)} = n
i 1
MG(pes S)
(AMi pi )
i 1 A, R
Au centre de gravité G :
OFPPT/DRO 10
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{©(pesS)} = R (pes S) P
MG(pes S) 0
G, R
£
F1/2
2 2
df1/2 A
1 1
L’action mécanique de contact surfacique est modélisable par un vecteur £F1/2 tel que :
Point d’application : A ;
Direction : perpendiculaire au plan tangent commun ;
Sens : de 1 vers 2
Intensité : ||£F1/2|| = Σ df1/2
► Action mécanique due à la pression d’un fluide sur une surface plane
Les actions mécaniques de contact d’un fluide sur une surface plane (S) peuvent se modéliser par un
torseur d’action mécanique au centre G de la surface (S) tel que :
{©(fluideS)} = R (f S) p.S.x
(pression p)
MG(f S) 0 G
x G £
R(fluideS)
avec :
p : pression du fluide, exercée sur la
surface (S). Cette pression est
supposée uniforme ;
S : aire de (S) ;
fluide (S) x : normale extérieure à la paroi.
Exemple :
Tableau récapitulatif :
Force Point Direction Sens Intensité
d’application
£Asol/1 A Verticale ?
£Bsol/1 B Verticale ?
£P G Verticale 12 000 N
► Résolution analytique
Lorsque l’étude fournit au moins autant d’équations que d’inconnues, la résolution mathématique de ce
système d’équations est appelée résolution analytique. Elle permet de déterminer jusqu’à 6 inconnues.
► Résolution graphique
Dans le cas particulier où les forces sont coplanaires (= appartiennent toutes à un même plan), on peut
envisager une résolution graphique du problème.
On trace alors un dynamique, qui représente à une échelle donnée les différentes forces. En statique, les
forces mises bout à bout forment un polygone fermé. On dit que « le dynamique est fermé ».
Exemple :
Point
Force Direction Sens Intensité Point de départ
d’application £
F1
£
F1 I à 45° 100 N
£
F2 J 120 N
£
F3 K ? ? ? £
F2
Echelle : 1 mm 2 N £
F3
OFPPT/DRO 12
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T (e e) 0 ne veut pas dire nécessairement équilibre. (exemple : un ensemble de
solides dynamiquement équilibrés en mouvement de rotation uniforme)
OFPPT/DRO 13
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2- 1 : Introduction et hypothèse :
Ces études permettent de choisir le matériau et les dimensions d'une pièce mécanique en fonction
des conditions de déformation et de résistance requises.
■ Hypothèses
▬ Le matériau
Continuité : la matière est supposée continue car son aspect moléculaire est trop "fin"
pour l'étude qui nous intéresse.
Homogénéité : on supposera que tous les éléments de la matière, aussi petits soient ils,
sont identiques.
(hypothèse non applicable pour le béton ou le bois)
Isotropie : on supposera qu'en tout point et dans toutes les directions, la matière a les
mêmes propriétés mécaniques.
(hypothèse non applicable pour le bois ou les matériaux composites)
▬ La disposition de la matière
La RDM étudie des pièces dont les formes sont relativement simples. Ces pièces sont
désignées sous le terme de « poutres ».
Poutre : on appelle poutre (voir fig.) un solide engendré par une surface plane (S) dont
le centre de surface G décrit une courbe plane (C) appelée ligne moyenne.
(S) G
Plan de symétrie : les forces extérieures seront situées dans le plan de symétrie de la
poutre ou alors disposées symétriquement par rapport à ce plan.
Types d'actions mécaniques extérieures : deux types d'actions mécaniques peuvent
s'exercer sur la poutre (voir fig.)
:
charges concentrées ( F1 ou moment MC )
charges réparties p sur DE. (exprimées en N/m).
Mc
F1
A D E
C B
OFPPT/DRO 15
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Les déformations étant petites devant les dimensions de la poutre, les actions s'exerçant sur celle-ci
seront calculées à partir du principe fondamental de la
statique.
Les supports des forces seront eux considérés comme
O A constants.
A'
fig.3
▬ Les déformations
fig.4
▬ Définition
Soit une poutre (E) en équilibre sous l'action de n actions extérieures. On associe à cette poutre
un repère R (x,y,z) dont l'axe x coïncide avec la ligne moyenne de la poutre.
Coupons la poutre (E) par un plan (P) orthogonal à sa ligne moyenne, situé à l'abscisse x.
On définit ainsi deux portions de poutre (E1) et (E2).
Y
x
G X
Z E1 E2
OFPPT/DRO 16
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On en déduit :
E 2 E1 E E1 E E 2
E 2 E1 est le torseur qui traduit l'action de contact de (E2) sur (E1).
Cette action est due aux efforts de cohésion qui permettent à la poutre de ne pas se
"disloquer" sous l'effet d'actions extérieures.
La RDM vise en particulier à vérifier qu'en aucun point de la poutre les efforts de cohésion à
"transmettre" ne soient supérieurs aux capacités du matériau.
On note :
♣ La résultante
Ty N
R
R Ty
Tz
G R
N
Tz
OFPPT/DRO 17
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♣ Le moment résultant
Mt
soit : MG Mfy
R
Mfz
Toutes ces composantes N, Ty, Tz, MT, Mfy et Mfz dépendent de la position de la
section droite (x).
On peut donc représenter leurs évolutions à l’aide de diagrammes.
♣ Les sollicitations
Suivant les éléments de réduction non- nuls du torseur de cohésion (N, Ty, Tz, MT, Mfy et Mfz )
on peut alors identifier le type de sollicitation que subit la poutre, à savoir :
Composantes Sollicitation
N >0 Extension (traction)
<0 Compression
Ty Cisaillement
Tz
Mt Torsion
Mfy Flexion
Mfz
Lorsque l’on a une seule de ces sollicitations on parle de sollicitation simple, sinon on a un
problème de sollicitations composées.
OFPPT/DRO 18
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◙ Traction
► Définitions
N 0
Une poutre est sollicitée en traction lorsque le torseur de cohésion s’écrit: Coh 0 0.
0
G 0
-£F Lm £F
A B
-£F Lm £N
A G
Section S
►Contrainte normale
► Condition de résistance
Soient : Re la résistance élastique du matériau (en Mpa) ;
s un coefficient de sécurité (s>1);
Re
Rpe la résistance pratique à l’extension, avec R pe ;
s
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► Déformation
Soient :
L0 : longueur initiale de la poutre (en mm)
L : longueur de la poutre après déformation (en mm)
L = L- L0 : Allongement de la poutre (en mm)
@ : Allongement relatif de la poutre (sans unité)
L
L0
OFPPT/DRO 20
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Loin du perçage, la contrainte normale vaut 4,15 10-3 MPa. Par contre, à proximité de ce même
perçage (zone rouge) la contrainte normale grimpe à 9,138 10-3 MPa, soit une peu plus du double
de la valeur précédente.
N
no min ale
d'où maxi K t . no min ale
S
Condition de résistance: maxi Rpe
d 64
0,64
D 100
K t 2,1
r 2.r 10
0,278
t D d 100 64
4 5000
no min ale 1,55 daN / mm 2
642
max i K t no min ale 2,1 1,55 3,26 daN / mm 2
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◙ Cisaillement
► Définition
Une poutre est sollicitée en cisaillement lorsque le torseur de cohésion
0 0 Section S
s’écrit : Coh Ty 0.
T 0 +
G z G
Dans nos problèmes, nous aurons souvent soit Ty=0 ou soit Tz=0. £T
► Constraints de cisaillement
► Condition derésistance
Soient : Reg la résistance élastique au cisaillement du matériau (en Mpa) ;
s un coefficient de sécurité ;
Reg
©adm = Rpg la résistance pratique au cisaillement, avec adm Rpg ;
s
OFPPT/DRO 22
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◙ Torsion simple
► Définition
0 M t
Une poutre est sollicitée en torsion simple lorsque le torseur de cohésion s’écrit : Coh 0 0 .
0
G 0
Soit : angle unitaire de torsion en rad/mm.
L
GM =
y © : Contrainte tangentielle en N/mm2
© = G.. G : module d’élasticité transversale en Mpa
M : Angle unitaire de torsion en rad/mm
maxi : Rayon GM en mm
z G Mt : Moment de torsion en N.mm
maxi G : module d’élasticité transversale en Mpa
Mt = G..I0
(S)
: Angle unitaire de torsion en rad/mm
I0 : moment quadratique par rapport au point G en mm4
Mt
d’où :
I0
► Condition de résistance
Soient : Reg la résistance élastique au cisaillement du matériau (en Mpa) ;
s un coefficient de sécurité ;
R
Rpg la résistance pratique au cisaillement, avec Rpg eg ;
s
©maxRpg
OFPPT/DRO 23
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► Déformation
◙ Flexion pure
► Définition
► Constraints normales
: Contrainte normale en Mpa
M fz Y : ordonnée du barycentre de la section en mm
Äfz : Moment de flexion en N.mm
I Gz IGz : moment quadratique de la section en mm4
y
► Condition de résistance
Soient : Re la résistance élastique à l’extension du matériau (en Mpa) ;
s un coefficient de sécurité ;
R
Rpe la résistance pratique à l’extension, avec R pe e ;
s
max Rpe
◙ Flambage
Le flambage est la tendance qu'a un matériau soumis à une force de compression longitudinale à fléchir,
et donc à se déformer dans une direction perpendiculaire à la force appliquée.
Le terme flambement (utilisé en Génie Civil) est synonyme de flambage.
OFPPT/DRO 24
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Dans le domaine de la résistance des matériaux, le flambage est la tendance qu'a une poutre sollicitée en
compression longitudinale à fléchir, et donc à se déformer dans une direction perpendiculaire à la force
appliquée.
Prenez par exemple une règle de plastique flexible. Si vous tenez cette règle par les extrémités et tirez, la
force que vous exercez devra produire dans la règle des contraintes égales à la résistance mécanique à la
traction du plastique qui la compose avant qu'elle ne se rompe, ce qui ne risque pas d'arriver. Par contre,
si vous tenez cette règle entre les paumes de vos mains et poussez, celle-ci, au lieu de prendre la
sollicitation gentiment de manière longitudinale, finira par plier et se brisera facilement (si tel est
réellement votre objectif). C'est ce phénomène que l'on nomme le flambage.
Le flambage se produit d'autant plus facilement que la poutre est longue et de faible section. La tendance
au flambage dépend aussi du type d'attache de la poutre. Même si le terme poutre est employé ici,
certaines hypothèses de la théorie des poutres (hypothèse des petits déplacements) doivent être
abandonnées pour que le modèle fournisse le résultat attendu.
Ainsi, la charge critique à partir de laquelle il y a risque de rupture par flambage peut être calculée par la
formule d'Euler:
Où
E est le module d'Young du matériau ;
I est le moment quadratique de la poutre ;
L est la longueur de la poutre ;
K est un coefficient déterminé par les conditions aux limites.
OFPPT/DRO 25
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Une expérience de démonstration des modes de flambage d'Euler. Cette expérience montre comment les
conditions limites (rotule, encastrée, libre) influent la charge critique d'une poutre fine (dans cette
expérience, toutes les poutres sont identiques à leurs conditions aux limites près)
Le produit KL représente la longueur équivalente pour une poutre rotulée- rotulée. Il s'agit de la distance
séparant deux points d'inflexions de la poutre. Ainsi, pour une poutre roulée aux deux bouts, le coefficient
K vaut 1 alors que :
Ce problème est sérieusement considéré dans les cas du dimensionnement de piliers en Génie Civil et de
bielles en mécanique, éléments nécessairement de longueur conséquente et soumis à la compression.
◙ Compression
► Définition
Une poutre est sollicitée à la compression simple lorsqu'elle est soumise à deux forces
directement opposées, appliquées au centre de surface des sections extrêmes et qui tendent
à la raccourcir.
B B
A A
y
R
(S)
A R
A x
N 0
Cohésion 0 0 avec N < 0
0
0 ( x , y ,z )
G
OFPPT/DRO 26
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► Essai de compression
Une éprouvette semblable à celle utilisée pour l'essai d'extension en acier est
sollicitée à la compression par une machine d'essai.
F (N )
O
l (m m )
Zone OA : c'est la zone des déformations élastiques. Si l'on réduit la valeur de F jusqu'à une
valeur nulle, l'éprouvette retrouve sa longueur initiale.
Dans cette zone, l'allongement est proportionnel à l'effort de compression.
Des essais effectués avec des éprouvettes de dimensions différentes permettent de constater
que pour un même matériau, l'allongement unitaire( l/l0) est proportionnel à l'effort unitaire
(F/S0).
Les sections droites et planes restent droites et planes pendant l'essai.
Zone AB : c'est la zone des déformations permanentes. Si l'on réduit la valeur de F jusqu'à une
valeur nulle, l'éprouvette ne retrouve pas sa longueur initiale.
► Déformations élastiques
La propriété constatée ci-dessus a permis pour différents matériaux d'établir
la relation :
F l
E Avec l < 0
S l
Pour les aciers, le module d'élasticité longitudinal E est le même en
compression qu'en extension.
► Contraintes
OFPPT/DRO 27
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► Loi de HOOKE
N F l
Nous avons déjà vu que et que E , on peut en déduire que :
S S l
l
E E .
l
l
Est le raccourcissement élastique unitaire suivant x, il généralement noté
l
► Condition de résistance
Pour des raisons de sécurité, la contrainte normale doit rester inférieure à une valeur
limite appelée contrainte pratique à l'extension pe.
On a :
e
pe
s
s est un coefficient de sécurité qui varie de 1,1 à 10 selon les domaines
d'application.
N
S
ré elle pe
OFPPT/DRO 28
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Fe en N
F
* Résistance Elastique Re e S0 en mm 2
S0 R en MPa
e
Fr
* Résistance à la rupture Rr
S0
L L0 L
L L
Lu L0
* pour cent A%
Allongement 100 Lu : Longeur ultime après rupture
L0
OFPPT/DRO 30
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L'exploitation d'une courbe de traction nous permet d'obtenir les valeurs suivantes des caractéristiques
mécaniques d'un matériau :
L'allongement à la rupture A : c'est une mesure de ductilité car il est nul pour les matériaux fragiles.
Afin de pouvoir utiliser les courbes de traction brutes, on doit les modifier de façon que les résultats
obtenus ne soient fonction que du matériau étudié et non de la géométrie de l'éprouvette.
On définit ainsi :
la contrainte : σ = F / S0
unité : Pa
la déformation : ε= Δ l / l0
OFPPT/DRO 31
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Fontes
Nuances Rr (MPa) Re (MPa) E (MPa)
EN GJL 200 (FGL 200) 200 130 100000
EN GJL 400 (FGL 400) 400 260 140000
EN GJS 500-7 (FGS 500-7) 500 320 168000
EN GJS 900-2 (FGS 900-2) 900 600 170000
EN GJMW 250-10 (MB 400-10) 400 220 170000
EN GJMB 350-10 (MN 350-10) 350 230 170000
EN GJMB 650-3 (MN 650-3) 650 430 170000
OFPPT/DRO 32
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OFPPT/DRO 33
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Généralités
Lors de la mise en place d'une vis d'assemblage, il est primordial d'appliquer un couple de serrage. Ce
couple de serrage sert d'une part à mettre en tension la vis (le boulon est un assemblage précontraint) pour
tenir les éléments en contact, d'autre part à compenser les efforts additionnels éventuels dus à des chocs,
des vibrations, la pression, les variations thermiques, l'hygrométrique, que sais-je.
L'utilisation d'une clé dynamométrique est recommandée pour assurer la qualité du serrage, ni trop, ni
trop peu. Il est important de déterminer le couple de serrage par calcul. Les fabricants donnent des tables
d'application pour les vis et raccords les plus courants. Ce moyen est rapide et suffit dans la plupart des
cas. N'oublier pas de tenir compte de l'état de surface et de lubrification du couple vis- écrou.
Cette formule semi- empirique relie le couple de serrage à la précontrainte dans une vis.
Avec
F : Tension de la vis
C : Couple de Serrage
P : Pas de la vis
Rh : Rayon moyen sous tête (Head)
μh : frottement sous tête
Rt : Rayon moyen du filetage (Thread)
μt : frottement du filetage
Le coefficient 1.166 est donné pour une vis ISO
Détermination simplifiée
Mais pour montages particuliers, c'est l'empirisme le plus
total Pour ces autres cas, voici une approximation assez
Coupe de situation
Lors de la mise en tension de la vis, trois éléments
constituent le couple de serrage.
1. Le frottement du filetage
2. Le frottement de la tête de vis (ou de l'écrou)
3. La réaction à la tension induite par l'inclinaison du
pas.
4. Nous ne tiendrons pas compte de la torsion de la
partie filetée non en prise, de l'étirement différentiel
le long du filetage en prise, ...
OFPPT/DRO 34
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Formules :
1. F1 = Tension * µ * Ø.Moyen.Appui
2. F2 = Tension * µ * Ø.Moyen.Filetage
3. F3 = Tension * Ø.Moyen.Filetage * tan(alpha)
4. Couple de serrage = (F1+F2+F3)/2
Avec :
Tension = Effort à compenser pour une vis (bien tout compter)
Ø.Moyen.Appui = Diamètre moyen la surface frottante
alpha = angle du pas, soit Tan^-1(Pas/(PI*Øextérieur_vis))
Ø.Moyen.Filetage = Diamètre moyen du filetage (et pas le diamètre sur flan) =
(Ø.Extérieur.Vis+Ø.Intérieur.Ecrou)/2
µ = Coefficient de frottement (pour chaque surface) pour lequel il est admis ;
OFPPT/DRO 35
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Guide de travaux pratique
1-Objectifs.
En construction mécanique, ces éléments peuvent se rencontrer sous différentes formes comme par
exemple :
- une vis d’assemblage ou de pression ;
- un goujon ;
- un écrou ;
- une tige filetée.
3-Le pas :
Il correspond à la distance mesurée entre deux points homologues de deux filets consécutifs.
Ce profil a pour base un triangle équilatéral. Il peut être au pas normal ou pas fin.
OFPPT/DRO 36
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Guide de travaux pratique
Désignation
OFPPT/DRO 37
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OFPPT/DRO 38
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5- Le taraudage manuel.
Le taraudage à la main se pratique en général, sur des pièces unitaire ou dans le cadre
d’opérations de maintenance.
Cette opération consiste à pratiquer, à l’aide d’un outil de forme appelé « taraud », un filet
normalisé dans un trou percé à un diamètre prédéterminé.
Dans ce trou ainsi formé, appelé « taraudage » ou « filetage intérieur » vient se loger un
élément fileté ou vis.
Formule à appliquer :
Le pas (rappel)
Il se définit comme étant la distance entre deux filets consécutifs.
OFPPT/DRO 39
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Taraud DN P L If A
nominal mm mm mm mm
3x50 T2 3 0.50 48 11 2.5
4x70 T2 4 0.70 53 13 3.15
5x80 T2 5 0.80 58 16 4
6x100 T2 6 1.00 66 19 5
7x100 T2 7 1.00 66 19 5.6
8x125 T2 8 1.25 72 22 6.3
9x125 T2 9 1.25 72 22 7.1
10x150 T2 10 1.50 80 24 8
12x175 T2 12 1.75 89 29 7.1
14x200 T2 14 2.00 95 30 9
16x200 T2 16 2.50 102 30 10
18x250 T2 18 2.50 112 32 11.2
20 2.50 112 37 11.2
Mode opératoire
OFPPT/DRO 40
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Remarque
Sur les trous non débouchant, repérer la profondeur à tarauder pour ne pas casser le taraud
dans le trou.
LE FILETAGE MANUEL
Le filetage à la main se pratique sur des pièces unitaires ou dans le cadre d’opérations de
maintenance. Cette opération consiste à pratiquer, à l’aide d’un outil de forme appelé
« filière », un sillon hélicoïdal, de forme normalisée, sur une tige ou un axe cylindrique.
Ce type de filière est à éviter pour le filetage sur de gros diamètres. Elle permet, par
contre, d’effectuer des travaux de retouche.
Le réglage du diamètre est obtenu par une vis conique. Elle se monte dans un porte-filière.
Une vis pointeau permet d’obtenir l’arrêt en rotation de la filière.
OFPPT/DRO 41
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Forme commerciale
Ces filières en acier rapide HSS AU CHROMEVANADIUM 5234 da N/ mm²) sont commercialisées
dans une plage de dimensions décrites dans le tableau ci-contre (figure 8).
DN P Diamètre e h
nominal mm mm mm mm
3x50 3 0.50 25.4 8 3.5
4x70 4 0.70 25.4 8 3.5
5x80 5 0.80 25.4 8 3.5
6x100 6 1.00 25.4 9 3.5
7x100 7 1.25 25.4 9 3.5
8x125 8 1.25 25.4 9 3.5
9x125 9 1.25 25.4 9 3.5
10x150 1 1.50 38.1 13 6
12x175 12 1.75 38.1 13 6
14x200 14 2.00 38.1 13 6
16x200 16 2.00 38.1 13 6
18x250 18 2.50 38.1 15 8
OFPPT/DRO 42
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Méthode de filetage
Pour obtenir un filetage de qualité, certaines règles sont à respecter :
- Vérifier le diamètre nominal de la pièce à fileter
- Exécuter un chanfrein d’entrée sur celle-ci
- Engager la filière sur la pièce en tournant et en vérifiant la perpendicularité
- Lubrifier
- Ne pas oublier de revenir en arrière (filières ronde et LC)
Remarque : afin d’éviter toute blessure, il ne faut jamais passer les doigts sur un filetage.
Contrôle : les filetages se contrôlent par comparaison avec un filetage référence (valeur ou
pas).
Après utilisation :
- Démonter la filière du porte- filière ;
- Nettoyer celle-ci avec un pinceau ;
- Replacer les éléments dans le coffret.
OFPPT/DRO 43
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Se mesure en Nm ou en m.daN anciennement en m.kg. C'est l'effort qu'il faut appliquer au bout d'une
barre d'un mètre de long tournant avec le vilebrequin pour faire caler le moteur.
Chaque vis ou écrou du moteur doit être serré en respectant le couple de serrage stipulé dans la revue
technique
1- Notion de couple:
Notre opérateur souhaite desserrer la vis bloquée z
installée sur la jante. Après avoir utilisé le premier
modèle de clé sans grande réussite, il préfère utiliser y
un modèle de type « croix ». Il pose ses mains en A et
en B et exerce deux forces FA et FB telles que :
FA FB F F.z
Un rapide calcul lui donne les moments par rapport au
point O de ces deux forces:
FA F
L L B
M O (FA ) F. .y et M O (FB ) F. .y O
2 2 O F x
Le bilan des A.M. exercées par l’utilisateur sur la A
croix est composé : FB F
L
L
• d’une résultante des forces :
2 2
FU FA FB F.z F.z 0
• d’un moment résultant par rapport au pointO :
MO (FU ) MO (FA ) MO (FB ) F.L.y
La résultante de ces deux forces est nulle. Par contre, cesmêmes deux forces
génèrent un moment que
l’on appellera : un Couple.
Les matériaux sont caractérisés au travers d'essais mécaniques (traction, résilience, dureté,...).
L'essai de traction est réalisé en "tirant" sur une éprouvette calibrée jusqu'à rupture et met en évidence le
comportement macroscopique de la matière.
OFPPT/DRO 44
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Deformation élastique → plastique → rupture
L'effort fourni par le banc d'essai et la déformation de l'éprouvette sont enregistrés. Le diagramme suivant
illustre les résultats obtenus sur une éprouvette en acier. Avec d'autres matériaux les résultats seraient
analogues.
La courbe présente d'abord une partie linéaire (ligne verte). Si l'effort est relâché avant de sortir de cette
zone, l'éprouvette reprend sa forme initiale, c'est le domaine élastique.
L'effort augmentant encore, l'éprouvette s'allonge rapidement (ligne rouge) jusqu'à rupture. On se trouve
dans le domaine plastique.
Si l'effort est relâché avant rupture, l'éprouvette conserve une déformation permanente; il y a déplacement
du domaine élastique.
La contrainte vue par le matériau est définie par le rapport entre l'effort appliqué et la section de
l'éprouvette.
OFPPT/DRO 45
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Le premier chiffre renseigne sur la résistance à la rupture alors que le produit des 2 (leur multiplication)
donne la limite élastique.
Pour une vis de classe 12.9:
12 x 100 → la limite de rupture Rm vaut au moins 1200 MPa,
12 x 9 x 10 → la limite élastique Re0.2 est supérieure à 1080 MPa.
Dans les classes courantes, on obtient :
Dureté
Rm Re Allongement Résilience KU
Classe Vickers
(MPa) (MPa) % (Joules)
HV min
3.6 300 180 95 25
4.6 400 240 120 22
4.8 400 320 130 16
5.6 500 300 155 20
5.8 500 400 160 10
6.8 600 480 190 8
8.8 800 640 250 12 30
9.8 900 720 290 10 25
10.9 1000 900 320 9 20
12.9 1200 1080 385 8 15
14.9 1400 1260
Selon ISO898 et NFE25-030
Noter la perte de résilience (→ augmentation du risque de rupture en cas de choc à basse
température) avec l'élévation delà résistance. Sauf précautions particulières, il vaut mieux en
pratique ne pas dépasser la classe 10.9.
!! Au delà de 10.9, le matériau est susceptible au phénomène de fragilisation par présence
d'hydrogène, conséquence d'un mauvais dégazage après traitement de dépôt électrolytique [voir
exemple: rupture d'une vis zinguée . Il y a un risque de rupture spontanée après serrage si le
process de fabrication n'est pas maîtrisé!!
Comment déterminer le serrage?
Notez le code inscrit sur votre vis.
Pour une meilleure résistance à la corrosion ou lorsque l'aspect visuel est important, on peut se
tourner vers l'Inox (si on est riche) voire le Titane (si on est très riche).
Visserie Inox
Au sein des aciers Inox plusieurs nuances matière sont distinguées. Elles sont caractérisées par leur état
métallurgique qui procure une plus ou pour moins grande résistance à la corrosion, aux acides, aux
sollicitations mécaniques...
OFPPT/DRO 46
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Exemple : l'inox A4-70 est un inox de type auténitique avec une limite élastique de 450 MPa et une
résistance à la rupture de 700 MPa.
Titane
Encore plus beau et plus cher...
Il existe de nombreuses nuances (grade 1 à 34) de titane ou d'alliage. Les grades 1 à 4 ne sont pas alliés.
Nuance Rm (MPa) Re (MPa) A%
Grade 1 240 170 24%
Grade 2 345 275 20%
Grade 3 450 380 18%
Grade 4 550 483 15%
Grade 5 895 828 10%
Selon ASTM B265
Comme pour l'acier et les inox, plus la résistance est élevée plus l'écart relatif entre limite élastique et
résistance à la rupture se réduit, signe de fragilité croissante.
Visserie aluminium
L'aluminium n'a pas la résistance de l'acier et présente, de ce point de vue, moins d'intérêt. Cependant, si
vous chassez les gr sans avoir besoin d'un effort de serrage important...
Application particulière : lorsque les écarts de dilatation thermique entre matériaux sont importants,
utiliser des vis aluminium permet de conserver une tension constante malgré les variations de
température, comme dans le cas du serrage de blocs moteur performants : à réserver aux spécialistes.
OFPPT/DRO 47
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Nylon
"Nylon" est une dénomination pour le polyamide dont plusieurs variantes sont à distinguer (liste non
exhaustive) :
Comme beaucoup de matières plastiques, le polyamide est sujet au phénomène de reprise d'humidité :
gonflement et variation de volume de quelques % selon les conditions d'ambiance; y penser.
OFPPT/DRO 48
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DRS
600 26 113 14.5 41 1.3
6
DRS
1'250 38 116 19.0 57 1.7
10
DRS
2'000 48 160 22.0 68 2.1
20
DRS
2'200 48 162 25.0 68 2.3
22
DRS
5'000 54 182 30.0 90 4.1
50
DRS
8,300 60 220 40.0 118 6.8
83
DRS
14'000 70 224 45.0 127 9.6
140
DRS
18'300 76 244 50.0 141 11.7
183
OFPPT/DRO 49
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Guide de travaux pratique
SE-
VE 3/4" 3/4" 14 8
SW14
SE-
VE 1" 1" 17 10
SW17
SE-
VE 1 1/2" 1 1/2" 19 13
SW19
SE-
VE 2 1/2" 2 1/2" 22 15
SW22
SE-
VE 3 1/2" 3 1/2" 24 18
SW24
SE-
27 19
SW27
SE-
32 24
SW32
Hex D H T
Photo Type
mm mm mm mm
KSE-
22 37 22 14
SW22
KSW-
24 39 24 16
SW24
KSE-
27 46 30 18
SW27
KSE-
30 49 32 20
SW30
KSW-
32 52 34 22
SW32
KSE-
36 57 36 24
SW36
KSE-
41 63 39 27
SW41
KSE-
46 76 44 30
SW46
KSE-
50 81 47 33
SW50
KSE-
55 87 50 36
SW55
KSE-
60 93 53 39
SW60
KSE-
65 100 56 42
SW65
OFPPT/DRO 50
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Guide de travaux pratique
KSE-
70 106 59 45
SW70
KSE-
75 112 62 48
SW75
KSE-
80 118 66 52
SW80
KSE-
85 125 70 56
SW85
KSE-
90 131 74 60
SW90
KSE-
95 142 78 64
SW95
KSE-
100 149 82 68
SW100
KSE-
105 155 86 72
SW105
KSE-
110 162 90 76
SW110
KSE-
115 169 94 80
SW115
DKS 12
1'250 31.5 110 24 30 1.3
SW-30
DKS 12
1'250 31.5 110 28 36 1.4
SW-36
DKS 20
2'000 34 145 28 36 1.5
SW-36
DKS 20
2'000 34 145 35 46 1.8
SW-46
DKS 45
4'500 44 160 38 46 3.4
SW-46
DKS 45
4'500 44 160 42 55 3.6
SW-55
DKS 45
4'500 44 160 48 65 3.8
SW-65
DKS 45
4'500 44 210 56 75 4.1
SW-75
DKS 45
4'500 44 210 70 95 4.3
SW-95
DKS 75
7'500 46 195 48 65 5.2
SW-65
DKS 75 7'500 46 195 56 75 5.5
OFPPT/DRO 51
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Guide de travaux pratique
SW-75
DKS 75
7'500 46 195 62 85 5.9
SW-85
DKS125
12'500 56 190 48 60 6.8
SW-60
DKS125
12'500 56 190 56 75 7.3
SW-75
DKS125
12'500 56 200 70 95 7.7
SW-95
DKS165
16'500 62 210 70 95 11.2
SW-95
DKS165
16'500 62 210 78 105 12.0
SW-105
DKS165
16'500 62 245 86 115 13.5
SW-115
DKS165
16'500 62 235 100 135 14.5
SW-135
DKS250
25'000 76 238 70 95 13.3
SW-95
DKS250
25'000 76 238 78 105 15.2
SW-105
DKS250
25'000 76 238 88 115 16.8
SW-115
DKS330
33'000 78 265 88 115 19.5
SW-115
DKS330
33'000 78 265 100 135 21.5
SW-135
DKS400
40'000 86 285 100 135 22.0
SW-135
DKS400
40'000 86 285 112 145 25.0
SW-145
DKS600
60'000 96 325 112 145 35.0
SW-145
DKS600
60'000 96 325 125 165 37.0
SW-165
DKS700
70'000 130 365 130 180 62.0
SW-180
DKS900
90'000 135 380 150 210 80.0
SW-210
DKS1300
130'000 150 450 168 210 95.0
SW-210
OFPPT/DRO 52
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Adaptateurs pour Clés de serrage dynamométrique hydraulique ITH
Type DKS
Photo Photo Photo Photo
Couple
Long. Poids
Photo Type max. couple régnant min. Entr. carré
mm kg
Nm
1/2"
EDS--40 400 50 366 5.0
3/4"
EDS--75 750 100 3/4" 373 5.8
EDS--150 1500 150 1" 397 6.7
EDS--250 2500 250 1" 424 7.7
EDS--400 4000 300 1 1/2" 447 8.9
OFPPT/DRO 53
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Guide de travaux pratique
OFPPT/DRO 54
Résumé de Théorie et
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L'Equilibrage
Technologie
Les facteurs de déséquilibrage d'une roue
LE VOILE DE LA ROUE
LES BALOURDS
DESEQUILIBRE STATIQUE
DESEQUILIBRAGE DYNAMIQUE
Le réglage
PRINCIPE DE REGLAGE
- Les causes de déséquilibrage d'une roue peuvent provenir de la combinaison de plusieurs facteurs : Le
défaut de centrage du pneumatique sur la jante ou faux rond.
Le voile de la roue.
Les irrégularités de répartition des masses autour de l'axe de rotation ou balourd.
Le faux- rond.
Le voile de la roue
Le voile de la roue est la déformation latérale de la jante par rapport au plan d'appui de la roue sur le
moyeu.
Son contrôle s'effectue suivant la même méthode que pour le faux rond.
OFPPT/DRO 55
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L'effet gyroscopique et l'effet de "shimmy"
Si l'on maintient la fusée d'une roue qui tourne et si l'on déplace celle-ci dans son plan on ne perçoit pas
de réaction. Par contre si on la déplace dans un plan faisant un angle quelconque avec son propre plan, les
mains ressentent et supportent des réactions d'autant plus grandes que la roue tourne plus vite et que la
vitesse angulaire du déplacement du plan de la roue est plus grande. Si l'on applique une force F en un
point A de l'axe de rotation OO' d'une toupie tournant autour de son axe, la rotation de celle-ci tend à
devenir parallèle, et de même sens, à la rotation que produirait la force F si la toupie n'avait pas de
rotation propre. Dans le cas de la figure la toupie tend à devenir parallèle au plan. Si on applique au cadre
dans laquelle est montée une toupie, une vitesse de rotation w2, on désigne par wl les vitesses de rotation
de la toupie autour de son axe, le moment de la réaction gyroscopique a pour valeur I w1 w2 sur O, O
étant l'angle des vecteurs w1 et w2 et I le moment d'inertie de la toupie autour de son axe. Dans une
automobile, chaque roue dont la masse périphérique est alourdie par le pneumatique et le tambour ou le
disque de frein et qui tourne à grande vitesse autour de sa fusée constitue un gyroscope. Lorsque la roue
monte sur un obstacle, celle-ci s'incline fortement si l'essieu est rigide d'un angle a par rapport au plan
horizontal de la route pendant un laps de temps très court, l'essieu pivote avec une vitesse angulaire da /
dt. Par suite, un couple gyroscopique de valeur Iw da / dt (I étant le moment d'inertie de la roue sur la
fusée, w sa vitesse angulaire de rotation et d le déplacement de celle-ci) prend naissance, le passage sur
cet obstacle fait ressentir des réactions dans le volant de direction que l'on dénomme "shimmy". Pour
remédier à ce phénomène néfaste, il suffit de supprimer l'effet gyroscopique, en faisant déplacer dans son
propre plan la roue quant elle rencontre un obstacle, c'est ce que l'on obtient presque avec les roues
indépendantes car la roue restant parallèle a elle-même en ligne droite à la rencontre d'un obstacle, les
effets gyroscopiques sont supprimés en s'approchant de la formule da / dt = 0. Mécaniquement pour
amortir les réactions oscillatoires de direction, on augmente l'angle de chasse et l'efficacité de la
suspension et des amortisseurs.
Les balourds
Les balourds proviennent de la mauvaise répartition des masses sur l'ensemble de la roue, jante et
pneumatique et sont de deux types de déséquilibre "statique ou dynamique".
Le déséquilibre statique
Le déséquilibre statique est le manque d'homogénéité des éléments constituant la roue, et de la mauvaise
uniformité de sa masse périphérique autour de son axe de rotation. C'est à dire que si la roue comporte un
balourd, le centre de gravité ne coïncide plus avec l'axe de rotation et provoque un déséquilibre statique.
La roue étant en dehors de sa position de repos, celle-ci oscille comme un pendule, sous l'effet de
pesanteur, puis s'arrête. Le balourd se trouve au point le plus bas. Ce déséquilibre, lors de la rotation de la
roue provoque un mouvement alternatif dans le sens vertical d'autant plus important que la masse du
balourd est plus grande et que la vitesse est plus élevée. Cette force centrifuge néfaste croit avec le carré
de la vitesse, ce qui provoque pour un balourd de 50 gr réparti sur la périphérie de roue, à 70 km/h une
force d'environ 40 kg. Ce déséquilibre a pour conséquences de fatiguer les organes de suspension, d'user
anormalement les pneumatiques, de détériorer les roulements des moyeux.
Equilibre indifférent de la roue.
Pour éliminer ce déséquilibre statique, il est nécessaire de disposer à l'opposé du balourd une masse
d'équilibrage de même poids afin que la roue montée sur son axe de rotation se trouve dans un équilibre
indifférent. il suffit que le balourd Pr1 soit égal à la masse d'équilibrage Mr2, Pr1 = Mr2.Cette correction
ne se répercute pas sur le comportement dynamique des roues de la voiture.
Le déséquilibre dynamique
Le déséquilibre dynamique est la non répartition des masses reportées de part et d'autre du plan de
rotation de la roue. Effectivement lorsque la roue est mise en rotation et qu'il représente un déséquilibre
dynamique ceci démontre que la résultante des moments engendrés par les forces centrifuges n'est pas
nulle. Comme la position du déséquilibre par rapport à l'axe de la roue change à chaque demi-tour, la roue
oscille en diagonale de gauche et de droite à chaque rotation. Ce déséquilibre dynamique communique à
la roue des oscillations horizontales que l'on dénomme "shimmy" dont les fréquences se manifestent à
différentes vitesses de la voiture aux alentours de 120 km/h en fonction du régime de rotation de la roue
suivant la masse et la position du balourd. La formation de ce couple déséquilibrant répercute l'usure de
tous les organes de direction et du train avant et il s'en suit de très fortes vibrations dans le volant de
direction. En conséquence l'on peut dire que l'équilibrage statique a pour fonction de ramener le centre de
gravité de la roue sur son axe de rotation et que l'équilibrage dynamique à pour but d'éliminer les effets du
couple, provoqués par les forces centrifuges.
OFPPT/DRO 57
Résumé de Théorie et
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Guide de travaux pratique
Pour mesurer et éliminer les déséquilibres existant dans la roue, on aura recours à diverses
machines spéciales dont les méthodes d'utilisation peuvent être différentes suivant que la roue reste
montée sur le véhicule ou déposée. La méthode de l'équilibrage statique et dynamique consistera à
compenser les balourds par des masses en plomb placées à la périphérie de la jante. Dans le cas d'une
roue déposée, l'opération d'équilibrage commencera par la mesure du défaut de centrage du pneumatique
et le contrôle du voile ou de la déformation de la jante. Ensuite viendra en principe l'équilibrage statique
suivi de l'équilibrage dynamique. Et actuellement la plupart des équilibreuses exécutent ces deux
opérations en une seule phase.
Le déséquilibre dynamique se rectifie en mettant en opposition par rapport au plan de la roue deux
masses égales diamétralement opposées, dans un même plan que la valeur du balourd dynamique. Ceci
est d'abord effectué sur un côté, puis sur l'autre côté de la roue. A cet effet on disposera deux masses,
l'une à l'intérieur et l'autre à l'extérieur de la jante de façon à équilibrer le moment engendré par la force
centrifuge de la masse déséquilibrante. Les fabricants ont perfectionné leur matériel de manière a pouvoir
réaliser les opérations d'équilibrage statique et dynamique en une seule phase. La valeur du balourd
indiqué par la machine représente la combinaison des balourds statique et dynamique. Pour faciliter la
mise en place des masses de compensation, la machine désigne sur la jante l'endroit où il faut placer la
masse. Dans le cas d'un déport très important de la roue, comme celle montée sur les voitures de course
Formule 1, l'équilibrage statique et dynamique se réalise avec une seule masse collée à l'intérieur de la
jante.
OFPPT/DRO 58
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Principe d'équilibrage sur machine
1. Balourd statique ; 2. Balourd dynamique (côté intérieur) ; 3. Balourd dynamique (côté extérieur)
4a. Masses de compensation du balourd dynamique ; 4b. Masses de compensation du balourd dynamique
5a. Masses de compensation du balourd statique ; 5b. Masses de compensation du balourd statique
R. masse de compensation de la résultante des forces développées par les balourds statique et dynamique
(côté extérieur)
R (grisé). Masse de compensation de la résultante des forces développées par les balourds statique et
dynamique (côté intérieur).
Avant l'équilibrage d'une roue montée ou déposée, il est impératif de vérifier déjà extérieurement
l'enveloppe en contrôlant l'état de ses flancs et l'usure de la bande de roulement La jante également devra
subir un examen visuel pour s'assurer que les bords ne sont pas déformés ou ne comportent pas des
fêlures dans le cas de jante en alliage. Dans la situation d'un équilibrage de roue montée, il faut connaître
avec intérêt la fatigue de la transmission, du roulement de moyeu, l'état du tambour ou du disque de frein,
et la non détérioration des organes de liaison de la carrosserie aux trains avant ou arrière.
Dans toutes les configurations, lors de l'équilibrage d'une roue, il est nécessaire d'enlever toutes masses
existantes même si elles paraissent correctes.
Il faudra procéder au nettoyage de la roue afin d'éliminer tout balourd dû aux souillures provoquées par la
boue, graisse et gravillons incrustés dans la sculpture de la bande de roulement.
Pour assurer un appui correct de la roue venant d'être équilibrée, il est recommandé de nettoyer la face
d'appui du moyeu et de la remonter dans la position qu'elle occupait au parle prescrit par le constructeur à
l'aide d'une clé dynamométrique et non une clé à chavant et de serrer les écrous ou vis au coupoc.
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Les masses
Pour rétablir l'équilibre parfait de la roue, on élimine les balourds constatés en disposant sur les bords de
la jante par diverses fixations des masses en plomb de formes bien déterminées.
Celles-ci doivent être parfaitement fixées soit par des systèmes d'agrafes à ressort ou collées à partir
d'adhésif pour résister aux forces centrifuges.
Autrefois la plupart des roues étaient du type à rayons et leur équilibrage plus sommaire se faisait à l'aide
de fil de plomb que l'on enroulait autour d'un rayon. Les masses d'équilibrage des roues pour les voitures
de tourisme sont donc actuellement de différents types correspondant aux différentes familles de jantes.
Effectivement, étant de formes et de nature différentes, les masses sont spécifiques pour les jantes en tôle
à bord roulé ou plat en alliage léger avec agrafe ressort intégré court, long au indépendant.
Pour les voitures de sport ou de compétition, en principe on emploie des masses autocollantes sous forme
de barrettes ou de tablettes pré-découpables. Selon les fabricants, les masses d'équilibrage sont
généralement disponibles de 5 grammes en 5 grammes et dépassent rarement un poids de 85 grammes.
L'équilibrage d'une roue, peut être facilitée par l'utilisation de masses magnétiques permettant de définir
avec précision le poids à opposer sur la jante et de la déplacer facilement en cas de correction éventuelle.
Après positionnement correct des masses magnétique, ou les remplacer par des masses définitives
classiques. La mise en place ou la dépose des masses d'équilibrage s'effectue à l'aide d'une pince spéciales
multifonctions car elle reforme éventuellement les agrafes, coupe et aide à la dépose des enjoliveurs.
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L'Equilibrage
Travaux Pratiques
Equilibreuse de roue
DONNEES TECHNIQUES
Un oscilloscope numérique.
Le kit STK500, afficheur LCD, carte à leds, carte d’adaptation.
Environnement matériel et
Un GBF.
logiciel nécessaire :
Un voltmètre.
TRAVAIL DEMANDE
PRINCIPE DE L’EQUILIBRAGE
Le balourd dynamique de la roue à équilibrer crée des efforts sur les 2 capteurs piézo-électriques
placés à l’avant et à l’arrière sous l’arbre de l’équilibreuse. Ces capteurs et leur structure associée
transforment ces efforts en une tension analogique proportionnelle.
OBJECTIF DU T.P.
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CHAÎNE D’INFORMATION
Adapter
l’information
position de la
masse de
compensation
balourd
capteur piézo
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1 tour de roue
Faible balourd
Balourd nul
2.5V
Le microcontrôleur sera remplacé par le kit STK500. Seule l’acquisition du balourd maximum sera
étudiée dans ce TP.
PORT B 8 LEDS
CH1 CH2
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ACTIVITE 1 : CONVERTIR UNE VALEUR ANALOGIQUE EN VALEUR NUMERIQUE
Seuls les port A et C seront utilisés dans cette activité. L’objectif de cette activité est le relever des
résultats de la conversion analogique / numérique. Les câblages sont déjà réalisés.
Lancer le logiciel Code vision AVR et ouvrir le projet « U47 »,
Sélectionner le fichier « equi.c »,
Compiler puis transférer le programme dans le kit STK500,
Avec le bouton « level » du GBF, annuler les oscillations du signal produit,
A l’aide du bouton « décalage » du GBF, régler les tensions Vcan du tableau suivant et
mesurer leurs valeurs au point test TP1 de la carte d’adaptation. Relever pour chaque tension,
les valeurs converties affichées sur les LEDs du port C (traduire en base 10).
MESURE
Vcan
(volt) 0V 1V 2V 3V 4V 5V
Valeur
numérique
DEBUT
Paramétrer la conversion Sélection du mode CAN, broche d’entrée pa0 pour Vcan ,
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ACTIVITE 2 :
On s’intéresse à la mémorisation du balourd maximum, au calcul de la masse de compensation et à
l’affichage de la valeur sur un afficheur LCD. Cette fois-ci, tous les ports sont utilisés.
La roue à équilibrer est mise en rotation par une manivelle. Lorsque la vitesse est suffisante, la roue
codeuse génère les 256 impulsions de conversion sur un tour de roue. La vitesse nécessaire de la roue
pour une prise en compte de la mesure est de 5 tours/seconde. Il s’agit de mémoriser la valeur
numérique la plus importante parmi les 256 valeurs converties. Elle correspond à la tension de crête du
balourd (voir chronogrammes page 3).
Simuler un équilibrage :
Sélectionner le fichier « equil3.c »,
Préparer la mémorisation des signaux TP1 sur CH1 et PORTD sur CH2 conformément au
schéma 1 (page 3). Calibre des temps 100ms/div, Calibres des tensions 1V/div(CH1),
2V/div(CH2). Synchronisation sur CH2. Compiler et transférer le programme,
Relever la valeur numérique du balourd maximum (LEDs portB). Relever également la valeur
de la masse de compensation (afficheur LCD).
Calculer et vérifier :
Le temps d’une conversion est donnée par la formule : 13 * T * 16 ou T est la période de l'horloge du
microcontrôleur cadencé à 8MHz.
Calculer le temps d’une conversion.
Le délai d’attente entre 2 demandes de conversion successives, inscrit dans le programme,
permet-il d'effectuer 256 conversions pendant un tour de roue ?
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DEBUT
Paramétrer la
conversion Selection du mode CAN, broche d’entrée pa0 pour Vcan ,
initialiser le LCD
pd0 du portD = 1
Début des conversions, (Pd0 utilisé pour visualiser le temps de
conversion sur oscilloscope)
Initialiser le
compteur
non
Lancer une Pd0 = 0 (fin des
conversion conversions)
fin de
conversion ?
non
oui
Calculer la
échantillon >valeur masse de
mémorisée (mem) compensation
non
oui
mem = échantillon
Afficher les
résultats
Attendre
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QUESTION 1 :
QUESTION 2 :
QUESTION 3 :
On admettra que la masse maximum d’équilibrage que l’on peut placer sur la jante est de 90
grammes. Justifier la valeur du coefficient de multiplication 0,72 présent dans la ligne
programme suivante.
QUESTION 4 :
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Soit un corps S qui peut glisser sur un support. Il est soumis à trois forces : le poids , la force motrice
et la réaction du sol .
Dans le cas général, la force est inclinée par rapport à la normale à la surface de glissement. Cette
force peut être décomposée en deux forces : la force normale à la surface de contact et la force
tangente à cette surface.
Quand le solide est immobile, ce coefficient est appelé coefficient de frottement statique.
But de la manipulation :
On souhaite étudier l'influence de différents facteurs (poids de l'objet, valeur de la surface de l'objet,
nature des surfaces en contact) sur la valeur maximale du coefficient de frottement statique.
Matériel :
un dynamomètre à ressort spiral
un fil de traction
différentes plaques de masses et de surfaces différentes
une surface en carton plastifié
une surface recouverte de papier verre
des rouleaux cylindriques.
Manipulation :
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Le fil de traction doit être horizontal. Initialement, le fil étant tendu, le dynamomètre doit indiquer 0. On
fait glisser la surface de contact vers l'arrière de façon à augmenter la force de traction dont la valeur se lit
sur le dynamomètre jusqu'à ce que la plaque atteigne sa limite d'équilibre (juste au moment où elle
commence à glisser). On note alors la valeur de la force de traction correspondante.
Pour chaque expérience, il est nécessaire de faire 3 ou 4 mesures pour prendre une valeur moyenne. Il
vaut mieux aussi placer le solide toujours au même endroit sur la plaque.
Conclure
Influence de la taille de la surface de contact.
En utilisant les quatre solides (surfaces
plastifiées) de surfaces de tailles différentes,
déterminer les 4 coefficients de frottement.
Conclure
Influence de la nature des surfaces de contact.
L'étude a été faite, jusqu'à maintenant, pour un contact matière plastique - matière plastique.
Déterminer le coefficient de frottement pour un contact :
solide non plastifié - bois
solide non plastifié - papier de verre
solide non plastifié - rouleaux métalliques.
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NB : Outre les ouvrages, la liste peut comporter toutes autres ressources jugées utiles
(Sites Internet, Catalogues constructeurs, Cassettes, CD,…)
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