Comment éviter que l'étirement mécanique ne provoque un étirement excessif des chaînes à rouleaux

Comment éviter que l'étirement mécanique ne provoque un étirement excessif des chaînes à rouleaux

Dans les systèmes de transmission industriels, les chaînes à rouleaux, grâce à leur rendement élevé et leur durabilité, sont devenues des composants essentiels des machines de convoyage, des équipements agricoles et de l'industrie automobile. L'étirage mécanique est une étape cruciale de l'installation, de la mise en service et de la maintenance des chaînes à rouleaux. Son bon fonctionnement détermine directement la durée de vie de la chaîne et la stabilité de l'équipement. Un étirage excessif, dû à un mauvais fonctionnement, peut non seulement provoquer une rupture prématurée de la chaîne, mais aussi engendrer une série de problèmes, tels que des arrêts de production et des accidents. Cet article analyse en détail les principes fondamentaux de l'étirage mécanique, examine les risques liés à l'étirage excessif et propose un plan de prévention scientifique et pratique, articulé autour de trois axes : la préparation, l'exécution, les essais et la maintenance.

1. Comprendre le lien fondamental entre l'étirement mécanique et le sur-étirement des chaînes à rouleaux

Avant d’aborder la question de la prévention, il est essentiel de comprendre le problème sous-jacent : ce n’est qu’en maîtrisant le mécanisme de l’étirement mécanique et les critères de définition du sur-étirement que nous pourrons en atténuer les risques à la source. 1. Fonction principale de l’étirement mécanique : non pas « allonger la chaîne », mais « obtenir un ajustement précis ».

L'étirage mécanique ne consiste pas simplement à étirer une chaîne à rouleaux par une force extérieure. Son principe est d'utiliser une force mécanique contrôlée pour obtenir une tension de chaîne prédéfinie lors de l'installation ou pour éliminer la déformation plastique accumulée due à une utilisation prolongée lors de la maintenance. Exemples d'application :

Pré-étirage lors de l'installation d'une nouvelle chaîne : lors de la fabrication, de petits jeux subsistent entre les composants tels que les maillons, les axes et les rouleaux de la chaîne. Un pré-étirage mécanique permet de rompre ces jeux, évitant ainsi les vibrations et le bruit causés par un jeu excessif lors de la mise en service.

Réglage d'une chaîne ancienne lors de la maintenance : Les chaînes à rouleaux ayant une longue durée de vie subissent un allongement du pas dû à l'usure. Un étirement mécanique permet de vérifier si la chaîne se situe toujours dans sa plage de fonctionnement sécuritaire ou de compenser cet allongement en ajustant finement le tendeur.

Calibrage synchrone des transmissions multi-axes : lorsqu’un équipement utilise plusieurs chaînes à rouleaux, l’étirage mécanique assure une tension uniforme sur toutes les chaînes, évitant ainsi les surcharges dues à une répartition inégale de la force. 2. Définition du sur-étirement : la limite entre « allongement admissible » et « seuil de rupture ».
L’allongement des chaînes à rouleaux se divise en deux catégories : l’allongement élastique (réversible après suppression de la force extérieure) et l’allongement plastique (déformation permanente après dépassement de la limite d’élasticité du matériau par la force extérieure). L’allongement excessif est principalement dû à un allongement plastique trop important, généralement déterminé par l’allongement du pas.

Pour les chaînes à rouleaux de transmission ordinaires : un allongement du pas supérieur à 3 % est considéré comme excessif et nécessite un remplacement ;

Pour les chaînes à rouleaux de transmission à usage intensif/à grande vitesse : un allongement du pas supérieur à 2 % est préoccupant, et un allongement supérieur à 2,5 % nécessite un remplacement.

Le surétirement se produit essentiellement lorsque la force appliquée lors de l'étirement mécanique dépasse la limite d'élasticité du matériau de la chaîne, ou lorsque la durée d'étirement est trop longue, ce qui entraîne une déformation plastique accumulée excessive.

2. Les dangers du surtensionnement : bien plus qu’une simple « rupture de chaîne », c’est un « désastre matériel »

Beaucoup de gens pensent qu’« un étirement excessif signifie simplement que la chaîne ne durera pas longtemps », mais en réalité, un étirement excessif peut avoir des effets en cascade sur l’ensemble du système de transmission et peut même entraîner des accidents.

1. Risque direct : Dommages irréversibles à la chaîne

Rupture des plaques de chaîne : un étirement excessif peut provoquer une concentration de contraintes au niveau des trous des plaques de chaîne, entraînant des fissures sur les bords des trous après une utilisation prolongée.

Usure accélérée de l'axe : La déformation plastique augmente le jeu entre l'axe et le trou de la plaque de chaîne, provoquant une usure 3 à 5 fois plus rapide que la normale.

Blocage du rouleau : Une force inégale lors de l’étirage peut provoquer un désalignement entre le rouleau et le manchon, empêchant ainsi le rouleau de tourner correctement et aggravant l’usure. 2. Risques indirects : Défaillances en cascade dans le système de transmission

Précision de transmission dégradée : un étirement excessif de la chaîne augmente son pas, accroissant ainsi le jeu d’engrènement avec les dents du pignon. Ceci peut facilement entraîner des sauts de dents et des déraillements, affectant la précision de fonctionnement de l’équipement (par exemple, une augmentation de l’erreur de positionnement dans les convoyeurs).

Défaillance prématurée du pignon : lorsqu’une chaîne à pas excessif s’engrène avec un pignon standard, une force inégale est appliquée aux dents du pignon, provoquant une usure localisée et un écaillage des dents, ce qui raccourcit la durée de vie du pignon.

Surcharge du moteur : Lorsque la chaîne est trop tendue, la résistance de fonctionnement augmente, ce qui oblige le moteur à fournir une puissance supérieure pour maintenir son fonctionnement. À long terme, cela peut entraîner une surchauffe du moteur, une panne ou des déclenchements fréquents de l’onduleur.

3. Danger ultime : Interruption de la production et risques pour la sécurité

Pour les fabricants de chaînes de montage, la rupture de la chaîne due à un étirement excessif peut entraîner des heures, voire des jours, d'arrêt de production, ce qui se traduit par des pertes économiques directes de plusieurs dizaines à plusieurs centaines de milliers de yuans.

Dans les équipements de levage et de manutention, un étirement excessif de la chaîne à rouleaux peut entraîner la chute d'objets lourds et provoquer des blessures.

3. Prévention clé : Maîtrise complète du processus, de la « préparation préliminaire » à la « mise en œuvre »

La maîtrise du processus est essentielle pour éviter le sur-étirement lors de l'étirage mécanique. Grâce à une planification préalable précise, une exécution opérationnelle standardisée et une surveillance et une inspection en temps réel, le processus d'étirage peut être maintenu dans la « plage élastique » afin de prévenir toute déformation plastique excessive. Voici un plan de mise en œuvre par étapes :

Phase 1 : Préparation à l’étirement préalable – Se connaître soi-même et connaître son ennemi pour éviter les opérations à l’aveugle

Une préparation insuffisante est la principale cause d'étirements excessifs. Trois tâches clés doivent être accomplies avant de s'étirer :

1. Déterminer les « paramètres de limite de traction » de la chaîne.

Les chaînes à rouleaux de différents modèles et matériaux présentent des limites d'élasticité et des allongements admissibles très différents. Il est indispensable de déterminer au préalable les paramètres clés en consultant le manuel du produit ou en effectuant des essais.

Charge de traction nominale : La force de traction maximale que la chaîne peut supporter sans déformation plastique (par exemple, la charge de traction nominale pour une chaîne à rouleaux de la série 16A est d'environ 15,8 kN) ;

Allongement admissible du pas : déterminé en fonction des conditions de fonctionnement de l’équipement (3 % en conditions normales, moins de 2,5 % en conditions intensives) ;

Limite d'élasticité du matériau : La limite d'élasticité des principaux composants de la chaîne (tels que 40Mn pour les plaques de chaîne et 20CrMnTi pour les axes) est utilisée comme base pour le calcul de la force de traction.

Conseils pratiques : Si le manuel d’utilisation est indisponible, coupez un morceau de chaîne du même modèle et effectuez un essai de traction. Utilisez une machine d’essai de traction pour déterminer la limite d’élasticité, qui servira de référence pour l’étirement réel. 2. Choisissez l’équipement et les outils d’étirement appropriés.
Les équipements couramment utilisés pour les méthodes d'étirage mécanique comprennent les tendeurs manuels, électriques et hydrauliques. Le choix de l'équipement approprié repose essentiellement sur la précision du contrôle et la stabilité de la tension.

Petite chaîne (pas ≤ 12,7 mm) : Un tendeur manuel peut être utilisé avec une clé dynamométrique pour contrôler la tension (déterminer la valeur du couple à l'aide de la formule de conversion « couple – tension »).

Chaînes moyennes à grandes (pas de 15,875 à 38,1 mm) : un tendeur électrique avec affichage numérique de la tension et arrêt automatique est recommandé.

Chaîne robuste (pas ≥ 50,8 mm) : Un tendeur hydraulique doit être utilisé, utilisant une pompe hydraulique pour contrôler précisément la pression et éviter les augmentations soudaines de tension.

Conseil de prévention : Le recours à la force brute (par exemple, à l’aide d’une grue) est strictement interdit. Cette méthode ne permet pas de contrôler la tension et peut facilement entraîner un étirement excessif. 3. Vérifiez l’état de la chaîne et de la fondation.

Un contrôle préalable de l'état du muscle avant l'étirement peut contribuer à prévenir les risques d'étirement causés par des « défauts congénitaux » :

Inspection visuelle de la chaîne : vérifier l’absence de fissures sur les maillons, le jeu des axes et l’intégrité des rouleaux. En cas de défaut, réparer ou remplacer les éléments défectueux avant la mise en tension.

Alignement de la base : Vérifiez que les axes des pignons sont parallèles et coplanaires (l’écart doit être ≤ 0,5 mm/m). Un écart excessif de la base peut entraîner un étirement excessif et localisé de la chaîne après une mise en tension due à une force inégale.

Nettoyage et lubrification : Éliminer l’huile et les impuretés de la surface de la chaîne. Appliquer une quantité appropriée de lubrifiant spécifique pour chaîne afin de réduire la friction lors de la tension et d’éviter les concentrations de contraintes localisées dues à la friction.

Étape 2 : Contrôle du processus d’étirement — Application précise de la force pour contrôler le rythme de déformation

L’opération d’étirement repose essentiellement sur « une vitesse constante, une force contrôlable et une surveillance en temps réel ». Les quatre étapes suivantes doivent être scrupuleusement respectées :

1. Réglage des paramètres d’« étirement progressif »

Pour éviter une déformation plastique excessive due à l'application unique d'une force excessive, il convient d'utiliser un mode d'« étirement progressif ». Les paramètres spécifiques sont les suivants :

Niveau 1 (Pré-étirement) : Appliquer 30 à 40 % de la charge de traction nominale pendant 5 à 10 minutes pour éliminer le jeu initial dans la chaîne et observer toute déformation anormale.

Niveau 2 (Tension progressive) : Augmentez lentement la force de traction jusqu’à 60-70 % de la charge de traction nominale et maintenez-la pendant 10 à 15 minutes. La chaîne est alors en phase d’étirement élastique et la tension peut être ajustée au besoin.

Niveau 3 (Étirement d'étalonnage) : Si un ajustement supplémentaire est nécessaire, augmentez la force de traction à 80 % de la charge de traction nominale (sans dépasser 90 %), maintenez-la pendant 5 minutes, puis relâchez lentement la force et surveillez les variations de tonalité. Principe de base : Faites une pause de 3 à 5 minutes entre chaque étape d'étirement afin de répartir uniformément la tension de la chaîne et d'éviter les à-coups.
2. Contrôle de la vitesse d'étirement et uniformité de la force
Vitesse d'étirement : Lors d'un étirement manuel, la vitesse de rotation de la clé doit être ≤ 1 tour/seconde. Lors d'un étirement électrique/hydraulique, la vitesse d'augmentation de la force doit être ≤ 5 kN/minute afin d'éviter une force brusque pouvant entraîner une surcharge locale.
Uniformité de la force : lors de l’étirement, assurez-vous que les points de tension aux deux extrémités de la chaîne soient alignés avec son axe. Si la chaîne est trop longue (plus de 5 mètres), ajoutez des supports auxiliaires au milieu pour éviter une force inégale due à l’affaissement de la chaîne sous son propre poids.
Contrôle directionnel : Le sens d’étirement doit être aligné avec le sens de la charge de fonctionnement de la chaîne (par exemple, une chaîne de transmission doit être étirée dans le plan de transmission) afin d’éviter toute déformation de la chaîne due à une tension latérale. 3. Surveillance en temps réel de l’état d’étirement : « Observer, mesurer et écouter »

Une surveillance multidimensionnelle est nécessaire pendant le processus d'étirement afin de détecter rapidement les signes de sur-étirement :

Surveillez la déformation : utilisez un pied à coulisse ou un calibre de pas pour mesurer le pas de la chaîne toutes les 5 minutes (mesurez 10 pas consécutifs et calculez la moyenne pour obtenir l’allongement). Lorsque l’allongement atteint 80 % de la valeur admissible, ralentissez l’étirage.

Mesure de la tension : Utilisez l’affichage numérique de l’appareil d’étirement pour contrôler la tension en temps réel. Si la tension chute brutalement (signe de déformation plastique de la chaîne), arrêtez immédiatement l’étirement.

Écoutez les bruits anormaux : si des bruits inhabituels tels que des cliquetis ou des grincements se font entendre pendant l’étirage, cela peut indiquer un mauvais alignement entre la plaque de chaîne et l’axe. Arrêtez la machine pour inspecter le problème et le corriger avant de continuer. 4. Standardisez le processus de déchargement : évitez les dommages dus au rebond.

Une fois l'allongement souhaité atteint, la phase de déchargement est tout aussi importante. Un déchargement incorrect peut entraîner un rebond et une déformation de la chaîne.

Vitesse de relâchement : Réduisez lentement la tension. La vitesse de relâchement doit être constante par rapport à la vitesse d’étirement ; évitez les relâchements brusques.

Inspection après déchargement : Après déchargement, remesurez le pas de la chaîne pour vérifier la stabilité de l’allongement (l’élasticité se résorbe, tandis que l’allongement plastique persiste). Si l’allongement dépasse la valeur admissible, remplacez immédiatement la chaîne.

Fixation temporaire : Si la chaîne doit être stockée temporairement après le déchargement, elle doit être suspendue à un support dédié pour éviter tout écrasement et toute torsion, ce qui pourrait affecter la tension calibrée.

Phase 3 : Maintenance après étirement – ​​« Surveillance continue » pour prolonger la durée de vie de la chaîne

L’étirement mécanique n’est pas une solution ponctuelle. Un suivi régulier après les séances d’étirement permet d’identifier rapidement les éventuels problèmes d’étirement.

1. Établir une « lime à chaîne »

Enregistrez les données clés de chaque opération d'étirage afin de créer un fichier de gestion du cycle de vie complet :

Date d'étirement, opérateur, modèle d'équipement ;

Hauteur avant/après étirement, valeur de tension, temps de maintien ;

Conditions de fonctionnement de la chaîne (charge, vitesse, température).

En comparant ces fichiers, vous pouvez analyser les schémas de déformation par étirement de la chaîne et fournir une base pour des ajustements ultérieurs des paramètres d'étirement.

2. Vérifiez régulièrement les changements de hauteur de terrain

Élaborer un plan d'inspection des installations en fonction de la fréquence de fonctionnement des équipements :

Équipements courants : Inspection mensuelle ;

Équipements lourds/à grande vitesse : Inspection hebdomadaire ;

Équipements critiques (tels que le moteur principal de la chaîne de production) : Contrôle ponctuel lors des inspections quotidiennes.

Lorsque l'allongement du pas atteint 90 % de la valeur admissible, planifiez la maintenance préventive afin d'éviter toute défaillance soudaine. 3. Optimisez l'environnement d'exploitation pour réduire l'accumulation d'allongement de la chaîne.
Gestion de la lubrification : Ajouter régulièrement un lubrifiant approprié (tel que de l’huile minérale ou de l’huile synthétique) pour réduire l’usure de la chaîne et retarder l’allongement du pas.
Contrôle de la charge : Évitez les opérations de surcharge à long terme (la charge doit être ≤ 85 % de la charge nominale) afin de réduire la contrainte d'étirement de la chaîne.
Nettoyage et entretien : Enlever régulièrement la poussière et les impuretés de la chaîne pour éviter un allongement anormal du pas dû à l'usure abrasive.

4. Erreurs courantes à éviter : Ces opérations « apparemment raisonnables » accélèrent en réalité le surendettement

Même après avoir maîtrisé les procédures standard, nombreuses sont les personnes qui tombent encore dans des pièges et commettent des erreurs qui les mènent au surmenage. Voici trois écueils courants :

Mythe n° 1 : « Plus l’étirement est serré, mieux c’est ; évitez de le desserrer pendant l’opération. »

En réalité, une tension excessive soumet la chaîne à des contraintes élevées et prolongées, accélérant sa déformation plastique. La bonne pratique consiste à maintenir le creux de la chaîne entre 2 et 4 % de la distance entre les centres des deux pignons (en transmission horizontale). Un creux inférieur indique une tension excessive.

Mythe n° 2 : « Mélanger des chaînes anciennes et neuves pour ajuster leur longueur en les étirant. »

Vérité : La vieille chaîne a déjà subi une déformation plastique. Lorsqu’on l’associe à la nouvelle pour l’étirer, la vieille chaîne s’étirera excessivement en premier en raison de sa plus faible résistance à la traction, ce qui entraînera une répartition inégale des contraintes sur toute la chaîne. La solution correcte consiste à remplacer toutes les chaînes du même système de transmission par des neuves du même modèle et du même lot. Idée reçue n° 3 : « Négliger l’usure des pignons et simplement étirer la chaîne ».
En réalité, si les dents du pignon sont fortement usées (pointes pointues, surfaces écaillées), même si la chaîne est tendue au pas standard, une force inégale sera appliquée lors de l'engrènement, entraînant indirectement un étirement excessif et localisé de la chaîne. Il est donc recommandé de vérifier l'état du pignon avant de tendre la chaîne. Si son usure dépasse la norme, remplacez-le avant de tendre la chaîne.

5. Résumé : Trois principes fondamentaux pour garantir un étirement mécanique contrôlable

L’allongement excessif des chaînes à rouleaux dû à un étirement mécanique est essentiellement le résultat d’une erreur humaine et d’une mauvaise compréhension des paramètres. Pour éviter tout risque, gardez à l’esprit les trois principes suivants :
Définition des paramètres avant tout : avant d’étirer le porte-clés, les paramètres tels que la charge nominale et l’allongement admissible doivent être clairement définis, et il faut éviter de se fier à l’expérience.
Processus contrôlable : Utiliser un étirement par étapes et une surveillance en temps réel pour maintenir la tension et la déformation dans la plage élastique.
Maintenance continue : après l’étirement, effectuez des inspections régulières et optimisez l’environnement afin de retarder l’accumulation d’étirement et de prolonger la durée de vie de la chaîne.