Assemblages vissés

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  • 1. DPARTEMENTPRODUCTION ET GENIE INDUSTRIELASSEMBLAGES VISSESLES TRANSPARENTS2003/2004MALBURET F.

2. Liaisons compltes : Applications et comportement de lassemblage ralis par un lment vis ou boulonSOMMAIRE Les Assemblagesvisss 1. Fonctions des assemblages visss 2. Normalisation 3. Dimensionnement des assemblages visss 4. Rgles pratiques de conception des assemblages visss 5. Les procds de vissageCM - ET2 3. Liaisons compltes : Applications et comportement de lassemblage ralis par un lment vis ou boulon1. FONCTIONS DES ASSEMBLAGES VISSESEviter tout glissement ou dcollementAssemblage dmontable de deux pices.Remarque : Elment le plus faible = la vis.CM - ET3 4. Liaisons compltes : Applications et comportement de lassemblage ralis par un lment vis ou boulonType dassemblages filets LES BOULONS, LES VIS ET LES GOUJONS.Famille de vis dassemblage Les vis mtaux Les vis tle et autotaraudeuses Les vis boisCM - ET4 5. Liaisons compltes : Applications et comportement de lassemblage ralis par un lment vis ou boulon2. NORMALISATION LE FILETAGE DIAMETRE NOMINALD au sommet des filets pour la visd au fond des filets pour lcroupour lassemblage on a d=D. PASLe pas est normalis (E 25-030 Aot 1984). le pas gros ou pas usuel, pour la boulonnerie classique, le pas fin pour appareil de mesure, crou de faible paisseur, filetage sur tube mince.Il y a en gnral un seul filet. SENS DE LHELICELe pas peut tre droite ou gauche.CM - ET5 6. Filetage pas gros (1)Diamtre Pas p Valeurs calcules correspondantes nominal (2) Diamtre Diamtre DiamtreRayon Sectiond=D surdu noyau intrieurfond de rsistanteflancsde la vis de lcrou filet (3) As d2=D2 d3 D1 R mm mmmm mm mmmm2mm61 5,350 4,7734,9180,14420,1 (7) 1 6,350 5,7735,918 0,144 28,981,257,188 6,4666,6470,18036,6 101,5 9,026 8,1608,3760,21d 58,0 121,75 10,863 9,853 10,1060,25384,3 14212,70111,546 11,8350,289 115 16214,70113,546 13,8350,289157 182,516,37614,933 15,294 0,361 192 202,518,37616,933 17,2940,361245(1) Dsignation: par exemple, M 10 (diamtre nominal d = 8 mm) sans indication depas.(2) Employer de prfrence les diamtres en caractres gras.(3) r = valeur calcule du rayon de loutil neuf profil circulaire (donneseulement titre indicatif). 7. Liaisons compltes : Applications et comportement de lassemblage ralis par un lment vis ou boulonCM - ET7 8. Liaisons compltes : Applications et comportement de lassemblage ralis par un lment vis ou boulonFiletage pas fin (1)DiamtrePas p Valeurs calcules correspondantes nominal (2)Diamtre sur Diamtre duDiamtreRayon fondSectiond=Dflancs noyau de la intrieur de de filet (3)rsistante d2=D2vislcrouRAs d3 D1 mmmm mm mmmmmm mm2101,259,188 8,4668,647 0,180 61,2(1) Dsignation: par exemple, M 10 x 1.25 (diamtre nominal d = 10 mm et p = 1.25 mm).CM - ET 8 9. PROFIL DU FILETAGE Profil mtrique ISO (voir la norme) Profils spciaux ( ! au prix de revient) trapzodal Rond (Matriels ferroviaires) Dissymtrique (Arme) Profils pour gaz (cylindrique ou conique) 10. Liaisons compltes : Applications et comportement de lassemblage ralis par un lment vis ou boulonCLASSES DE QUALITEVISLes classes de qualit des vis et goujons Exemple : 6.8Rm10 R e100Rm CaractristiquesClasse de qualit des vis mcaniques 3.6 4.6 4.8 5.6 5.8 6.6 6.8 6.9 8.8 10.9 12.9Rsistance min 333392 490588 784 980 1176 la traction (MPa)max 480539 686784 980 1176 1372Duret Brinell min 90 110 140170 225 280 330(HB)max 150 170 215245 300 365 425Limite lastique 196 235 313 294 392 352 470 529 627 882 1058(MPa)CROUExemple : classe 6.Le chiffre correspond au 1/100 de la contrainte exerce dans la vissans dformation notable de lcrou.BOULONLa classe de lcrou doit correspondre la classe de la vis.CM - ET10 11. Liaisons compltes : Applications et comportement de lassemblage ralis par un lment vis ou boulon3. DIMENSIONNEMENT DES ASSEMBLAGES1. PEU DE SOLLICITATIONS Surdimensionnement systmatique2. EFFORTS MOYENS OU IMPORTANTS, NECESSITE DANALYSER. ANALYSE NON OPTIMISEE - METHODE AJustifi par le cot de ltude, EstimationsarbitrairementdecertainsparamtresPas deffets compte des effets dynamiques. OPTIMISATION METHODE BContraintes de scuritfortes sollicitations,contraintes de fatigues importantes,contraintes de poids ou dencombrement. Chargement faiblement excentr Efforts excentrs importantsCM - ET11 12. Liaisons compltes : Applications et comportement de lassemblage ralis par un lment vis ou boulonMETHODE A ASSEMBLAGES NON OPTIMISESEstimation des efforts extrieurs 1 Nombre de vis N Prcharge ncessaire F0 2Classe de qualit etdiamtre dCouple de serrage Cs3 Rsistance mcanique4 Vrification au matageCM - ET12 13. Liaisons compltes : Applications et comportement de lassemblage ralis par un lment vis ou boulonEtape 1 : Estimation de la prcharge et du nombre de visLes efforts se rpartissent UNIFORMMENT sur chaque visFE : effort extrieur tendant dcoller les picesTE : effort extrieur tendant faire glisser les pices FETETEFEPrcharge F0 (garantit le non glissement et le non dcollement) TEF0 > FE + tan ()f=tan() : coefficient de frottement entre pices assemblesCM - ET13 14. Liaisons compltes : Applications et comportement de lassemblage ralis par un lment vis ou boulonEtape 2 : Estimation de la qualit et du diamtre dNORME (voir tableau) Classe de qualit, Diamtre nominal d Prcision de serrage Le couple de serrage Cs Dispersion de F0Remarque :coefficient de frottement moyen tan() dans le filetage et sous latte : tan() = 0.10lubrification adapte de bonne qualit tan() = 0.15lubrification sommaire (tat de livraison) tan() = 0.20montage sec Assemblage non optimisconditions de pose assez peu prcises (C ou D)CM - ET14 15. Liaisons compltes : Applications et comportement de lassemblage ralis par un lment vis ou boulonExemple :F0 = 15000 N ncessairesDiamtre d : 10 mmClasse 8-8Prcision de serrage type C, avec des vis en tat delivraison,le couple de serrage Cs est de 31 N.m,F0 peut varier de 17892 N 26838 N.CM - ET15 16. Liaisons compltes : Applications et comportement de lassemblage ralis par un lment vis ou boulonEtape 3 : Vrification de la tenue mcanique( )qu max i< 0.85 R e- Re limite dlasticit de la vis.- qu contrainte quivalente de Von Mises qu = 2 + 3 2 F16 C max i= 0 max i =As d3 quPar dfinition :C = Cs (F0 )moy rmoy tan() Serrage Pertes au collierrmoyCM - ET 16 17. Liaisons compltes : Applications et comportement de lassemblage ralis par un lment vis ou boulonExemple :Pour une diamtre 10 mm de classe 8-8, le rayon moyen est de 6.5 mm. Lecouple de frottement est de Cf=22365x6.5x10-3x0.15=21,8 Nm.Le couple de serrage est de 31 Nm. Le couple apparent est de 9,2 Nm.Le diamtre quivalent est de 8.60 mm et As = 58 mm2La contrainte de traction maxi est de 380 MPa et la contrainte de torsion de 74 MPa.La contrainte quivalente de Von Mises est de 400 MPa.Une vis de classe 8-8 une limite lastique de 600 MPa environ (voir letableau).Le systme est OKExemple :Pour une diamtre 10 mm de classe 8-8, la surface Am est de 87.96 mm2.La pression maxi est alors de 305 MPa.Dans ce cas la vis et la pice, en acier tremp revenu, rsistera au matage.CM - ET17 18. Liaisons compltes : Applications et comportement de lassemblage ralis par un lment vis ou boulonEtape 4 : Vrification de la tenue au matagePmax i < PadmPression de matage sous tte de vis(F0 )max Pmax i =AmAvec 2Am =4(De D2b )- De : diamtre extrieur dappui sous tte ou sous crou ou sousrondelle- Db : diamtre intrieur de passage de la visDeDbPression admissible PadmNature Dsignation et caractristiquesPadm[MPa] 0.16 < C% < 0.22240 Etat recuit 0.35 < C% < 0.40280Acier0.42 < C% < 0.48320Etat trempR > 900 MPa 750RevenuR > 1200 MPa 1000CM - ET18 19. Liaisons compltes : Applications et comportement de lassemblage ralis par un lment vis ou boulonMETHODE B ASSEMBLAGES OPTIMISESNorme E 25-30ORGANIGRAMME1 Caractristiques ncessaires au calcul2 Vrification de la tenue de la vis (Dynamique)3 Calcul de la tension minimale requise4 Calcul de la contrainte maximale et choix de la classede qualit5 Calcul du couple de serrage appliquer6 Vrification de la pression sous tteSi les vrifications en 2, 4 et 6 ne sont pas satisfaites ou si le choix savre surdimensionn, on modifie les donnes initiales.CM - ET19 20. Liaisons compltes : Applications et comportement de lassemblage ralis par un lment vis ou boulon Cas particulierASSEMBLAGE SOUMIS A DES CHARGES AXIALES DINTENSITE VARIABLELtude des efforts extrieurs permet danalyser et de quantifier : La nature des sollicitationsTangentiellesAxialesComposes Les modes de sollicitationsStatiqueDynamiqueEtape 1 Analyse des donnes ncessaires au calculSection rsistance de la vis 2 d + d3 2A s = d qui = 2 44 2 avec deq = d 0.9382 PLes abaques donnent les valeurs de As (ou Ar)Surface dappui sous tte 2Am = 4 ( de d2 b)- de : diamtre extrieur dappui sous tte- db : diamtre du trou de passage de la visCM - ET 20 21. Liaisons compltes : Applications et comportement de lassemblage ralis par un lment vis ou boulonRaideur de lassemblageRigidit de la vis1 1 l0 + 0.4 d l1 + 0.4 d =+ K B E B AsA - EB : module de Young de la vis- A : aire de la section de diamtre d, l1 la longueur non filete- As : aire de la section rsistance de la partie filete dqu, l0 lalongueur fileteRigidit des pices assembles 1 1 Li =K A SmE iLT = LiCM - ET 21 22. Liaisons compltes : Applications et comportement de lassemblage ralis par un lment vis ou boulonDETERMINATION DE SM :Tube 2 Sm = 4( da d2 b)Surface finie 2 Sm =4( 2 8)d a d b + d e (d a d e ) (x + 2 ) x1L d 3 x = T2 e d serrage par crou a Surface infinie 2 Sm =4( b 4 )d a d 2 + d e L T (x + 2 ) x1 LT de 3 x = (L + d )2 serrage par crou T e CM - ET 22 23. Liaisons compltes : Applications et comportement de lassemblage ralis par un lment vis ou boulonRapport de rigidit K B (1 + )=K A + K B (1 + ) correction due au point dapplication des efforts extrieurs/plande reprise correction due la troncature des surfaces de reprise des effortsEtape 2 : Vrification de la tenue de l