Vis de guidage - Écrou - Vitesse de pression

La limite de pression-vitesse (PV) est un paramètre de conception clé dans le dimensionnement et la sélection appropriés des ensembles de vis-mère qui utilisent des écrous en polymère. Bien que la plupart des polymères techniques indiquent une valeur PV, le PV est généralement négligé lorsque l’on considère les conceptions de vis-mère utilisant des écrous en polymère. Étonnamment, la plupart des concepteurs se contentent de tenir compte de la charge nominale de l’écrou lors du dimensionnement de leurs systèmes et ignorent l’impact de la vitesse. Le dépassement de la limite PV peut entraîner la déformation de l’écrou à cause de la chaleur générée et peut conduire à une défaillance rapide et soudaine. Ce type de défaillance peut être évité par une conception à l’intérieur de l’enveloppe PV.

La pression peut être définie comme la force axiale appliquée divisée par la surface de l’écrou à la surface d’appui de la charge de la vis. En remplaçant la pression par la formule ci-dessus, on obtient la force axiale :

Cette formule peut être utilisée pour tracer la courbe PV sur une plage de vitesses souhaitée. La vitesse étant au dénominateur, plus la vitesse est élevée, plus la force que l’écrou accepte est faible. L’inverse est également vrai, car plus la force appliquée est importante, plus les vitesses doivent être faibles pour éviter de dépasser la limite PV de l’écrou. Afin de prévenir toute défaillance, la combinaison de charge et de vitesse des ensembles de vis doit être maintenue en dessous de la limite PV pour le matériau de l’écrou.

Vous trouverez ci-dessous un exemple de tracé PV pour 2 écrous similaires, mais fabriqués à partir de matériaux différents.

La limite PV étant le moment où l’écrou commencera à se déformer sous l’effet de la chaleur, la température et le cycle de fonctionnement de l’application auront également un impact. Malheureusement, il est difficile de prévoir l’impact de la température et du cycle d’utilisation avec une formule simple. Pour les applications où le cycle d’utilisation est supérieur à 50 % ou les températures sont supérieures à la température ambiante, le test de l’assemblage est le meilleur moyen de trouver les limites de performance.

Pour plus de détails sur les calculs relatifs à la limite PV pour un écrou spécifique, lire la suite. Sinon, vous pouvez passer au thème suivant.

Afin de calculer la courbe PV pour un écrou spécifique, il convient de calculer la surface projetée d’engagement entre les filetages d’un écrou et d’une vis. Pour ce faire, l’on calcule la longueur de l’hélice dans l’écrou et on la multiplie par le nombre de départs. Ensuite, on multiplie par la profondeur de l’engagement du filetage entre l’écrou et la vis.

La longueur de l’hélice est une ligne imaginaire qui tourne autour du filetage à son diamètre de pas de vis où se produit l’engagement théorique du filetage. Un tour simple de l’hélice est calculé à l’aide de la formule suivante :

ou spécifiquement pour les vis-mères

La longueur de l’hélice est nécessaire. La longueur de l’hélice d’un filetage est égale à la longueur de l’hélice en un tour multipliée par le nombre de tours dans l’écrou.

Le nombre de tours peut être calculé en divisant la longueur de la partie filetée de l’écrou par le pas hélicoïdal de l’écrou.

En remplaçant la longueur de l’hélice et le nombre de tours par la formule de la surface, on obtient :

Un facteur de complication se présente dans la pratique. Lorsqu’une charge est appliquée, les filetages de l’écrou peuvent dévier, réduisant ainsi la zone de contact entre l’écrou et la vis.

La réduction du contact du filetage diminue la surface d’engagement. Dans la pratique, il est difficile de calculer exactement ce que sera cette réduction de superficie. Et ce qui est encore plus regrettable, c’est que la surface diminue à mesure que la charge augmente. Ce qui aggrave la tendance aux pannes liées au PV. Cela souligne la nécessité de rester dans les limites de l’enveloppe de performance.

Pour résoudre ce problème, un facteur de correction (C_f) est introduit dans le calcul de la surface projetée. Ce facteur se situe normalement entre 0,75 et 0,25 environ lorsque la charge augmente de la capacité de charge nominale légère à la pleine capacité.

La vitesse de surface peut être calculée à l’aide de la formule suivante (la longueur de l’hélice en un tour étant en pouces).

Remplaçant la longueur de l’hélice en un tour, elle se transforme en :