Bien choisir un embrayage industriel

Le choix d’un embrayage industriel va dépendre de l’application que vous avez prévue, par exemple :

• Pour une prise de force, c’est-à-dire pour transmettre le couple d’un moteur à un outil mécanique ;
• Pour une application dynamique à fort couple ;
• Pour le contrôle précis du couple et du glissement.

Une fois l’application définie, vous devez déterminer si vous avez besoin d’un dispositif d’embrayage stable lorsqu’il est embrayé (dans ce cas, son actionnement permet de le débrayer) ou d’un dispositif d’embrayage stable en position débrayée (dans ce cas, son actionnement permet de l’enclencher). Vous devez aussi savoir si l’actionnement doit se faire à l’arrêt ou à vitesse réduite, ou s’il peut se faire lorsque l’axe en entrée est en mouvement.

Autre aspect à prendre en compte, l’environnement dans lequel l’embrayage doit fonctionner. Par exemple, s’il doit fonctionner en milieu humide, huileux ou poussiéreux, vous devrez choisir un embrayage avec un indice de protection adapté.

Si vous n’envisagez pas un embrayage à actionnement manuel, pour savoir comment l’embrayage pourra être actionné, vous devez réfléchir aux sources d’énergie qui seront à proximité, par exemple savoir s’il sera proche d’un réseau pneumatique, d’un circuit hydraulique ou d’une alimentation électrique. Dans la mesure du possible, il vous faut aussi prendre en compte les caractéristiques propres à chaque type d’actionnement. Par exemple, si vous souhaitez maîtriser la phase de glissement de l’embrayage, vous choisirez de préférence un actionnement pneumatique, alors que si vous souhaitez un temps d’actionnement le plus court possible, vous préférerez un embrayage à actionnement hydraulique. D’un autre côté, si vous souhaitez un embrayage qui demande le moins de maintenance possible, vous choisirez alors un embrayage à actionnement électromagnétique, et si vous privilégiez plutôt un investissement à coût réduit, vous pourrez vous tourner vers un embrayage à actionnement mécanique.

Vous devez déterminer les dimensions maximales de votre embrayage pour pouvoir l’intégrer, ainsi que le couple (Nm) maximum qu’il devra transmettre et la vitesse de rotation maximale (tr/min).

Enfin, vous devez vérifier que la technologie choisie corresponde aux fonctions que vous recherchez. Par exemple, si vous souhaitez maîtriser le glissement entre l’entrée et la sortie de l’embrayage, la vitesse de rotation ou le couple transmis, nous vous conseillons de vous intéresser aux embrayages à poudre, alors que si vous recherchez un embrayage avec une usure minimale, nous vous recommandons de regarder du côté des embrayages à hystérésis.

Embrayage électromagnétique de la marque Mayr

Il existe différents systèmes pour actionner un embrayage :

• Actionnement pneumatique : c’est le système d’actionnement le plus courant au niveau industriel, notamment parce qu’il permet de contrôler à la fois la durée de la phase transitoire de glissement et le couple transmis. Certains embrayages à actionnement pneumatique peuvent fonctionner à basse température.
• Actionnement hydraulique : l’embrayage est relié à un cylindre récepteur qui se déclenche sous l’action d’un maître-cylindre. Ces embrayages ont un temps de réaction très court.
• Actionnement électromagnétique : l’embrayage lui-même peut être par exemple à friction ou à dentures, et son enclenchement ou son déclenchement est commandé par une bobine électromagnétique. Les embrayages à actionnement électromagnétique ont une longue durée de vie et sont dotés de mécanismes d’auto-ajustement pour compenser l’usure des disques de friction. Par contre, ils doivent être équipés de roulements performants pour supporter la bobine qui est stationnaire et les efforts radiaux. De plus, leur temps de réponse est plus long que pour les autres embrayages en raison du temps nécessaire pour générer le champ magnétique de la bobine.
• Actionnement mécanique : l’enclenchement ou le déclenchement de l’embrayage est activé par une action mécanique (par exemple, l’embrayage peut être relié à un levier). Le retour à la position stable se fait généralement sous l’action d’un ressort de rappel. Ces embrayages n’ont pas besoin d’être équipés de roulements, ne sont pas affectés par les pannes de courant et offrent un relâchement automatique en cas de surcharge. Par contre, la plupart d’entre eux nécessitent un réglage manuel pour compenser l’usure des disques de friction.

Le choix du système d’actionnement doit aussi être déterminé par sa durée et sa fréquence d’utilisation, car l’usure du système d’embrayage va en grande partie dépendre de ces données.

Embrayage multidisque de la marque Ortlinghaus

Vous avez le choix entre différentes techniques d’embrayage qui peuvent être plus ou moins adaptées pour votre application :

• Les embrayages à disque (embrayages à friction) : en fonction de la puissance à transmettre, ces embrayages peuvent être monodisques, bi-disques ou multidisques. La multiplication des disques permet notamment de répartir la transmission du couple et l’usure des disques, et ainsi d’augmenter la durée de vie de l’embrayage. Une autre possibilité pour augmenter le couple transmissible consiste à accroître le diamètre des disques de friction, mais cette solution ajoute à l’encombrement de l’embrayage. Ce type d’embrayage est notamment utilisé lorsque la différence de vitesse est importante entre l’arbre d’entrée et l’arbre de sortie.
• Les embrayages à cône (embrayages à friction) : utilisé pour les faibles couples, cet embrayage a l’avantage de rester embrayé en l’absence d’activation.
• Les embrayages centrifuges (embrayages à friction) : ces embrayages n’ont pas de système d’actionnement séparé. Leur engagement se fait sous l’effet de la force centrifuge qui s’opère sur des masselottes solidaires de l’arbre en entrée. Lorsque la vitesse de rotation de l’arbre est suffisante, la force centrifuge pousse les masselottes vers l’extérieur de façon qu’elles viennent en contact d’une garniture à friction.
• Les embrayages à poudre (embrayages électromagnétiques) : ces embrayages sont utilisés quand le glissement, la vitesse et le couple doivent être contrôlés de façon précise. Ils sont notamment adaptés aux machines d’impression, d’emballage et de déroulement pour le contrôle de tension de bande. L’engagement se fait à partir d’une poudre conductrice qui devient solide sous l’effet d’un courant.
• Les embrayages à hystérésis (embrayages électromagnétiques) : une bobine est placée à l’intérieur du stator (qui est en fait en rotation dans le cas d’un embrayage). Lorsque la bobine est alimentée électriquement, les propriétés spécifiques d’hystérésis magnétique du rotor font que celui-ci résiste à tout déplacement dans le champ magnétique et se retrouve donc entraîné en rotation avec le stator. Les embrayages à hystérésis fonctionnent sans friction et nécessitent très peu de maintenance.
• Les embrayages à dentures : ces embrayages sont notamment adaptés aux environnements humides. L’embrayage doit se faire à l’arrêt ou à très basse vitesse car il n’y a pas de phase transitoire de glissement. Ces embrayages sont très compacts.

• Certains embrayages sont prévus pour fonctionner à sec et dans ce cas un échauffement se produit lors des phases intermédiaires de glissement (lorsque l’embrayage s’engage ou se désengage). Dans certains cas, une ventilation naturelle pourra suffire pour refroidir le système et dans d’autres, il pourra être nécessaire de prévoir une ventilation forcée. Dans les cas où le système d’embrayage risque de beaucoup s’échauffer, nous vous conseillons de choisir plutôt un embrayage refroidi par bain d’huile.
• Si l’embrayage ne doit pas subir d’efforts radiaux, vous pouvez choisir un embrayage sans palier, mais si vous avez un doute, il vaut mieux choisir un embrayage monté sur roulements pour éviter son usure prématurée.
• Vous devez aussi connaître l’environnement dans lequel il va être monté et notamment son encombrement maximal, le système d’entraînement en entrée (diamètre de l’axe, entraînement par clavette ou par bride, etc.) et le type de liaison en sortie.

En fonction de l’utilisation de votre embrayage, notamment pour les embrayages à friction, nous vous conseillons de prendre en compte la fréquence et la facilité de remplacement des pièces d’usure telles que par exemple les disques de friction pour les embrayages à disques ou les masselottes pour les embrayages centrifuges.