Brevet FR2494362A1 — publié le 19820521

La présente invention concerne un procédé pour diminuer et maintenir uniforme la marge de déclenchement en cas de sur- charge, en particulier dans des dispositifs d'entraînement de laminoirs à chaud à pas de pélerin ainsi qu'un accouple- ment de sécurité pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, au moyen de taquets d'entraînement précontraints. De façon connue, par exemple dans les entraînements de laminoirs ou analogues, on intercale des accouplements de sécurités qui se rompent en cas de surcharge, pour éviter des détériorations particulièrement importantes à l'ensemble de l'installation ou aux outils. Des sécurités de charge simples peuvent être constituées par des goujons de cisaillement. On connaît également des dispositifs de sécurité de surcharges qui comportent des taquets d'entraînement qui se cassent en cas de surcharge (demande de brevet allemand 26 40 989). Les éléments utilisés dans de tels dispositifs de sécurité comportent la plupart du temps des zones de rupture prédéterminées. On connaît de plus des dispositifs de sécurité dont les éléments d'entraînement, en forme de cylindre creux, sont maintenus sous précontrainte (brevet allemand 24 30 541 et demande de brevet allemand 28 14 180). Les accouplements de sécurité connus, qui sont disposés à des endroits o interviennent des variations importantes et fréquentes de charges, comme dans les laminoirs à pas de pélerin, ont une durée de vie très courte et présentent un couple de rupture diminuant avec le temps de fonctionnement. L'objet de la présente invention est un procédé et un dispositif de couplage qui permettent des charges variables durables lors de la transmission de couples et une tension de rupture très faible et constante lors d'une surcharge ainsi qu'un contrôle continuel et une régulation des éléments de transmission. A cette fin, selon l'invention, le procédé pour diminuer et maintenir uniforme la marge de déclenchement en cas de surcharge pour des accouplements de sécurité pourvus de taquets d'entraînement précontraints, est caractérisé en ce que la précontrainte appliquée est maintenue hydrauliquement à une valeur définie pendant le fonctionnement, la transmission de couple résultant exclusivement des efforts de traction des taquets d'entraînement précontraints à demeure. De préférence, pendant le fonctionnement, les variations de volumes dues à la température et/ou aux fuites sont équilibrées hydrauliquement de façon centrale et les taquets d'entraînement individuels pendant le fonctionnement jusqu'au couple prévu par construction ne sont pas plus fortement chargés que la charge correspondant à la charge maximale admissible prévue. Pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention, on prévoit un accouplement de sécurité comportant deux parties d'accouplement coaxiales, qui sont accouplées par l'intermédiaire de deux ou plusieurs taquets d'entraînement précontraints ayant chacun une zone de rupture, et cet accouplement est remarquable en ce que les taquets d'entraînement, chacun au moyen d'un vérin hydraulique et d'un tube d'appui agencé entre deux fixations, par l'intermédiaire de surfaces d'appui parallèles et symétriques à l'axe des forces, sont précontraints en traction sans tensions de courbure et de torsion, lorsque l'accouplement ne subit aucun couple. De préférence, les vérins hydrauliques individuels sont en liaison.avec un réservoir commun par l'intermédiaire de conduites. Ces conduites peuvent être reliées à une pompe et comporter un manomètre et/ou un interrupteur à pression. Les fixations sont avantageusement reliées de façon pivotantes aux parties d'accouplement par l'intermédiaire de roulement sphériques sans jeu. Par ailleurs, il est avantageux que les parties d'accouplem( soient guidées l'une par rapport à l'autre au moyen d'un roulement précontraint à rouleaux croisés. Dans l'accoupleME de sécurité selon l'invention, la transmission totale des efforts de chaque élément d'entraînement a lieu exclusivemer par l'intermédiaire d'une unité hydraulique auxiliaire à piston et cylindre, qui est incorporée dans une fixation-, et toutes les unités hydrauliques auxiliaires sont reliées entre elles par une conduite, de sorte que dans chaque cas, chaque élément d'entraînement est soumis à une charge égale. L'accouplement de sécurité selon l'invention est particulièz approprié à être incorporé dans des laminoirs à pas de pélerin à chaud. On obtient ainsi une plus grande sécurité de fonctionnement, sans que les éléments d'entraînement aient à être surdimensionnés. Par suite de la grande résistance de l'accouplement selon l'invention, toute panne, qui intervenait jusqu'à présent du fait des éléments de sécurité se brisant par fatigue, est supprimée. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est une coupe longitudinale d'un élément d'entra nement (partie sous tension). La figure 2 est une coupe longitudinale d'un élément d'entra nement complet, y compris ses paliers. La figure 3 est une coupe montrant un accouplement pourvu d'un roulement à rouleaux croisés. Dans le dispositif montré par la figure 1, le taquet d'entraî- nement 2 est maintenu entre des fixations 5 et 6, qui sont maintenues à un écartement convenable par l'intermédiaire d'un tube d'appui 4, de façon qu'une traction déterminée puisse être appliquée sur ledit taquet d'entraînement 2 par l'intermédiaire d'un vérin hydraulique 7. Le tube d'appui et d'entretoise 4 et la fixation 6 sont coaxiaux mais peuvent librement coulisser axialement l'un par rapport à l'autre, tandis que le tube d'entretoise 4 est solidaire de la fixation 5. Pour que des tensions parasites de courbure ne soient pas superposées à la traction, les surfaces d'appui 10 à 17 sont parallèles et symétriques par rapport à l'axe x-x du taquet d'entraînement. Pour permettre des tractions déterminées égales sur tous les taquets d'entraînement 2 actifs dans un accouplement de sécurité, tous les vérins hydrauliques 7 sont reliés les uns aux autres par l'intermédiaire d'une conduite non représentée et sont mis en communication avec une pompe. Comme appareils de contrôle et de surveillance, on peut incorporer un manomètre ou un interrupteur à pression dans cette conduite. La pression hydraulique provoque l'élongation des taquets sous l'action des tractions. Il en résulte que les efforts de traction sont indépendants des différences de longueur que les éléments d'entraînement 3 présentent les uns par rapport aux autres du fait des tolérances, ainsi que des. différences d'entre-axes entre les vis de taquets 8 et 9. La chute de pression hydraulique peut ainsi constituer le signe que l'un ou plusieurs vérins hydrauliques ont augmenté de volumes par allongement des taquets d'entraînement à la suite d'une surcharge. Lors de surcharges isolées ou rares au-dessus de la valeur nominale de la charge de fonctionnement mais inférieures à la traction de rupture, les taquets d'entraînement précontraints approximativement jusqu'à la limite d'allon- gement et surchargés brièvement au-dessus de celle-ci ne se brisent pas, mais s'allongent quelque peu mais de façon différente. Il en résulte que le volume des cylindres hydrauliques s'accroît et que la pression hydraulique, ainsi que la précontrainte, décroissent légèrement. Au moyen d'une pompe et d'un dispositif de surveillance de pression, il est également possible de prévoir un remplissage ultérieur pendant le fonctionnement, de sorte que la précontrainte peut être ramenée à la valeur prédéterminée indépendamment de l'allongement des taquets individuels. Ainsi, on évite aux taquets d'entraînement de supporter des contraines indésirables élevées et à chaque fois on obtient une répartition de charges uniformes sur tous les taquets d'entraînement, de sorte que l'on obtient une longue durée de service des taquets d'entraînement avec une précontraine optimale. Les chutes individuelles de la pression hydraulique, ainsi que les quantités nécessaires au remplissage des vérins, donnent des renseignements sur les allongements subis par les taquets d'entraînement, de sorte qu'il est possible de connaître le moment o il faut remplacer avantageusement les taquets d'entraînement pendant un arrêt de la machine, sans attendre la rupture desdits taquets. Dans le cas d'une surcharge jusqu'à la tension de rupture, le taquet se rompt à l'emplacement de la zone de rupture 1. Dans le dispositif selon l'invention, il en résulte à chaque fois une séparation entre la fixation 6 et le tube d'appui 4, et le piston du vérin hydraulique se déplace jusqu'à une butée. Du fait que les fixations 5 et 6 des éléments d'entraînement 3 sont articulées sur les parties d'accouplement 20 et 21 par l'intermédiaire de paliers 18 et 19, l'agencement brisé peut librement basculer à partir de sa position coaxiale à l'axe des efforts, de sorte qu'une partie de l'accouplement peut tourner librement tandis que l'autre reste en place. Par utilisation d'un taquet d'entraînement 2 mince et cylindrique en acier à haute résistance pourvu d'une zone de rupture plate, qui a subi un traitement thermique préalable et un traitement de surface spécial, il est possible en l0 coopération avec un tube d'appui 4 et des surfaces d'appui à 17 usinées d'appliquer une précontrainte élevée et uniforme sur l'élément d'entraînement de sorte que la tension de rupture peut être approximativement égale seulement au quart de la charge nominale dans l'axe des forces x-x, qui passe par le milieu exact des fixations 5 et 6. Par ailleurs, à cause de sa minceur le taquet d'entraînement est protégé de façon durable contre la fatigue jusqu'à la valeur nominale dans le cas d'une charge de fonctionnement variant fréquemment, d'une manière connue au moyen d'une vis de réglage. Un développement de cette idée pour un accouplement de sécurité en cas de transmission de couple réside en ce que dans un tel agencement on fait coopérer plusieurs éléments d'entraînement dont chacun se trouve sous une précontrainte dans l'un ou plusieurs des taquets d'entraînement et transférée à l'ensemble de l'agencement. Pour pouvoir permettre une précontrainte restant égale par l'intermédiaire du-système hydraulique, il est prévu de maintenir à un faible niveau les oscillations de pression dues à la température et aux fuites, à l'aide d'un réservoir de pression. Le réservoir sert en même temps à éviter que la pression hydraulique et donc la précontrainte ne chutent trop fortement lors de l'allongement de l'un ou de plusieurs taquets d'entraînement. Les éléments d'entraînement 3 sont avantageusement reliés aux parties d'accouplement au moyen de paliers 18 et 19 sphériques et sans jeu (figure 2). Le palier sphérique rend possible le réglage sans contrainte, de sorte qu'aucune tension parasite n'intervienne. L'absence de jeu évite les à-coups et n'amplifie pas les effets de ceux-ci. Les portions d'accouplement 20 et 21 sont guidées radialemei et axialement l'une par rapport à l'autre par l'intermédiaii d'un roulement à rouleaux croisés 22 sous précontrainte (figure -3). Un roulement à rouleaux croisés présente une large base, de façon qu'il peut supporter des forces et des couples élevés, tout en nécessitant peu de place. De plus, les deux parties d'accouplement 20 et 21, puisqu'elles sont sous précontraint sont montées avec un jeu négatif, très précis, de sorte que les paliers 18 et 19 des éléments d'entraînement ne sont chargés que de façon statique et il en résulte peu d'usure. Les coussinets 23 servent à la liaison en couple des partieE d'accouplement 21 à une autre partie de machine 24. On remarquera que sur la figure 3, les parties d'accouplement et 21 sont représentées décalées en direction péri- phérique. Eventuellement, pour appliquer des charges égales à tous les éléments d'entraînement même en cas de charges partielle dues aux tolérances d'usinage, il est possible de prévoir une unité à cylindres et pistons auxiliaires dans l'une des fixations 6 ou 7, toutes les tractions des fixations lui étant transmises. Une telle répartition uniforme des charges est obtenue lorsque toutes les unités hydrauliques auxiliaires sont reliées hydrauliquement les unes avec les autres. Dans un agencement réparti de façon uniforme et présentant les éléments d'entraînement de même dimension, le roulement à rouleaux croisés 22 ne subit pas de forces dues à la transmission de couple. REVENDICATIONS 1. Procédé pour diminuer et maintenir uniforme la marge de déclenchement en cas de surcharge pour des accouplements de sécurité pourvus de taquets d'entraînement précontraints, caractérisé en ce que la précontrainte appliquée est maintenue hydrauliquement à une valeur définie pendant le fonctionne- ment, la transmission de couple résultant exclusivement des efforts de traction des taquets d'entraînement (2) précontraints à demeure. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pendant le fonctionnement, des variations de volume dues à la tempérautre et/ou aux fuites sont équilibrées hydrauliquement de façon centrale et les taquets d'entraînement individuels (2) pendant le fonction- nement jusqu'au couple prévu par construction ne sont pas plus fortement chargés que la charge maximale admissible prévue. 3.- Accouplement de sécurité pour la mise en oeuvre du procédé spécifié sous l'une des revendications 1 ou 2, comportant deux parties d'accouplement coaxiales, qui sont accouplées par l'intermédiaire de deux ou plusieurs taquets d'entraînement précontraintsayant chacun une zone de rupture, caractérisé en ce que les taquets d'entraînement (2), chacun au moyen d'un vérin hydraulique (7) et d'un tube - d'appui (4) agencé entre deux fixations (5 et 6) ou analogue, par l'intermédiaire de surfaces d'appui (10 à 17) parallèles et symétriques à l'axe (x-x) des forces, sont précontraints en traction sans tensions de courbure et de torsion, lorsque l'accouplement ne subit aucun couple. 4.- Accouplement de sécurité selon la revendication 3, caractérisé en ce que les vérins hydrauliques (7) sont en liaison avec un réservoir commun par l'intermédiaire de conduites. 5.- Accouplement de sécurité selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites conduites sont reliées à une pompe et comportent un manomètre et/ou un interrupteur à pression. 6.Accouplement de sécurité selon la revendication 3, caractérisé en ce que les fixations (5 et 6) sont reliées de façon pivotante aux parties d'accouplement (20 et 21) par l'intermédiaire de roulements sphériques (18 et 19) sans jeu. 7.- Accouplement de sécurité selon la revendication 3, caractérisé en ce que les parties d'accouplement (20 et 21) sont guidées l'une par rapport à l'autre au moyen d'un roulement précontraint (22) à rouleaux croisés. 8.- Accouplement de sécurité selon la revendication 3, caractérisé en ce que la transmission totale des efforts de chaque élément d'entraînement (3) a lieu exclusivement par l'intermédiaire d'une unité hydraulique auxiliaire à piston et cylindre, qui est incorporée dans une fixation (6 ou 7), et toutes les unités hydrauliques auxiliaires sont reliées entre elles par une conduite, de sorte que dans chaque cas chaque élément d'entraînement est soumis à une charge égale.