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Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Génie mécanique BM 5 175 − 1 Fonction Carter par René BOUDET Professeur à l’Université Paul-Sabatier de Toulouse et à l’École nationale supérieure des Techniques avancées de Paris n mécanisme est un ensemble de solides connectés entre eux par des liaisons. Si celles-ci déterminent la nature des mouvements relatifs des pièces qu’elles unissent, elles sont aussi soumises à des actions de liaison et participent ainsi à la transmission de puissance. Parmi les pièces mobiles, cer- taines sont liées au bâti ou carter qui constitue une enveloppe et permet, par conséquent, d’identiﬁer les frontières du mécanisme ou de la machine, aﬁn de créer une unité. 1. Fonctions.................................................................................................... BM 5 175 - 2 2. Matériaux et techniques d’obtention ................................................. — 2 2.1 Mise en forme de matériaux....................................................................... — 3 2.2 Changement d’état ...................................................................................... — 3 2.3 Assemblage de parties élémentaires......................................................... — 3 2.4 Usinage dans la masse ............................................................................... — 3 3. Références concernant la fonction carter........................................ — 3 3.1 Propriétés géométriques des axes de liaison ........................................... — 3 3.2 Conditions de montage............................................................................... — 3 3.3 Liaisons avec l’environnement................................................................... — 3 3.4 Comportement de structure mécanique.................................................... — 4 3.5 Fluide de lubriﬁcation.................................................................................. — 4 U FONCTION CARTER _____________________________________________________________________________________________________________________ Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. BM 5 175 − 2 © Techniques de l’Ingénieur, traité Génie mécanique 1. Fonctions Le carter doit, pour constituer cette unité, remplir un certain nom- bre de fonctions. I Le carter doit présenter des surfaces destinées à recevoir les composants de liaison qui assureront la continuité de la chaîne ciné- matique, qu’il met en position. Il doit donc vériﬁer des conditions géométriques. I Le carter doit permettre le montage de l’ensemble des piè- ces qu’il contient. À ce propos, il pourra être réalisé en plusieurs parties et comprendra des surfaces de liaison planes et/ou cylindri- ques. Il faudra veiller à leur dimensionnement (liaisons longues ou courtes qui supposeront des propriétés géométriques distinctes). I Le carter assure la liaison du mécanisme avec son environ- nement. On peut y discerner : — des liaisons démontables rigides, réalisées par l’utilisation de boulons, qui devront présenter des conditions satisfaisantes de résistance à la fatigue; — des liaisons élastiques, qui auront pour but de créer des rai- deurs et des amortissements, de façon à découpler le comporte- ment vibratoire du mécanisme ou de la machine de son environnement (par exemple, fixation du bloc moteur sur la caisse d’une voiture); — des dispositifs de préhension ou poignées (par exemple, pour les robots ménagers ou les outils portatifs). I Le carter constitue une structure mécanique qui doit : — résister aux actions de liaison; — présenter d’éventuelles souplesses pour réduire l’hyperstati- cité de réalisations techniques (par exemple, des boîtes de réduc- tion pour hélicoptère). Il a son propre comportement vibratoire qu’il convient de caracté- riser. I Les frottements au sein des liaisons s’accompagnent de dissipa- tion thermique. Le carter doit favoriser cette évacuation, il convient d’ajouter un ﬂuide de refroidissement (huile de lubriﬁcation qui, en outre, diminue les frottements). Le carter doit donc présenter des qualités d’étanchéité. Les ﬁgures 1 et 2 donnent des exemples respectivement d’un car- ter moulé et d’un carter soudé. 2. Matériaux et techniques d’obtention Quatre grandes techniques d’obtention de carter peuvent être identiﬁées : — mise en forme de matériaux; — changement d’état; — assemblage de parties élémentaires; usinage dans la masse. Figure 1 – Carter moulé Moteur pneumatique Réducteur D D DD – les formes caractéristiques de la fonderie ; – les plans de joints ; – l'accessibilité de montage ; – les liaisons entre carter moteur et carter réducteur. On peut remarquer : ____________________________________________________________________________________________________________________ FONCTION CARTER Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Génie mécanique BM 5 175 − 3 2.1 Mise en forme de matériaux Il s’agit très souvent de tôles en matériaux ferreux, pour lesquel- les on exploite la déformation plastique, aﬁn d’obtenir les formes souhaitées. Suivant les conditions de température, de déformation ε et de taux de déformation (déformation par unité de temps), paramètre très sensible en emboutissage, le même matériau peut avoir diffé- rents comportements rhéologiques : — parfaitement plastique à chaud ; — viscoplastique élevé; — plastique écrouissable ε élevé et . La pièce terminée doit présenter des qualités géométriques et de comportement mécanique. 2.2 Changement d’état Le cycle : « état solide, état liquide ou pâteux, état solide » est uti- lisé. Il s’agit : — de fonderie, dans le cas de matériaux métalliques (alliages légers, métaux ferreux); — d’injection dans un moule, pour les matériaux plastiques; — de polymérisation, pour les matériaux composites fibrés. 2.3 Assemblage de parties élémentaires Il s’agit d’utiliser des éléments standardisés et commercialisés (tubes, tôles, proﬁlés) et de les assembler pour obtenir la fonction carter. 2.4 Usinage dans la masse En partant d’éléments bruts, l’usinage permet d’obtenir les diffé- rents éléments qui, assemblés, constitueront le carter. 3. Références concernant la fonction carter 3.1 Propriétés géométriques des axes de liaison Il s’agit donc d’un problème de cotation fonctionnelle qui se répercute sur les machines de production, permettant de réaliser une cote dans un intervalle de tolérance (cf. article Cotation fonc- tionnelle dans le volume Usinage). 3.2 Conditions de montage Il faut privilégier la simplicité, avec le souci constant de réduire le nombre de pièces et les opérations d’usinage. On pourra consulter avec intérêt les méthodes d’analyse des modes de défaillance qui permettront d’évaluer la conception du dispositif. 3.3 Liaisons avec l’environnement On rencontre : — les assemblages par éléments filetés avec le comportement statique ou en fatigue; cf., dans cette rubrique, les articles B 5 560 Assemblages par éléments filetés, B 5 560 Calcul, BM 5 562 Modéli- sation et calcul, B 5 565 Technologie; — assemblages assurant l’isolation vibratoire; cf., dans cette rubrique, les articles Isolation antivibratoire et antichoc B 5 140 Défi- Figure 2 – Carter soudé L ’assemblage d’éléments par l’intermédiaire de plans de joints permet de constituer le carter. Le carter est conçu à partir d'éléments plans soudés entre eux (style cubique). Les surfaces recevant les composants de liaison sont des fourreaux rapportés par boulonnage. ε ˙ ε ˙ 0 ≈ ε ˙ ε ˙ 0 ≈ Les parties élémentaires sont assemblées pour constituer l’ensemble carter. En technique d’assemblage, on peut distinguer : — le soudage ; — le boulonnage ; — le clipsage ; — le collage, etc. FONCTION CARTER _____________________________________________________________________________________________________________________ Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. BM 5 175 − 4 © Techniques de l’Ingénieur, traité Génie mécanique nitions. Principes physiques et B 5 150 Solutions technologiques et industrielles. 3.4 Comportement de structure mécanique En comportement, statique, il s’agit de prédire les contraintes, aﬁn de se prononcer sur les conditions de résistance. Les éléments constitutifs peuvent être modélisés par : — des poutres ; — des plaques ; — des coques. La détermination des contraintes peut résulter de traitement de modélisation : — « rustiques » débouchant sur un calcul analytique ; cf., dans cette rubrique, article B 601 Résistance des matériaux appliquée aux organes de machines ; — éléments finis; on a alors le schéma : L ’association de modèles à la réalité est complexe et suppose une bonne pratique de l’activité de modélisation ; cf., dans cette rubri- que, article BM 5 015 Modélisation des structures par éléments ﬁnis et BM 5 017 Choix des logiciels existants. Si le comportement est statique, le dimensionnement relève de la mécanique de la rupture (cf., article B 5 060 Mécanique de la rup- ture) ou de la plastiﬁcation. Si le comportement est dynamique, différentes préoccupations doivent intervenir : — fatigue; cf. articles BM 5 050 Fatigue des alliages ferreux. Approche classique et BM 5 052 Fatigue et mécanique de la rupture des alliages légers et composites; — vibration; cf. article BM 5 050 Fatigue des alliages ferreux. Approche classique et B 5 060 Mécanique de la rupture. 3.5 Fluide de lubriﬁcation Il s’agit, bien sûr, de prendre en compte le ﬂuide lubriﬁant (très souvent de l’huile minérale), qui intervient dans le fonctionnement: — des paliers fluides ; — des roulements ; — de l’engrènement. Le carter aura un rôle de dissipation thermique. On aura alors intérêt à favoriser la convection par la présence de nervures, d’ailet- tes... Dans certains cas, il faudra prévoir un radiateur à huile. Le lubriﬁant doit être renouvelé périodiquement, d’où la présence de bouchons de vidange et de remplissage. La présence de ce ﬂuide entraîne la nécessité d’assurer l’étan- chéité qui peut être : — statique ou dynamique; cf. article B 5 420 Étanchéité mécanique; — réalisée par l’intermédiaire de garnitures; cf. article B 5 425 Garnitures mécaniques. Le carter fait partie d’un ensemble qui sera soumis aux ﬁltres d’évaluation de la conception : — analyse de la valeur ; — analyse des modes de défaillance. Réalité Modèle mathématique uploads/Geographie/ techniques-de-l-x27-ingenieur-fonction-carter.pdf