Transmission avec Modification de la Vitesse
Variateurs de Vitesse – Sciences d’Ingénieur 2ème BAC STE SI
Introduction
Les variateurs de vitesse sont des systèmes permettant d’adapter en continu la vitesse de rotation entre l’arbre moteur et l’arbre récepteur. Ils jouent un rôle crucial dans le contrôle des machines industrielles.
1. Principes de base
Définition : Dispositif permettant de faire varier de manière continue le rapport de transmission entre l’entrée et la sortie.
Rapport de variation :
r = Nsortie/Nentrée = [rmin ; rmax]
r = Nsortie/Nentrée = [rmin ; rmax]
Applications typiques : Machines-outils, convoyeurs, treuils, ventilateurs industriels.
2. Types de variateurs mécaniques
Variateur à courroie trapézoïdale
- Poulies à diamètre variable
- Rapport modifiable par déplacement axial
- Plage typique : r ∈ [0.5; 2]
Variateur à friction
- Rouleaux coniques en contact
- Variation par déplacement radial
- Précision moyenne
3. Caractéristiques techniques
Paramètres clés :
- Plage de variation (rmin à rmax)
- Puissance transmissible
- Rendement énergétique (70-95%)
- Précision de réglage
- Durée de vie
Équation fondamentale :
Psortie = η × Pentrée – Ppertes
(η : rendement, typiquement 0.8 à 0.95)
Psortie = η × Pentrée – Ppertes
(η : rendement, typiquement 0.8 à 0.95)
4. Avantages et limites
Avantages
- Variation continue et progressive
- Absence de à-coups mécaniques
- Montage relativement simple
- Adaptation fine aux besoins
- Coût modéré pour petites puissances
Limites
- Glissement possible (pertes)
- Usure des surfaces de contact
- Puissance limitée (≤50kW typiquement)
- Nécessité de maintenance
- Rendement inférieur aux systèmes à engrenages
5. Applications industrielles
- Machines-outils : Tours, fraiseuses
- Convoyeurs : Adaptation au débit
- Ventilateurs industriels : Régulation du flux
- Treuils et levage : Contrôle de vitesse
- Robotique : Mouvements précis
6. Comparaison avec autres systèmes
| Critère | Variateur mécanique | Boîte de vitesses | Variateur électronique |
|---|---|---|---|
| Variation | Continue | Discrète | Continue |
| Rendement | 80-90% | 90-98% | 85-95% |
| Puissance max | Moyenne | Élevée | Élevée |
Choix selon l’application : Privilégier les variateurs mécaniques pour les besoins de variation continue à puissance modérée.
