Connexion par goupille - Connexion des composants avec des goupilles cylindriques - méthodes/erreurs

Dans cet article, nous allons nous concentrer précisément sur le sujet des connexions par goupille dans le domaine mécanique. Nous examinerons de près les pièces moulées telles que les boulons et les goupilles, ainsi que les autres éléments de fixation et leur rôle décisif dans les connexions des goupilles. Nous aborderons les différents exemples de connexions de broches et les défauts potentiels lors de l’épinglage des composants.

Qu’est-ce qu’une connexion par goupille ?

Les connexions à goupilles et les connexions à boulons constituent un sous-ensemble de connexions de verrouillage et semblent fonctionner de la même manière à première vue. Bien que les deux types de connecteur sont détachables et se ressemblent visuellement, ils diffèrent dans leur mode d’action. Alors que les connexions par goupille sont censées être une connexion fixe à verrouillage par frottement, les connexions par boulon fournissent généralement une connexion lâche et verrouillée. Cependant, le principe de fonctionnement est le même. Un trou de forage est créé par un ou plusieurs composants reliés entre eux. Une goupille ou un boulon d’articulation est inséré(e) dans cet alésage.

Par exemple, lorsqu’une goupille cylindrique surdimensionnée est enfoncée dans l’alésage, une connexion appelée blocage par frottement ou connexion fixe est créée. Une telle connexion à goupilles maintient les composants ensemble par le frottement mécanique et la pression entre la goupille et les trous d’alésage correspondants. La force est ainsi transmise en produisant un contact de blocage stable et à friction entre les composants et l’élément de connexion. Les boulons sont souvent utilisés pour le verrouillage ou les connexions à goupilles desserrées. Afin d’éviter que les boulons ne se desserrent en raison de charges pendant le fonctionnement, des éléments de verrouillage sont nécessaires pour la fixation axiale.

Les connexions par goupilles sont utilisées dans diverses applications. Ces connexions fixes sont très courantes en mécanique. Les composants sont solidement connectés les uns aux autres en sélectionnant un raccord fixe.

Les raccords boulonnés sont utilisés pour fixer une position en créant un joint de verrouillage. Cette connexion est caractérisée par le fait que la connexion peut être desserrée de manière non destructive dans le boîtier sans charge en desserrant l’élément de verrouillage, par exemple afin de localiser les pièces à usiner sur des tables ou des dispositifs de machine afin de les maintenir stables pendant le processus d’usinage ou pour les mouvements rotatifs.

Quels sont les exemples de connexions par goupille ?

Dans le domaine des connexions mécaniques, les goupilles et les boulons jouent un rôle central et sont utilisés de diverses manières. Les exemples de connexion par goupille suivants répertorient les connexions les plus couramment utilisées dans l’ingénierie mécanique et la conception. Chacun de ces connecteurs possède des caractéristiques uniques qui permettent une connexion sécurisée des composants et un transfert de force optimal. Dans les sections suivantes, nous fournirons un bref examen des connexions boulonnées et nous nous concentrerons ensuite sur les connexions par boulon

Boulons

Les boulons sont des connexions de verrouillage qui peuvent être desserrées de manière non destructive. Pour s’assurer que la connexion n’est pas desserrée pendant le fonctionnement, il existe différentes versions de boulons pour les fixer.

• (1) - Vis de fixation
• (2) - Axe de charnière avec rainure annulaire à deux côtés
• (3) - Boulon avec trou d’aubier
• (4) - Boulons avec filetage extérieur

Les boulons sont des éléments de connexion qui sont utilisés pour créer des connexions desserrées ou également articulées. Pour éviter le desserrage involontaire des boulons, ils sont utilisés en conjonction avec des éléments de retenue tels que des rondelles de sécurité, des bagues d’arrêt, des goupilles à ressort ou des goupilles fendues.

Goupilles cylindriques

Comme son nom l’indique, les goupilles cylindriques sont des éléments de connexion de forme cylindrique. En règle générale, les extrémités des goupilles cylindriques sont généralement arrondies ou biseautées.

• (1) - Goupille cylindrique - biseautée des deux côtés
• (2) - Goupille conique - arrondie avec filetage intérieur
• (3) - Goupille cannelée
• (4) - Goupille de serrage
• (5) - Goupille de serrage robuste

Les goupilles cylindriques sont utilisées pour connecter et sécuriser les composants.

Selon les spécifications de production du trou de forage, les goupilles cylindriques ont une tolérance d’ajustement qui va d’une connexion facilement détachable à une connexion difficile à libérer. Les connexions facilement détachables sont utilisées sur les dispositifs de montage tandis que les connexions difficiles à libérer sont utilisées pour la connexion permanente des composants.

Les goupilles cylindriques nécessitent des tolérances d’ajustement précises pour remplir leur fonction respective. En règle générale, les goupilles cylindriques sont surdimensionnées et sont enfoncées dans l’alésage de réception s’étendant à travers toutes les pièces à connecter sous l’effet de la force. En fonction de la tolérance de raccord, ces connexions peuvent être conçues de manière à être facilement détachables ou sont permanentes par un raccord d’interférence défini des goupilles cylindriques dans l’alésage de réception. Les goupilles cylindriques facilement détachables sont particulièrement adaptées aux applications nécessitant des ajustements ou une maintenance fréquents. Cependant, ces connexions ne sont généralement pas résistantes aux vibrations. Certaines goupilles cylindriques ont un filetage intérieur. Les goupilles cylindriques avec filetage intérieur sont généralement utilisées lorsqu’il n’est pas possible d’endommager la goupille cylindrique. Par exemple, si la broche est encastrée dans un trou borgne, le filetage intérieur permet un démontage plus facile avec un outil de traction ou une vis de traction.

Autre caractéristique importante, la dureté du matériau - trempé ou non trempé. La dureté est directement liée aux charges. En principe, la goupille doit être fabriquée dans un matériau plus dur que les pièces à connecter. Si la charge sur la goupille est élevée, une rainure longitudinale pour le limiteur de pression peut également être fournie.

Goupilles coniques

Les goupilles coniques doivent leur nom à leur forme unique. Les goupilles coniques sont des éléments de fixation coniques qui s’insèrent dans les trous de forage correspondants et maintiennent les pièces de la machine ensemble dans des connexions détachables.

Les trous de forage correspondants doivent également être ouverts sur des goupilles coniques. Les goupilles coniques sont faciles à desserrer et conviennent donc pour un assemblage et un démontage répétés. En raison de leur forme conique, les goupilles coniques peuvent compenser l’usure ou l’expansion des trous de forage résultant d’un assemblage et d’un démontage fréquents. Les goupilles coniques sont capables d’absorber des charges axiales et des couples élevés, ce qui les rend adaptées aux applications à charges élevées. Les goupilles coniques ne sont pas résistantes aux vibrations. Des versions avec filetages intérieurs ou goupille filetée sont également disponibles pour les applications où il n’est pas possible de retirer la goupille conique.

Goupilles cannelées

Les goupilles cannelées ont des rainures ou des encoches qui forment un renflement des deux côtés. Ce renflement rainuré est forcé élastiquement dans la rainure lorsque la goupille cannelée est taraudée dans un trou de forage avec une classe de tolérance correspondante.

La tension radiale résultante de la goupille cannelée contre la paroi du trou de forage garantit non seulement une tenue sûre et anti-vibrations de la goupille, mais permet également à l’air emprisonné de s’échapper. La goupille cannelée peut également être réutilisée après le desserrage sans perdre la stabilité de la fixation. Lors de la mise en correspondance du composant et de la goupille cannelée les duretés et tolérances du matériau doivent être respectées :

• La résistance de la goupille cannelée doit être supérieure à la résistance du composant à assembler. Sinon, le renflement n’est pas déformé élastiquement pendant l’assemblage, mais il est retiré. Cela affaiblit énormément le raccord.
• La tolérance du trou de forage doit être adaptée au raccord en tant que tolérance de raccordement. Le trou de forage est percé à l’aide d’un foret de tolérance de raccordement.

Goupilles de serrage (goupilles élastiques)

Les goupilles élastiques, ou goupilles à ressort, sont de courtes goupilles cylindriques qui sont tendues par leur action de ressort une fois qu’elles sont positionnées dans un trou de forage.

La connexion avec les goupilles de serrage présente les avantages suivants en raison des propriétés élastiques :

• Les exigences sur la paroi du trou de forage sont plus faibles et les tolérances de raccord sont plus importantes
• La connexion peut être détachée de manière non destructive et est donc réutilisable
• L’installation est facile

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Comment établir une connexion par goupille ?

L’assemblage des connexions par goupille nécessite précision et soin. Toutes les conditions-cadre telles que la force des composants, la plage de température, la charge attendue, etc. doivent être connues pour s’assurer que les composants sont correctement alignés et solidement connectés les uns aux autres. Il est important de sélectionner des broches ou des boulons correspondants, des diamètres d’alésage et des méthodes de montage pour assurer une connexion sûre et fiable. Cependant, les étapes exactes peuvent varier en fonction des exigences spécifiques de votre application. Vous devez également vous assurer que les normes et réglementations disponibles sont respectées pour votre application spécifique.

Afin d’établir une connexion de goupille entre les composants, un trou de forage est nécessaire pour recevoir la goupille ou le boulon. La goupille ou le boulon est inséré(e) à travers cet alésage. Une connexion de verrouillage par frottement ou d’enclenchement est ainsi créée. Les exemples d’étapes suivantes sont utilisées pour illustrer la production d’une connexion d’une goupille de verrouillage par friction d’une goupille de cylindre dans un trou borgne :

• Aligner les composants : Assurez-vous que les pièces à connecter les unes aux autres sont correctement positionnées et alignées. Vérifiez les tolérances et les dimensions pour s’assurer que les goupilles s’adaptent correctement.
• Perçage des trous : Percez les trous appropriés sur tous les composants. Les trous de forage doivent être positionnés et ajustés avec précision de sorte que le trou de forage soit sous-dimensionné par rapport au diamètre de la goupille. Le sous-dimensionnement doit être ajusté à la connexion en fonction d’un raccord par interférence. Utilisez une mèche adaptée au diamètre souhaité. Après le perçage, affinez les trous pour la broche à utiliser.
• Nettoyer les trous : Retirez toute poussière ou saleté suite au perçage pour vous assurer que les goupilles s’enfoncent facilement et sont bien ajustées. Divers accessoires, tels que des brosses ou des souffleurs, sont recommandés pour le nettoyage des trous de perçage.
• Insérer la goupille cylindrique : Insérez la goupille dans les trous de perçage des composants à connecter. Selon l’application, il peut également être nécessaire d’insérer d’abord la goupille dans un composant, puis de placer le deuxième composant sur la goupille et de l’aligner en conséquence. L'installation des goupilles ne nécessite généralement que des outils simples tels qu'un marteau ou une presse . Ils peuvent être facilement taraudés ou pressés dans les trous pré-percés. En fonction de la condition ambiante, la chaleur est également utilisée pour les ajustements à fortes interférences. En refroidissant la goupille ou en chauffant le composant, le matériau se contracte ou se dilate, ce qui facilite le processus de connexion.
• Vérifier le raccordement : Vérifiez la précision et la stabilité du raccordement. Assurez-vous que les composants sont fermement raccordés les uns aux autres et ne se desserrent pas facilement. Dans de nombreux cas, la tolérance d’ajustement et le frottement entre les composants et les goupilles cylindriques sont suffisants pour sécuriser le raccordement. Comme marge de sécurité supplémentaire, il est possible d’utiliser des éléments de retenue, tels que des rondelles de sécurité, des bagues d’arrêt, une goupille à ressort ou des goupilles fendues selon les besoins.

Erreurs lors de l’installation des composants de goujonnage

Lors de la réalisation des connexions par goupille, divers défauts peuvent survenir et nuire à la qualité et à l’intégrité du raccordement. Des raccords mal fixés peuvent également entraîner un mauvais ajustement et de possibles désalignements. Afin d’éviter de telles erreurs et les risques qui en résultent, une planification minutieuse, un usinage précis, un contrôle qualité approprié et une maintenance régulière sont nécessaires. Voici quelques erreurs courantes :

• Conception défectueuse : Une conception ou un dimensionnement inadéquats du raccordement par goupille peut entraîner des problèmes, en particulier s’il ne peut pas résister aux forces et aux charges de l’application. Si le raccordement de la broche est surchargé, cela peut entraîner des déformations, des fractures ou une usure prématurée des composants.
• Tolérance de raccord incorrecte : Si les trous de forage et les goupilles ou les boulons n’ont pas les bonnes tolérances et les tolérances de raccordement, cela peut entraîner un raccordement insuffisant. Par exemple, une tolérance de raccordement trop serrée peut provoquer une surcharge et une rupture, tandis qu’une tolérance de raccordement trop lâche peut altérer la stabilité du raccordement.
• Propriétés des matériaux : Si les goupilles et les boulons sont fabriqués dans un matériau inférieur ou ne répondent pas aux exigences de l’application, cela peut entraîner une usure prématurée ou une rupture.
• Saleté ou corrosion : La saleté, la poussière ou la corrosion dans les trous de forage ou sur les goupilles et les boulons peut affecter négativement le frottement et la tolérance de raccordement.
• Maintenance incorrecte : Les connecteurs de goupille détachables non entretenus ou mal entretenus peuvent perdre en qualité au fil du temps et augmenter le risque de défaillance.

Une connexion par goupille est-elle amovible ?

Une connexion par goupille peut être desserrée de différentes manières. Lors de la sélection de la méthode de desserrage de la connexion, le type et la taille de la goupille ou du boulon, le type de verrouillage et la conception spécifique doivent être pris en compte. Les extracteurs de vis ou les outils d’extraction sont des outils spéciaux utilisés pour retirer les goupilles, les boulons ou d’autres éléments de fixation qui sont fermement insérés dans les trous de forage. Ce sont des outils simples et efficaces pour retirer les éléments de fixation sans endommager ces derniers et les composants environnants.