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Goupilles d’arrêt - Bouchons à ressort et goupilles fendues - Formes et dimensions
Les bouchons à ressort et les goupilles fendues (également appelées goupilles d’arrêt) sont des éléments de verrouillage destinés à différentes applications. Ils sont souvent utilisés pour les connexions de boulons comme élément de verrouillage simple et détachable et sont utilisées pour sécuriser la force axiale. La force axiale n’est pas la charge principale sur le connecteur. L’élément de verrouillage sert principalement à maintenir l’assemblage. La force axiale est donc souvent plus petite de plusieurs ordres de grandeur que la force radiale sur le boulon. Cet article aborde les principes de verrouillage des joints de boulonnage avec des goupilles d’arrêt, ainsi que des exemples d’application des différents éléments de verrouillage en génie mécanique, et les critères de sélection de ces éléments.
Que sont les bouchons à ressort ?
Les bouchons à ressort sont des éléments métalliques de forme spéciale. En tant qu’élément de verrouillage élastique à ressort (également disponible en standard), les bouchons à ressort ont une partie droite du fil métallique qui passe à travers un alésage, et une partie de ressort en forme qui peut être enroulée autour du boulon. Le bouchon à ressort empêche de manière fiable le glissement radial et est fixé sur le boulon par sa forme.
Les bouchons à ressort sont souvent fabriqués conformément à la norme DIN 11024. Il existe plusieurs versions de bouchons à ressort dans différents modes de réalisation. Les bouchons à ressort sont installés sans outils.
Les goupilles fendues sont également des éléments métalliques de forme simple. Les goupilles fendues sont constituées de deux parties droites parallèles et proches l’une de l’autre. L’une des extrémités de la goupille est pliée en boucle et constitue une butée, l’autre est ouverte et peut être déformée plastiquement, généralement à l’aide d’un outil. L’élément de verrouillage est ainsi protégé contre le desserrage.
Les goupilles fendues sont normalisées selon la norme ISO 1234 - anciennement DIN 94.
Alternatives aux bouchons à ressort et goupilles fendues
Outre les goupilles d’arrêt telles que les bouchons à ressort et les goupilles fendues, il existe également des éléments de verrouillage spéciaux tels que les boulons de blocage à billes et les boulons de blocage du filetage. Ces boulons de verrouillage sont plus complexes à fabriquer, car ces composants ne sont pas constitués d’un seul matériau. En plus du boulon, ils contiennent également l’élément de verrouillage avec un mécanisme de libération.
L’assemblage est possible sans outils, en effet, le mécanisme de libération fabriqué à partir d’une bille ou d’un filetage est actionné au moyen d’un commutateur ou d’un mécanisme à ressort peut être surmonté avec une force de fonctionnement suffisante.
Comment utiliser un boulon de blocage à billes :
① Relâchez le verrou à bille en appuyant sur le bouton. (Les billes sont rétractées)
② Insérez la goupille dans l’alésage approprié et relâchez le bouton (les billes sont poussées vers l’extérieur)
③ Une nouvelle pression sur le bouton libère le verrou à billes (la goupille peut être retirée)
Les bagues d’arrêt, les rondelles de blocage et les bagues de retenue sont utilisées pour fixer les arbres ou les alésages. Ces mécanismes de verrouillage sont plus robustes lorsque la vitesse de rotation est élevée et présentent des surfaces d’appui plus importantes. Ces éléments de verrouillage peuvent donc être utilisés même à des charges axiales plus élevées. Les bagues d’arrêt et les bagues de retenue peuvent être utilisés comme éléments de verrouillage axial de l’intérieur des alésages.
Les axes de charnière sont des boulons ajustés sur la surface de glissement et sont conçus pour fixer l’élément de verrouillage. Ils sont l’équivalent idéal des éléments de verrouillage et sont configurables dans l’atelier MISUMI dans de nombreuses différentes versions. Il existe des versions avec des alésages, des filetages et des découpes pour fixer l’élément de verrouillage.
Exemple d’application : Goupille avec trou transversal : (1) Roulements à rotule, (2) Bloc de palier de charnière en U, (3) Goupille de charnière avec trou transversal
Comment utiliser correctement les bouchons à ressort et la goupille fendue
Les goupilles fendues à ressort, les éclisses et les pièces détachées normalisées similaires sont utilisées pour fixer les connexions des boulons et d’autres applications. Pour les connexions de boulon, les forces sont absorbées par le boulon et il n’y a pas ou très peu de forces dans la direction de l’axe du boulon. La tâche principale des éléments de verrouillage est d’empêcher le boulon de sortir.
Quand les bouchons à ressort et les goupilles fendues sont-ils utilisés ? Et quand des alternatives sont-elles utilisées ?
Les bouchons à ressort sont le bon choix si la connexion doit être remplacée plus fréquemment. Les bouchons à ressort glissent sur le boulon et maintiennent cette position en exerçant une précontrainte sur la géométrie. Ces éléments de verrouillage prennent généralement plus de place qu’une goupille fendue.
En mécanique, les bouchons à ressort sont utilisés dans les applications suivantes :
- Pour sécuriser les outils interchangeables sur les machines
- Pour le montage de couvercles sur des boîtiers
Les goupilles fendues sont utilisées lorsque la connexion est très rarement, voire jamais, relâchée. Les goupilles fendues deviennent cassantes et se détériorent plus rapidement à chaque montage et démontage. Pour cette raison, les goupilles fendues doivent être remplacées après avoir été démontées plusieurs fois.
Les éclisses sont largement utilisées en génie mécanique, notamment :
- Pour sécuriser les commandes de l’opérateur sur les commandes de la machine
- Pour fixer les axes de charnière dans les ouvertures des boîtiers
- Pour verrouiller les connexions entre des machines partielles, telles que des convoyeurs
Les boulons de blocage à billes sont préférés pour les applications nécessitant des installations et des modifications fréquentes et quotidiennes. Ces composants sont plus difficiles à fabriquer et moins robustes que les connecteurs à ressort, mais ils conviennent aux opérations de démontage et d’assemblage fréquentes, ne nécessitant pratiquement aucune force grâce à leur mécanisme de libération. Un mécanisme à ressort constitue une autre variante du boulon de blocage à billes. Les billes du boulon de blocage à billes sont tendues par une force de ressort définie. Si la force appliquée lors du démontage est suffisamment élevée, les billes sont poussées dans le boulon de blocage à billes, qui peut alors être retiré. L’assemblage fonctionne selon le même principe.
Les boulons de blocage à billes sont utilisés en génie mécanique général dans les applications suivantes :
- Pour fixer les fixations dans les opérations d’assemblage
- Pour sécuriser les sous-ensembles réglables
- Pour fixer les supports dans le contrôle de la qualité
Les boulons de blocage du filetage sont utilisés en génie mécanique lorsqu’un connecteur est exposé à des vibrations élevées, par exemple :
- pour fixer les embrayages dans les systèmes d’entraînement
- pour sécuriser les composants dans les machines à usage intensif
Les rondelles de blocages et les bagues de retenue sont montées dans les rainures usinées des boulons et sont utilisées à des vitesses de rotation plus élevées, car ces éléments répartissent la masse de manière plus uniforme autour du boulon ou de l’arbre.
Les applications typiques en génie mécanique sont :
- Fixation des roulements à rouleaux à l’aide de rondelles de blocage
- Fixation des bagues à palier lisse
Dimensionnement et sélection - Bouchons à ressort dans les connexions à boulon
Les éléments de verrouillage sont sélectionnés en fonction du cas d’utilisation. Le choix de l’élément de verrouillage doit être pris en compte dès la phase de dimensionnement et de sélection du boulon.
Les critères de sélection comprennent :
- Diamètre de l’arbre : Le diamètre du boulon influence la sélection des pièces détachées normalisées et la manipulation de l’élément de verrouillage. Les bouchons à ressort sont plus couramment utilisés sur les petits diamètres, tandis que les boulons de blocage à billes et les boulons de blocage du filetage sont plus couramment utilisés sur les gros boulons.
- Fréquence d’installation : L’intervalle de desserrage de la connexion sollicite le matériau et peut être atteint sans outils, par exemple sur les boulons de blocage à billes et les bouchons à ressort, ou doit être réalisé à l’aide d’outils, comme dans le cas des goupilles fendues.
- Force axiale : La force transversale agissant sur l’élément de verrouillage est essentielle pour la sélection. Les petites forces transversales peuvent être absorbées par les goupilles fendues, tandis que les grandes forces transversales nécessitent des rondelles de blocage ou des boulons de blocage du filetage.
- Rentable : Les coûts déterminent le choix entre deux variantes possibles ; par exemple, une goupille élastique peut également accomplir de nombreuses fonctions exercées par une goupille fendue. Le coût de fabrication de la rainure ou de l’alésage peut également constituer un autre critère.
- Matériau : Le matériau est sélectionné en fonction de la résistance au cisaillement précédemment déterminée et de la charge prévue agissant sur l’élément de verrouillage. Les formes standardisées peuvent être en acier, acier inoxydable ou traitées contre la corrosion, en fonction des exigences.
Chez MISUMI, vous trouverez le bon élément de verrouillage pour votre connexion à goupille fendue ou à boulon dans les catégories suivantes :
| Référence | d (FilØ) |
L | L1 | L2 | R | h | D1 (arbre correspondantØ) |
D2 (trou d’arbreØ ) |
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|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Type | N° | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| RNPN | 6 | 1.2 | 25.2 | 9.7 | 3.9 | 3 | 1.4 | 6 | 1.5 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 8 | 1.6 | 33.8 | 13.1 | 5.3 | 4 | 2.1 | 8 | 1.9 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 10 | 1.8 | 40.2 | 15.7 | 5.7 | 5 | 3 | 10 | 2.2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 12 | 2 | 46 | 17.5 | 6 | 6 | 4 | 12 | 2.4 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Référence | d (FilØ) |
d1 | L | L1 | L2 | R | h | S | D1 (arbre correspondantØ) |
D2 (alésage d’arbreØ) |
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|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Type | N° | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| JNPN JNSPN (acier inoxydable) |
4 | 1 | 3 | 16.3 | 6 | 1.5 | 2 | 1 | 0.5 | 4 | 1.2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 5 | 17.9 | 6.5 | 2.5 | 1.5 | 5 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 6 | 1.2 | 3.6 | 21.2 | 7.8 | 3 | 1.8 | 0.6 | 6 | 1.5 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 8 | 1.6 | 4.8 | 27.7 | 10.4 | 4 | 2.4 | 0.8 | 8 | 1.9 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 10 | 1.8 | 5.4 | 32.6 | 12.2 | 5 | 3.2 | 0.9 | 10 | 2.2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 12 | 35.8 | 13.2 | 6 | 4.2 | 12 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Référence | L | d | a (environ) | b | c | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Type | N° | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| NPN NSPN |
0.8 | 8 | 10 | 12 | 0.7 | 1.6 | 2.4 | 1.4 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1 | 10 | 12 | 15 | 0.9 | 3 | 1.8 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1.2 | 10 | 12 | 15 | 1 | 2.5 | 3 | 2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1.6 | 10 | 12 | 15 | 1.4 | 3.2 | 2.8 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2 | 12 | 15 | 1.8 | 4 | 3.6 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2.5 | 15 | 20 | 2.3 | 5 | 4.6 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 3.2 | 20 | 2.9 | 3.2 | 6.4 | 5.8 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 4 | 20 | 25 | 3.7 | 4 | 8 | 7.4 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 5 | 35 | 4.6 | 10 | 9.2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Référence | L | D | D1 | B1 | ℓ1 | ℓ2 | Alésage du raccord Dimensions recommandées |
Charge de cisaillement (kN) |
Masse (g) |
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|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Type | B | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| BLP | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | 38 | 16 | 5.5 | 6 | 31.5 | 5 | +0.07 0 |
24 | 30˜32 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 6 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | 40 | 50 | 7 | 7 | 6 | +0.07 0 |
35 | 31˜39 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 8 | 20 | 25 | 30 | 40 | 50 | 9.5 | 8 | 8 | +0.09 0 |
63 | 38˜47 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 10 | 25 | 30 | 40 | 50 | 60 | 43 | 23 | 12 | 9 | 36 | 10 | +0.09 0 |
100 | 76˜97 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 12 | 40 | 50 | 60 | 80 | 14.5 | 10 | 12 | +0.11 0 |
144 | 100˜135 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 16 | 60 | 80 | 100 | 19 | 14 | 16 | +0.11 0 |
257 | 171˜232 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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