Le rôle de l'ensemble ressort et de ses composants

Pièces mécaniques - 20/04/2022

Comme nous l'avons mentionné dans l'article précédent sur la tension complètel'ensemble ressort est une partie essentielle qui joue un rôle décisif et mérite d'être étudié de plus près.

Dans les véhicules à chenilles, l'ensemble ressort, par l'action combinée du ressort hélicoïdal de compression, du cylindre et du tirant, agit comme protection contre les surcharges causées par les impacts ou les irrégularités du sol.

Le ressort hélicoïdal a pour mission d'amortir les chocs appliqués à la poulie lorsque la machine rencontre un obstacle. En outre, ce ressort corrige la tension de la chaîne en injectant de la graisse dans le cylindre. Cela se fait par le biais d'une vanne de contrôle qui permet à l'ensemble ressort de se déplacer vers l'avant grâce à la pression hydraulique. Enfin, le tirant maintient le ressort préchargé constamment fixé au corps cylindrique. Mais examinons en détail les caractéristiques de chacun de ces composants. 

 

 

 

 

Le ressort hélicoïdal de compression


Le ressort est fabriqué à partir de fils de section circulaire, selon des objectifs de conception spécifiques, notamment un bon rapport qualité/prix et la capacité à s'intégrer dans l'espace disponible. Cet espace est une contrainte qui régit les limites dimensionnelles de la longueur de fonctionnement du ressort, ainsi que son diamètre intérieur et extérieur. Ces mesures déterminent la tension du ressort ainsi que d'autres exigences qui doivent être connues en amont : la charge, la déformation et la longueur maximale au repos.

Lorsqu'un ressort de compression hélicoïdal est chargé, le fil enroulé est chargé en torsion. La tension est donc maximale sur la surface du fil et sur le bord intérieur de la boucle. La plage des tensions régit la durée de vie du ressort : plus elle est large, plus la tension maximale doit être faible pour avoir une durée de vie comparable

Le choix des matériaux convenant à la production de ressorts hélicoïdaux de compression suit la réglementation sur l'acier à ressort. En outre, les matériaux choisis doivent répondre à d'autres exigences telles que :

  • Masse

  • Coût

  • Durée de vie en fatigue

  • Limites spatiales

  • Applications

  • Charge du ressort souhaitée

  • Plage de contrainte tolérée à laquelle le ressort est soumis

  • Résistance à la corrosion et à la chute de charge à haute température

  • Plage de déformation que le ressort subit pendant la production


Dans l'acier à ressort, les propriétés requises sont obtenues par une teneur élevée en carbone et des éléments tels que le silicium, le manganèse, le chrome, le molybdène et le vanadium, et par des traitements thermiques tels que la trempe.

 

L'importance du processus de production

La qualité et l'efficacité des ressorts dépendent de leur processus de production, qui est généralement caractérisé par trois étapes : le moulage, le traitement thermique et le post-traitement.


Il existe différentes méthodes de moulage des ressorts :

  1. Dans le moulage à froid, le fil métallique, déjà traité pour atteindre le niveau de résistance final, passe par des rouleaux et des tiges et se déplace autour d'un mandrin fixe pour former la forme typique de la spirale. 

  2. Lors du moulage à chaud, les barres sont chauffées à 930 °C environ puis enroulées. Généralement, le ressort chaud est refroidi dans l'huile et trempé. 

 

Chaque type de ressort subit un traitement thermique pour le rendre plus résistant.

Les ressorts de petite et moyenne taille, qui ne seront pas soumis à de fortes contraintes pendant leur utilisation, requièrent un traitement de stabilisation dans de petits fours fonctionnant à des températures comprises entre 300 et 400 °C

 

Les ressorts de grande taille, qui seront soumis à des contraintes élevées pendant leur utilisation, nécessitent un traitement de recuit, qui se divise en traitement de trempe et en traitement de revenu.

 

La trempe consiste en un chauffage rapide des ressorts dans un four à 860 °C suivi d'un refroidissement brusque dans un bain d'huile. Elle est appliquée pour obtenir un bon compromis entre la ténacité et la dureté

Cette opération est suivie d'un traitement de revenu afin d'obtenir un bon compromis entre la dureté, la résistance et la ténacité de l'acier.

 

Après le traitement thermique, le ressort subit le processus de préréglage qui consiste à enrouler le ressort à une longueur libre supérieure à la longueur libre spécifiée.Le ressort à température ambiante est comprimé au repos ou à une longueur spécifique prédéfinie pour générer une élasticité. 

 

Problèmes possibles avec les ressorts hélicoïdaux

 

Comme tout autre composant, les ressorts hélicoïdaux peuvent également être sujets à certains problèmes. Les principaux concernent la rupture, qui peut se produire en raison de diverses causes, notamment :

 

  • Défauts de surface

  • Corrosion

  • Traitement thermique incorrect - si les ressorts sont surchauffés, la structure du grain sera grossière et la durée de vie en fatigue sera courte. Si vous ne pouvez pas chauffer à la température appropriée, ou pendant un temps suffisamment long pour amener tous les carbures en solution, le résultat sera des plaques de ferrite et une faible limite de fatigue.

  • Décarburation - une décarburation partielle est généralement présente dans les ressorts, du moins en faible quantité. Le degré de décarburation admissible varie selon le type de matériau et application.

 

Le tirant 

Il s'agit d'un composant à haute résistance car lorsque le ressort est déformé, il est soumis à une charge supérieure à la précharge. 

 

La charge appliquée au tirant est de deux types :

  1. Charge due à l'impact de l'écrou contre la fourche lorsque le ressort comprimé revient de la position de butée (par exemple, la même valeur de charge à la butée) ;

  2. Charge présente en cas de décalage entre l'axe du ressort et l'axe de la poulie avant, c'est-à-dire charge de déformation causée par le moment de flexion avec la charge de butée.


Étant soumis à de telles contraintes, le tirant doit être fabriqué dans un alliage d'acier, l'acier de recuit étant le plus utilisé en raison de sa bonne résistance, de sa forgeabilité et de son usinabilité. En outre, il doit convenir à toutes les applications à chaud jusqu'à 500 °C pour résister au fluage. Il peut également être trempé ou nitruré en surface pour le rendre plus résistant à l'usure et à la fatigue pour les pièces qui ne sont pas soumises à une pression spécifique trop élevée.

 

Le cylindre

En injectant de la graisse dans le cylindre par l'intermédiaire de la vanne de contrôle, l'ensemble ressort avance et la chaîne est soumise à tension. Inversement, la libération de la graisse par la vanne relâche la chaîne et fait reculer l'ensemble ressort.

 

Lors du montage du cylindre, une pompe est utilisée pour acheminer la graisse vers le cylindre à travers la vanne. Cette graisse déplace le piston qui pousse l'ensemble de la tension complète. La vanne de contrôle, par contre, doit être conçue et appliquée en tenant compte de la pression de service maximale. La surface doit être chromée pour une plus grande résistance à l'usure et à la corrosion.

 

Le matériau choisi pour la production du cylindre est normalement un acier classique trempé et revenu contenant un pourcentage suffisant de carbone pour obtenir une ténacité maximale.

A l'intérieur de l'ensemble ressort, le cylindre doit forcément être relié au tirant. Cet accouplement tirant-cylindre peut être réalisé par le biais de différentes configurations, à savoir :

• Soudage

• Filetage

• Pièce unique

• Épaulement

• Filetage+soudure

• Épaulement+soudure

• Épaulement+filetage

• Épaulement+filetage+soudure

 

Types d'ensemble ressort 

Nous illustrons ci-dessous les différents types d'ensemble ressort fournis pour certaines des marques les plus répandues du marché.

 

Caterpillar ITR Track Adjuster 1453029

ITR Track Adjuster 
for CATERPILLAR® Equipment

Komatsu ITR Track Adjuster 20Y.30

 


ITR Track Adjuster 
for KOMATSU® Equipment

 

 

Volvo ITR Track Adjuster VOE14562924

 

ITR Track Adjuster
for VOLVO® Equipment

 

Hitachi ITR Track Adjuster HIT

ITR Track Adjuster
for HITACHI®Equipment

JCB ITR Track Adjuster JCB


ITR Track Adjuster
for JCB®Equipment

 

 

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