Le vilebrequin d'un compresseur est un composant crucial qui convertit le mouvement linéaire des pistons en mouvement de rotation, ou vice versa, selon le type de compresseur. Il joue un rôle fondamental dans le fonctionnement des compresseurs à pistons, largement utilisés dans diverses applications pour comprimer les gaz.
Les vilebrequins des compresseurs alternatifs ont également un certain jeu final, ou poussée, qui leur permet de « flotter » axialement pour éviter une usure excessive des roulements. La quantité de poussée est déterminée par le constructeur OEM de la machine et doit être réglée lorsque de nouveaux patins de compresseur sont fabriqués, que les moteurs sont « balancés » ou que les vilebrequins ou les roulements sont remplacés pendant la maintenance. Des réglages de poussée incorrects peuvent affecter la qualité des résultats d’alignement des arbres.
Fonctions du vilebrequin
Conversion du mouvement :
La fonction principale du vilebrequin est de convertir le mouvement alternatif (linéaire) des pistons en mouvement de rotation. Cette conversion est essentielle au bon fonctionnement du compresseur, permettant la compression continue du gaz.
Entraînement des pistons :
Dans un compresseur alternatif, le vilebrequin entraîne les pistons via des bielles. Lorsque le vilebrequin tourne, les pistons montent et descendent dans leurs cylindres respectifs, comprimant le gaz.
Équilibrer le système :
Le vilebrequin est conçu pour équilibrer les forces générées par le mouvement alternatif des pistons. Cet équilibre permet de minimiser les vibrations et assure le bon fonctionnement du compresseur.
Conception et composants
Principales revues :
Ce sont les parties du vilebrequin qui tournent dans les roulements principaux. Les tourillons principaux soutiennent le vilebrequin dans le boîtier du compresseur et lui permettent de tourner en douceur.
Manetons (tourillons de tige) :
Les manetons sont décalés par rapport aux tourillons principaux et constituent les points où les bielles se fixent au vilebrequin. La conception décalée permet la conversion du mouvement linéaire du piston en mouvement de rotation.
Contrepoids :
Pour équilibrer le vilebrequin et réduire les vibrations, des contrepoids sont souvent incorporés. Ceux-ci sont stratégiquement placés pour contrecarrer les forces créées par les pistons en mouvement.
Paliers de butée :
Des paliers de butée sont parfois intégrés à l'ensemble vilebrequin pour supporter les charges axiales et maintenir le vilebrequin dans un alignement correct.
Types de vilebrequins
Vilebrequin monobloc :
Généralement utilisé dans les petits compresseurs, un vilebrequin monobloc est fabriqué en une seule unité. Il est de conception plus simple et plus facile à fabriquer, mais peut présenter des limites en termes de résistance et de taille.
Vilebrequin reconstitué :
Utilisé dans les compresseurs plus gros, un vilebrequin constitué de plusieurs composants assemblés ensemble. Cette conception permet une plus grande résistance et peut être adaptée aux exigences spécifiques des compresseurs plus grands et plus puissants.
Matériaux
Les vilebrequins sont généralement fabriqués à partir de matériaux à haute résistance pour résister aux contraintes et aux forces pendant le fonctionnement. Les matériaux courants comprennent :
Fer forgé: Connus pour leur résistance et leur durabilité, les vilebrequins en acier forgé sont courants dans les applications lourdes.
Fonte : Utilisée dans des applications moins exigeantes, la fonte est un matériau économique offrant une bonne résistance à l’usure.
Aciers alliés : Ceux-ci offrent un bon équilibre entre solidité, ténacité et résistance à l’usure et à la fatigue.
Maintenance et problèmes
Une inspection et un entretien réguliers du vilebrequin sont essentiels pour garantir le fonctionnement fiable du compresseur. Les problèmes courants pouvant survenir avec les vilebrequins comprennent :
Usure normale: Au fil du temps, le vilebrequin peut subir une usure au niveau des tourillons et des manetons, entraînant une perte d'efficacité et une défaillance potentielle.
Fissures de fatigue : Des cycles de contraintes répétés peuvent entraîner la formation de fissures, pouvant éventuellement entraîner la défaillance du vilebrequin.
Déséquilibre: Un vilebrequin déséquilibré peut entraîner des vibrations excessives, endommageant d’autres composants et réduisant la durée de vie globale du compresseur.
Pour atténuer ces problèmes, les pratiques de maintenance régulière incluent :
Lubrification: Assurer une lubrification adéquate pour réduire la friction et l’usure.
Inspection: Inspection régulière pour détecter tout signe d'usure, fissures et autres dommages.
Équilibrage: Équilibrage périodique pour assurer un fonctionnement fluide et réduire les vibrations.
En résumé, le vilebrequin de compresseur alternatif est un composant essentiel qui facilite la conversion du mouvement alternatif en mouvement de rotation, entraînant les pistons et assurant une compression efficace des gaz. Sa conception, le choix des matériaux et la maintenance sont cruciaux pour le fonctionnement fiable et la longévité du compresseur.