Maintenance préventive TP1 : la courroie de la perceuse à colonne

Situation

La perceuse à colonne de l'atelier est entraînée par une courroie trapézoïdale. Personne ne la regarde jamais — jusqu'au jour où elle patine, où le foret ralentit dans la matière, ou bien où les roulements de la broche se mettent à chanter.

Les deux pannes ont la même origine : une tension mal réglée. Trop lâche, la courroie glisse et chauffe. Trop tendue, elle écrase les roulements qui portent les arbres. Entre les deux, il y a une valeur juste, et elle ne se règle pas au pouce : elle se calcule, puis se mesure.

Aujourd'hui tu fais les deux, plus le travail qui va avec : identifier la courroie pour pouvoir la recommander, et retrouver par le calcul la vitesse du mandrin.

Commence par la vidéo, sur la page du TP, et regarde-la en entier. Ouvre ensuite le calculateur de tension, juste en dessous : c'est la feuille de calcul FAG du tensiomètre, transcrite sur le site. Fais varier la tension et regarde le brin vibrer — tu comprendras ce que l'appareil mesure avant de t'en servir.

Toutes les manipulations du TP sont montrées dans la vidéo, dans l'ordre. Note au brouillon les sept données à relever : tu les chercheras ensuite sur ta perceuse, et elles ne seront pas les mêmes que dans la vidéo.

1. Identifier la courroie pour la commander

Une courroie se commande avec deux informations : son profil et sa longueur développée. Rien d'autre.

Consignation d'abord : arrête la machine, débranche la prise, garde la fiche avec toi, puis ouvre le capot des poulies.

1.1 Mesure la longueur développée. Trace un repère au marqueur sur la courroie déposée et sur la table, fais-la rouler jusqu'à ce que le repère revienne au contact, et mesure la distance parcourue au mètre ruban. (/2 pts)

Longueur développée mesurée	.................... mm

Un catalogue donne deux longueurs pour la même courroie : la longueur intérieure Li, mesurée à l'intérieur de la boucle, et la longueur extérieure Ld, mesurée sur le dessus. Ta mesure au roulage donne la longueur extérieure. L'écart se compte en dizaines de millimètres : ne choisis pas la mauvaise ligne du catalogue.

1.2 Mesure au pied à coulisse la largeur en haut du trapèze et l'épaisseur de la courroie, puis déduis-en le profil. (/1 pt)

Largeur	Épaisseur	Profil retenu

Valeurs courantes des profils trapézoïdaux, à confirmer sur le catalogue du fournisseur : classiques Z 10 × 6 · A 13 × 8 · B 17 × 11 · C 22 × 14 — étroits SPZ 9,7 × 8 · SPA 12,7 × 10 · SPB 16,3 × 13 · SPC 22 × 18 (en mm).

1.3 Sur le site 123courroie, retrouve ta courroie avec ces deux informations et note sa référence complète et son prix. Ne valide aucune commande. (/1 pt)

2. Calculer la fréquence du brin

La tension juste ne se mesure pas directement : on la déduit de la fréquence à laquelle le brin libre vibre, exactement comme une corde de guitare. Plus c'est tendu, plus c'est aigu.

2.1 Relève sur ta perceuse les données ci-dessous. La puissance et la vitesse sont sur la plaque signalétique du moteur ; les diamètres et le brin libre se mesurent, capot ouvert et machine débranchée. (/2 pts)

Donnée	Où la trouver	Valeur
Puissance du moteur	plaque signalétique	.......... kW
Nombre de courroies	à compter	..........
Fréquence de rotation de la petite poulie	plaque signalétique	.......... tr/min
Longueur du brin libre	au réglet, entre les deux poulies	.......... mm
Diamètre de la petite poulie	au pied à coulisse	.......... mm
Largeur × épaisseur de la courroie	relevées en 1.2	.......... × .......... mm
Masse linéique de la courroie	catalogue du fournisseur, d'après le profil	.......... kg/m

2.2 Reporte ces données dans le calculateur de tension de la page du TP : choisis la famille et le profil de ta courroie — la masse linéique se remplit toute seule — puis saisis les valeurs relevées. (/1 pt)

Fréquence du brin à obtenir	.................... Hz
Tension statique correspondante	.................... N

3. Tendre la courroie

3.1 Paramètre le tensiomètre : entre la masse linéique en kg/m et la longueur du brin libre en mètres. Attention aux unités, l'appareil ne travaille pas en millimètres. (/1 pt)

3.2 Mesure la fréquence avant réglage : fais vibrer le brin d'une chiquenaude, capteur en face, à quelques centimètres. (/1 pt)

3.3 Sur la SN 14, la tension se prend au levier, sur le côté gauche de la tête : desserre le bouton alvéolé superposé au levier, agis sur le levier, rebloque le bouton, puis remesure. Recommence jusqu'à retrouver la fréquence calculée en 2.2, à 1 Hz près. (/1 pt)

	Avant réglage	Après réglage	Valeur visée
Fréquence du brin (Hz)

3.4 Le brin était-il trop tendu ou pas assez au départ ? Dans quel sens as-tu dû pousser le levier ?

4. Du rapport de réduction à la vitesse du mandrin

Sur une perceuse à colonne, la courroie passe d'un étage de poulies à l'autre : c'est ainsi qu'on change de vitesse sans rien démonter. Voici ce qui se joue.

Ouvre l'animation « Le rapport de réduction d'une transmission par poulies » sur la page du TP : change d'étage, regarde les repères rouges tourner, et vois le calcul se refaire sous tes yeux.

4.1 Mesure au pied à coulisse le diamètre des deux poulies de l'étage où la courroie est installée.

Diamètre poulie moteur (menante)	Diamètre poulie mandrin (menée)
.......... mm	.......... mm

4.2 Calcule le rapport de réduction r. Écris la formule avant de remplacer par les valeurs.

4.3 Le moteur tourne à 1 400 tr/min. Déduis-en par le calcul la fréquence de rotation N du mandrin, en tr/min.

4.4 Vérifie au tachymètre optique : colle la pastille réfléchissante sur le mandrin, referme le capot, mets en marche et relève la valeur.

N calculée	N mesurée	Écart
.......... tr/min	.......... tr/min	.......... %

4.5 L'écart n'est jamais nul. Donne une raison mécanique qui l'explique.

5. Lexique anglais

Une grande partie de la documentation technique n'existe qu'en anglais : savoir la lire fait partie du métier. Traduis ces cinq termes, rencontrés dans ce TP.

Anglais	Français
Thickness
Belt
Weight
Tachometer
Set up

6. Remise en état du poste

Avant l'appel : capot refermé et vissé, machine rebranchée et essayée, outils rangés dans leur coffret, pastille réfléchissante retirée, repères au marqueur effacés, poste balayé.

7. Appel professeur et évaluation

Appelle le professeur, machine en marche, pour montrer : la courroie tendue à la bonne fréquence, la mesure au tensiomètre refaite devant lui, et la vitesse lue au tachymètre.

Barème

Critère	Points
Longueur développée et profil relevés, commande préparée	4
Données de la perceuse relevées et calculateur renseigné	3
Courroie tendue à la fréquence calculée, vérifiée au tensiomètre	4
Rapport de réduction et fréquence de rotation calculés	4
Vérification au tachymètre et écart commenté	3
Lexique anglais traduit	2
Total	20

Rends aussi ta feuille de papier libre, avec les réponses des parties 4 et 5.

• Blouse fermée, chaussures de sécurité, lunettes, cheveux longs attachés.
• Pas de gants près du mandrin : un gant qui s'enroule entraîne la main avec lui.
• Consignation avant d'ouvrir le capot des poulies : arrêt, débranchement de la prise, et la fiche reste dans ta poche. On ne se contente pas du bouton d'arrêt.
• On ne met jamais les doigts entre la courroie et une poulie, même à l'arrêt : une poulie peut tourner d'un quart de tour toute seule.
• Capot refermé avant toute remise sous tension. Les mesures au tachymètre se font capot fermé. Le capot porte un micro-contact de sécurité qui coupe le moteur dès l'entrebâillement : c'est une protection, pas une gêne, et on ne la contourne jamais.
• Le laser du tensiomètre ne se dirige jamais vers les yeux.
• En cas de doute : arrêt, débranchement, et appel du professeur.

Support : perceuse à colonne SYDERIC SN 14 (1994), capot de poulies accessible.

• Tensiomètre laser (ou acoustique) et sa notice
• Pied à coulisse, mètre ruban, réglet
• Tachymètre optique et sa pastille réfléchissante
• Marqueur effaçable, pour repérer la courroie
• Un poste informatique, pour le calculateur de tension de la page du TP
• Papier libre, calculatrice. Pas de clé pour le moteur : sur la SN 14, la tension se règle au levier.