NF E 22-057 - Calcul de la capacité des arbres et axes

Les deux premières parties de la norme E 22-057 sur les calculs de capacité de charge des arbres et axes ont été publiées au mois de mars 2012. La norme DIN traitant du même sujet porte la référence DIN 743.

Les modes de défaillance considérés sont la rupture par fatigue et le début de plastification.

La première partie définit les différents paramètres à prendre en compte et les principes de base pour les calculs des sécurités théoriques résultant d'une sollicitation maximale. Des amplitudes de contrainte constantes, équivalentes à une détérioration, servent de base pour le calcul de la sécurité vis à vis de la rupture par fatigue. Ces amplitudes se déduisent des charges ayant fait l'objet d'un accord ou sont déterminées à partir d'hypothèses de détérioration appropriées. Pour le calcul de la sécurité vis-à-vis du début de plastification, c'est la contrainte maximale se manifestant qui est déterminante. Cette dernière se déduit de la charge maximale calculée ou convenue.

Le domaine d'application est limité aux aciers et ne prend pas en compte les éléments de construction soudés.

Les limites de la méthode sont :

• efforts de traction/compression, flexion, torsion de type efforts alternés ou de type efforts ondulés ;
• cisaillement par effort tranchant limité ;
• plage de température de – 40 °C à + 150 °C ;
• flexions rotative et plane non différenciées ;
• environnement non corrosif (air, huile non acide) ;
• comportement des arbres sous chargement quasi-statique, c'est-à-dire sans prise en compte des efforts d'inertie ;
• vitesses de fonctionnement éloignées de plus de 10 % des vitesses critiques ;
• nombre limite de cycles de 107 considéré comme durée de vie infinie.

La deuxième partie concerne les facteurs d'influence (coefficients de surface, coefficients théoriques ou effectifs de concentration des contraintes, ...) intervenant dans les calculs de fatigue. Elle s'applique aux type d'arbres ou axes fréquemment utilisés dans l'industrie mécanique : arbres pleins avec congés de raccordement, creux avec épaulement extérieur, présence de trou transversal, rainure de clavette, cannelure, entailles ou gorges triangulaires, dentelures, etc.

Cette série sera complétée par deux autres parties concernant d'une part des exemples concrets d'application et d'autre part les critères de durée de vie limitée.