Séquence 3 : Sciences de l'Ingénieur

Système vis-écrou

Définition

Le système à vis et écrou permet de transformer un mouvement de rotation en un mouvement de translation en combinant les mouvements d'une vis et d'un écrou.

Il existe deux types de systèmes à vis et écrou. Dans certains systèmes, c'est la vis qui joue le rôle d'organe moteur. Dans ce cas, le mouvement de rotation de la vis se transforme en mouvement de translation pour l'écrou.

Système vis-écrou

Dans d'autres systèmes, c'est plutôt l'écrou qui constitue l'organe moteur. Dans ce cas, le mouvement de rotation de l'écrou se transforme en mouvement de translation pour la vis.

Système vis-écrou

AttentionRéversibilité

Ce mécanisme est généralement irréversible. Il ne peut qu'être amorcé par une rotation de l'organe moteur. En effet, une translation de la vis ou de l'écrou bloque le mécanisme.

Cependant, si le nombre de filets est supérieur à 2, le système devient réversible (cas peu fréquent).

ExempleDes usages familiers

Tube de colle

Système vis-écrou dans un tube de colle

Etau

Système vis-écrou dans un étauInformationsInformations[1]

ComplémentAvantages et inconvénients

Avantages :

  • Ce mécanisme permet d'exercer des forces et des pressions importantes.

  • Il permet aussi des ajustements fins.

Inconvénients :

  • Ce mécanisme génère beaucoup de frottement.

  • Sa fragilité peut entraîner des problèmes de guidage.

  • Le système est lent à moins d'avoir un pas de vis important.

FondamentalModélisation

Modélisation d'un système vis-écrou

Un système vis-écrou peut être représenté par le schéma ci-contre :

  • Entrée : énergie de rotation, caractérisée par une vitesse angulaire ω et un couple C.

  • Sortie : énergie de translation, caractérisée par une vitesse linéaire V et une force F.

Paramètres :

  • Le pas : déplacement relatif (en m) pour une rotation d'un tour

  • Le rendement (faible pour une vis à billes, important pour une vis classique)

Flux du système vis-écrou

Grandeurs de flux :

L'écrou avance d'un pas pour 1 tour de vis, soit 2π radians.

On obtient ainsi une longueur parcourue :

En divisant par le temps, on obtient la relation entre les vitesses.

Vis-écrou : grandeurs de flux

Grandeurs d'effort :

Le système actionné en sortie demande un effort F qui va appeler un couple C à fournir en entrée.

La puissance en entrée est égale à la puissance en sortie au rendement près :

Vis-Ecrou : grandeurs d'effort
  1. « Etau double vis » par I, Ruizo. Sous licence CC BY-SA 3.0 via Wikimedia Commons - https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Etau_double_vis.jpg#/media/File:Etau_double_vis.jpg Creative Commons Zéro

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