MESURE DE COUPLE

Définition

Les mesures de couple recouvrent la notion fondamentale de moment d'une force dont la définition est la suivante (cf. fig. 1) :

Le moment par rapport à un point O d'une force  dont le point d'application est au point M est défini par :

C'est un pseudo-vecteur  obtenu par le produit vectoriel du vecteur  par le vecteur force . Il est appliqué en O, perpendiculairement au plan contenant le vecteur force et le point O et son intensité est égale au produit de l'intensité de la force F par la longueur OH de la perpendiculaire abaissée du point O sur la direction de la force.

Un système de deux forces parallèles non colinéaires égales en intensité et opposées en sens constitue un "couple" de forces. Le moment d'un tel couple est égal à la somme des moments de chacune des forces. Son intensité est donc égale au produit de l'intensité F commune aux deux forces par la distance D des deux forces, mesurée perpendiculairement à leur ligne d'action.

Il est nécessaire de toujours définir si on est en présence du moment d'une force ou d'un couple car les conditions d'une bonne mesure de l'un et de l'autre sont très différentes.

Couplemètre : conçu pour la torsion

Un couplemètre est un instrument de mesure analogue à un dynamomètre, conçu pour travailler en torsion. Son corps d'épreuve est de forme cylindrique, soumis à des contraintes de cisaillement qui sont mesurées à l'aide des jauges d'extensométrie (jauges de contrainte). Ce type de contraintes donne des mesures tout à fait proportionnelles au couple appliqué au capteur.

Comme pour un dynamomètre, le capteur de couple est associé à un pont de mesure permettant l'alimentation du capteur et le traitement du signal émis.

Mesures à l'aide d'un couplemètre

• Deux applications pour le couplemètre :

Un couplemètre peut être utilisé pour deux types d'application :

• la mesure d'un couple pur
• l'étalonnage ou la vérification d'une clé dynamométrique

• Le couplemètre soumis à deux couples 

La mise en œuvre d'un couplemètre impose des conditions plus difficiles à réaliser que celles qui prévalent pour un dynamomètre. En effet, le couplemètre est soumis à deux couples principaux, ; le premier provenant du couple à mesurer et le second constitué du couple de réaction qui empêche le couplemètre de tourner autour de son axe. A ces deux couples s'ajoutent des couples et efforts parasites provenant des défauts des dispositifs d'application des deux couples principaux.

La qualité des mesures du couplemètre

La qualité des mesures effectuées est conditionnée essentiellement par l'alignement de trois axes :

• l'axe du pseudo vecteur couple à mesurer
• l'axe du pseudo vecteur couple de réaction
• l'axe du couplemètre

Ceci nécessite que ces trois axes soient matérialisés par des éléments mécaniques centrés et alignés les uns par rapport aux autres. 

Eviter les erreurs de mesures du couplemètre
Défauts d’alignement

Les défauts d'alignement entrainent la génération de moments parasites perpendiculaires à l'axe du couplemètre, de nature à induire des erreurs de mesures pouvant dépasser plusieurs pourcents de la mesure de couple effectuée.

Une réduction importante des couples parasites est obtenue par l'utilisation de dispositifs mécaniques de liaison particuliers qui permettent de limiter l'influence des défauts d'alignement. Ils sont de type : joints à la cardan, lames ou disques élastiques. Les dispositifs de couplage de type Rexnord sont particulièrement efficaces.