Cardans, joints, arbres de prise de force et limiteurs

La prise de force, un moteur pour l'outil

Un tracteur ne fait pas que tirer : il entraîne des outils qui ont besoin de puissance en rotation, comme un broyeur, une presse, une épandeuse ou un rotavator. La prise de force (PDF) sort cette puissance à l'arrière, parfois à l'avant, par un arbre cannelé normalisé. Deux régimes sont courants : 540 tr/min et 1 000 tr/min, obtenus à un régime moteur donné, souvent autour de 1 900 à 2 100 tr/min. Le rapport entre régime moteur et régime PDF est fixe : si la PDF fait 540 tr/min à 1 900 tr/min moteur, le rapport vaut 1 900 / 540 = 3,52. Les arbres normalisés ont 6 cannelures pour le 540 et 21 cannelures pour le 1 000, ce qui évite de brancher un outil sur le mauvais régime. Beaucoup de tracteurs proposent aussi un mode économique, 540E ou 1 000E, qui atteint le régime PDF à un régime moteur plus bas.

L'arbre à cardans

Entre la PDF et l'outil, la transmission doit tolérer des angles et des variations de longueur : c'est l'arbre à cardans. Il se compose de deux mâchoires d'extrémité avec verrouillage, deux joints de cardan (croisillons montés sur roulements à aiguilles), et deux demi-arbres télescopiques qui coulissent l'un dans l'autre, profilés en étoile, en triangle ou en citron. Un joint de cardan simple transmet le mouvement de façon irrégulière dès que l'angle n'est pas nul : la vitesse de sortie oscille deux fois par tour. Pour compenser, les deux joints doivent être montés en phase, fourches de l'arbre intermédiaire dans le même plan, avec des angles égaux aux deux extrémités. Quand ces conditions ne sont plus respectées, l'arbre vibre, chauffe et les croisillons s'usent vite. Pour les grands angles, en relevage ou en virage serré, on utilise un joint homocinétique à grand angle, qui accepte jusqu'à 80° en pointe.

Régler la longueur

Un arbre trop long vient en butée quand l'outil se relève : il pousse violemment sur le palier de PDF du tracteur et sur le boîtier de l'outil, et casse. Un arbre trop court sort de son coulissement quand l'outil descend. La règle d'atelier : atteler l'outil, le mettre dans la position la plus courte (souvent en position relevée), et vérifier que les deux demi-arbres gardent au moins 25 mm de jeu avant butée. Dans la position la plus longue, le recouvrement des tubes doit rester d'au moins un tiers de leur longueur, ou 150 mm au minimum. Pour raccourcir, on coupe les deux demi-arbres et les deux protecteurs de la même longueur, on ébavure soigneusement, et on graisse les profils coulissants. Un profil coulissant sec transmet des efforts axiaux énormes au relevage de l'outil.

Les limiteurs de couple

Quand une pierre entre dans le broyeur ou qu'un bourrage bloque le rotor, le couple monte brutalement et quelque chose doit céder. Autant que ce soit un organe prévu pour. Le limiteur à boulon de cisaillement est le plus simple : un boulon calibré casse au-delà d'un couple donné, on le remplace par un boulon de la même classe, jamais par un boulon plus dur. Le limiteur à friction glisse entre deux disques garnis quand le couple dépasse le tarage ; il doit être « décollé » avant la saison en desserrant les ressorts et en faisant tourner l'arbre à la main. Le limiteur à cames débraye avec un claquement caractéristique et se réengage quand la PDF est arrêtée. La roue libre, elle, n'est pas un limiteur de couple : elle ne limite aucun effort, mais laisse l'outil continuer de tourner par inertie sans entraîner le tracteur à l'arrêt de la PDF : indispensable sur un broyeur dont le rotor pèse 300 kg.

Entretien et diagnostic

Un arbre à cardans réclame de la graisse : les croisillons et les tubes coulissants chaque jour, toutes les 8 heures de travail (vérifier la notice du constructeur), les protecteurs et leurs paliers à chaque saison. Un croisillon qui a du jeu se sent à la main, arbre arrêté, en tordant les deux demi-arbres en sens contraire. Des vibrations à l'accélération, un bruit de claquement en charge et une bague de protecteur qui tourne avec l'arbre sont les signes d'usure classiques. Sur le tracteur, l'embrayage de PDF est souvent un multidisque à bain d'huile piloté hydrauliquement : sa modulation évite l'à-coup au démarrage d'un outil lourd. Un embrayage de PDF qui patine se remarque par un régime PDF qui chute en charge alors que le régime moteur reste stable.

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