Passage d’arbre

Auteur : Eric Gallais                                                            24/09/2015

Presse-étoupe et compagnie

Entre le moteur du bateau et l’hélice se trouve un dispositif de transmission de l’énergie mécanique : l’arbre d’hélice. Équipé, d’un coté, d’un “tourteau”, pièce mécanique destinée à accoupler l’arbre à l’inverseur en sortie de moteur et de l’autre, usiné (portée conique pour l’hélice, filetage pour l’écrou de verrouillage en position de l’hélice, rainure et clavette), pour assurer l’entrainement de l’hélice par l’arbre sans oublier un système de blocage de l’écrou pour éviter de perdre son hélice (goupille fendue ou autre).

On peut voir ces différents éléments sur  la photo d’arbre insérée dans la page corrosion électrolytique (dans structure et matériaux).

Au moment de la pose initiale du moteur, il est construit un berceau pour l’accueillir (carlingues) de telle sorte que l’axe de sortie du moteur et l’axe de l’arbre d’hélice soient aussi précisément que possible alignés. Cette proposition ne vaut que pour les accouplements rigides c’est à dire qu’il n’y a pas de silent-blocs élastiques sous les pattes de fixation du moteur ni de manchon souple d’accouplement pour l’arbre.

Entre ces deux éléments un autre dispositif dont la fonction est double : servir de portée pour l’arbre en rotation et assurer l’étanchéité de la traversée de la coque par l’arbre : c’est le presse étoupe.

Côté extérieur, une pièce en bronze appelée “grain” (c’est la cas pour les gros gabarits), c’est la portée (2).

Accouplement rigide, doc. Volvo Penta

Côté intérieur, le presse étoupe proprement dit (5) qui, par un système de compression d’anneaux en tresse graphitée ou suifée, assure l’étanchéité.

L’alésage du grain doit être légèrement plus grand que le diamètre de l’arbre afin de permettre une rotation libre de celui-ci. Il ne doit pas non plus être trop grand car dans ce cas, d’une part l’arbre n’est plus correctement aligné et d’autre part, dans son mouvement de rotation, l’arbre peut bringuebaler et générer des chocs. Dans le cas de la figure représentée, les paliers sont doublés par des pièces d’usure, en régule ou dans un métal équivalent.

 

Coté presse étoupe, il faut veiller à ce que le système des tresses reste en bon état, le changer le cas échéant, et resserrer progressivement le repoussoir de façon à atteindre la limite de suintement de l’eau. On mettra 3 à 5 tours de tresse coupés à une longueur telle que les bouts se rejoignent. Il faut utiliser de la tresse suifée ou graphitée adaptée, en dimension, à l’espace qu’elle doit occuper.

En navigation, dès que le presse-étoupe commence à fuir on peut resserrer légèrement jusqu’à la limite de disparition des suintements mais pas plus.

Une autre fonction est assurée dans ce système : c’est le refroidissement de l’arbre. Il peut être assuré par une circulation de l’eau à partir du grain soit par un graissage pour diminuer les frottements par un graisseur spécifique (3) (éventuellement à plusieurs voies) coté moteur.

L’alignement de l’arbre :

Pour aligner l’arbre d’hélice sur l’arbre moteur, on procède par calage. Le calage  s’effectue à l’aide d’un jeu de cales d’épaisseur en contrôlant que l’espace entre les tourteaux d’accouplement ne varie pas au-delà d’une limite acceptable.

C’est une opération délicate mais essentielle.

doc. Volvo Penta
mesure du défaut de parallélisme entre les arbres moteur et hélice

Pour fixer les idées la valeur maximum d’écart entre les mesures d’espace entre les tourteaux sur le pourtour, données dans la documentation Volvo-Penta d’où proviennent ces images, est, pour un arbre de 25mm, 1,5m de long, de 5/100 de mm.

Si cette valeur est dépassée, l’arbre subira, à chaque révolution, des flexions alternées qui provoqueront, à la longue, fatigue du métal, écrouissage et pour finir, rupture de l’arbre.