Le système bielle-manivelle est un mécanisme qui transforme un mouvement de rotation en mouvement rectiligne alternatif, ou l'inverse. Il est utilisé dans de nombreuses machines où un mouvement circulaire doit être converti en déplacement de va-et-vient, comme dans les moteurs, les pompes ou les compresseurs.

Les éléments du mécanisme

Le système bielle-manivelle est composé de trois pièces principales.

La manivelle est fixée sur un arbre qui tourne. Elle transforme la rotation de l'arbre en un déplacement circulaire de son extrémité.

La bielle est une tige articulée qui relie la manivelle au piston. Elle transmet les efforts tout en accompagnant les changements de direction du mouvement.

Le piston se déplace ensuite en ligne droite dans un cylindre. Il effectue un mouvement de va-et-vient appelé mouvement alternatif.

La transformation du mouvement

Lorsque la manivelle effectue un tour complet, le piston réalise un aller-retour complet. La forme du mécanisme permet donc de transformer une rotation continue en déplacement alternatif.

La longueur de la manivelle détermine la course du piston. Plus la manivelle est longue, plus le piston parcourt une grande distance entre sa position haute et sa position basse.

La longueur de la bielle influence également le fonctionnement du mécanisme. Elle permet de limiter les efforts latéraux sur le piston et d'obtenir un mouvement plus régulier.

Dans les moteurs à combustion

Dans un moteur à explosion, la combustion du mélange air-carburant produit une forte pression qui pousse le piston dans le cylindre.

La bielle transmet alors cette force à la manivelle du vilebrequin. La rotation du vilebrequin peut ensuite être transmise à la boîte de vitesses puis aux roues du véhicule.

Ce mécanisme permet de transformer l'énergie libérée par la combustion en un mouvement de rotation utilisable par la machine.

Dans les pompes et les compresseurs

Le système peut également fonctionner dans l'autre sens. Un moteur entraîne la manivelle en rotation, qui déplace ensuite le piston grâce à la bielle.

Le piston peut alors aspirer puis repousser un liquide ou un gaz. Ce principe est utilisé dans les pompes à eau, les compresseurs d'air, les moteurs à vapeur et de nombreuses machines industrielles.

Des pièces soumises à de grands efforts

La bielle et la manivelle doivent résister à des forces importantes répétées des milliers de fois par minute.

Les bielles sont généralement fabriquées en acier forgé ou en alliages métalliques résistants. Les articulations utilisent des coussinets ou des roulements lubrifiés afin de réduire les frottements et l'usure.

Des applications nombreuses

Le système bielle-manivelle est présent dans les moteurs de voitures, de motos, de bateaux, de locomotives et d'engins industriels.

On le retrouve également dans les machines de jardinage, les presses mécaniques, certaines machines-outils et de nombreux équipements qui nécessitent une transformation entre rotation et déplacement linéaire.