Réducteur à vis sans fin hélicoïdale SA97 (usine chinoise) : avantages et inconvénients

Avantages d'une boîte de vitesses à engrenages hélicoïdaux

Les réducteurs à engrenages hélicoïdaux sont généralement utilisés dans le secteur industriel. On les trouve fréquemment dans les centrales électriques, où l'énergie est convertie en énergie de sortie. Il existe plusieurs types de réducteurs à engrenages hélicoïdaux, notamment à denture spirale et à chevrons. Il est conseillé de se familiariser avec ces différents types avant d'en choisir un pour votre projet.

angle d'hélice

L'angle entre une dent d'engrenage et l'axe de son arbre est généralement appelé angle d'hélice. Cet angle est important pour la conversion du mouvement et la transmission de puissance. Il ne faut pas le confondre avec l'angle de pas, qui est utilisé par rapport à une ligne perpendiculaire à l'axe de l'engrenage.
Le réducteur à engrenages hélicoïdaux est utilisé dans de nombreuses applications industrielles. Les industries pétrolière et sucrière, les souffleurs et les alimentateurs font partie des secteurs qui utilisent des engrenages hélicoïdaux. Ils offrent un fonctionnement plus fluide et plus silencieux que les engrenages droits.
Les réducteurs à engrenages hélicoïdaux peuvent être fabriqués de manière modulaire. Cela permet une construction plus économique et l'interchangeabilité des composants. Ces réducteurs sont également utilisés dans les systèmes d'engrenages fermés. Dans un réducteur à engrenages hélicoïdaux, chaque section doit être décalée dans une direction différente, ce qui contribue à préserver l'intégrité du composant.
Les engrenages hélicoïdaux sont utilisés dans des applications exigeant un contrôle qualité rigoureux. Ce contrôle est indispensable pour minimiser l'usure. L'utilisation de lubrifiants extrême pression est recommandée pour les engrenages hélicoïdaux fonctionnant à angle droit. En revanche, ces lubrifiants sont déconseillés pour les engrenages en bronze.
Outre l'angle d'hélice, le rapport de contact influe également sur les performances de l'engrenage. Plus la surface de contact entre les dents est importante, plus le glissement est grand. La chaleur produite nuit également aux performances. Il est donc nécessaire d'utiliser un lubrifiant qui réduise le frottement entre les surfaces des dents. Une lubrification adéquate réduit l'usure et minimise la chaleur.
Pour déterminer l'angle d'hélice optimal d'une roue dentée, il est important de tenir compte de son diamètre. Les engrenages hélicoïdaux ont un angle d'hélice minimal de 15 à 30 degrés. Un angle d'hélice plus élevé augmente l'effort axial généré par la roue, tandis qu'un angle plus faible augmente la contrainte de contact.

Engrenages hélicoïdaux

L'utilisation d'engrenages hélicoïdaux dans un réducteur à denture spirale offre plusieurs avantages, notamment un fonctionnement fluide et silencieux. De plus, les réducteurs à denture spirale sont très performants et supportent des charges plus importantes. Les engrenages hélicoïdaux sont également plus économiques. Cependant, leur fabrication est plus complexe.
Les engrenages hélicoïdaux ressemblent aux engrenages droits, car leurs dents sont disposées en angle. Cependant, l'angle d'hélice des dents d'un engrenage hélicoïdal n'est pas fixe. Cet angle influe sur le point de contact de la dent avec la roue dentée en prise, ainsi que sur l'effort normal exercé sur les dents.
L'angle d'hélice des dents d'une roue dentée dépend également de son sens de rotation. Par exemple, une roue dentée à denture spirale dont l'angle d'hélice est de 15 degrés est généralement perpendiculaire à son axe. De même, une roue dentée hélicoïdale dont l'angle d'hélice est de 30 degrés est généralement oblique par rapport à son axe.
Les engrenages hélicoïdaux permettent également d'assembler des arbres non parallèles. On les retrouve fréquemment dans des secteurs tels que les convoyeurs, l'agroalimentaire, la plasturgie et l'industrie pétrolière. Leur principal avantage réside dans leur fonctionnement plus fluide que celui des engrenages droits. En revanche, ils présentent une usure et un frottement plus importants.
Les engrenages hélicoïdaux servent également à transmettre le mouvement entre arbres parallèles. Ils sont aussi utilisés dans les applications à forte charge, ce qui en fait un excellent choix pour les applications exigeantes.
Les engrenages hélicoïdaux sont supérieurs aux engrenages droits en termes de capacité de charge. Ils sont également plus silencieux et offrent un fonctionnement plus fluide. Cependant, leur coefficient de frottement est plus élevé. De plus, leur fabrication nécessite des fraises spéciales.
Les engrenages hélicoïdaux peuvent également être classés selon leur section de référence dans le plan normalisé. L'entrefer des engrenages hélicoïdaux dont la section de référence se situe dans le plan de rotation est identique à celui des engrenages cylindriques à denture droite.

Engrenages à chevrons

Parmi les différents types de réducteurs, le réducteur à engrenages hélicoïdaux est l'un des plus courants. Il est largement utilisé dans les applications industrielles, notamment dans les motoréducteurs, les réducteurs à vis sans fin et les trains épicycloïdaux.
Une roue dentée hélicoïdale est une roue dentée directionnelle à axe vertical. Sa caractéristique unique est l'angle d'hélice, qui correspond à l'angle formé par l'hélice sur la surface cylindrique d'indexage. Cet angle est généralement compris entre huit et quinze degrés. Le pas radial réel, c'est-à-dire le pas de la roue dentée lorsqu'elle tourne dans le sens horaire, varie en fonction de l'angle d'hélice.
Les engrenages hélicoïdaux sont classés selon leur section de référence, située dans le plan de tournage ou le plan standard. Les engrenages hélicoïdaux dont la section de référence se trouve dans le plan standard possèdent le même nombre de dents que les engrenages cylindriques à denture droite. En revanche, les engrenages hélicoïdaux dont la section de référence se trouve dans le plan de tournage présentent le même entrefer que les engrenages cylindriques à denture droite.
Le principal avantage des engrenages hélicoïdaux réside dans leur rapport puissance/poids élevé. De plus, ils sont compacts et offrent un bon rendement d'engrènement.
Un autre avantage réside dans leur capacité de couple élevée. Celle-ci s'obtient en augmentant l'angle d'hélice. Plus l'angle d'hélice est grand, plus le mouvement de l'engrenage est fluide. De plus, plus l'angle d'hélice est grand, plus le degré de coïncidence est important. Ceci est particulièrement utile dans les applications soumises à des chocs et des vibrations importants.
La fabrication des engrenages à chevrons est plus complexe et coûteuse que celle des autres types d'engrenages. Leur taillage et leur mise en forme sont délicats. Une simple machine à tailler les engrenages par génération ne convient pas. En revanche, le fraisage peut être utilisé pour la fabrication de certains engrenages à chevrons.
Parmi les problèmes liés aux engrenages à chevrons, on peut citer le manque de charge axiale, un frottement élevé et l'interférence des forces axiales. L'engrènement des dents dans les engrenages à chevrons permet d'atténuer ces problèmes.

Caractéristiques de bruit, de vibrations et de rudesse (NVH)

Les essais NVH (bruit, vibrations et dureté) constituent un aspect important du développement de nouveaux groupes motopropulseurs. Ils sont généralement réalisés lors du développement des voitures particulières et servent à garantir la qualité du bruit extérieur et intérieur. Ce sujet est crucial pour les véhicules hybrides et électriques, et son importance ne cesse de croître avec l'expansion de l'industrie automobile.
Un essai NVH typique utilise un banc d'essai à rouleaux pour enregistrer les signaux, lesquels sont stockés sur un disque dur. Ces données sont ensuite traitées afin d'obtenir des distributions de variation. Entre autres, un modèle de dynamique des systèmes à paramètres concentrés a été développé pour mener efficacement des études de plans d'expériences (DOE) de grande envergure.
Parmi les nombreux composants de la chaîne NVH, l'engrenage conique joue un rôle majeur dans la transmission finale. Ses caractéristiques sont complexes et variables dans le temps, mais elles sont suffisamment importantes pour justifier une étude approfondie.
Cet article présente une nouvelle méthode de calcul de l'OTE (taux de roulement optimal) des engrenages coniques. Il est important de noter que les performances NVH (bruit, vibrations et dureté) d'un système de transmission à engrenages hélicoïdaux pour entraînement électrique peuvent être améliorées par la déformation thermique du roulement. De même, il est possible d'obtenir des performances NVH optimales pour les essieux en aluminium grâce à l'optimisation de la conception des engrenages, des roulements et de la dynamique de la transmission.
Le train d'engrenages présente également des caractéristiques de NVH (bruit, vibrations et dureté) moins connues. Il est établi qu'un train d'engrenages constitue une source d'excitation, sujet d'une autre étude. Il est également important de noter qu'un système d'engrenages hélicoïdaux présente un comportement non linéaire lors des variations de vitesse de fonctionnement.

Applications

Comparées aux engrenages droits, les engrenages hélicoïdaux offrent une capacité de charge supérieure et un fonctionnement plus fluide. Ils sont également plus silencieux, grâce à leurs dents plus larges. Ce sont les principales raisons de leur utilisation répandue.
La principale différence entre les engrenages hélicoïdaux et les engrenages droits réside dans la façon dont les dents sont taillées. Les dents des engrenages hélicoïdaux sont taillées en biais, ce qui permet à un plus grand nombre de dents d'engrèner dans la même direction. Cela réduit les chocs et les vibrations. Les engrenages hélicoïdaux sont également beaucoup plus résistants que les engrenages droits.
Les engrenages hélicoïdaux trouvent de nombreuses applications. Ils sont souvent préférés aux engrenages droits pour les applications nécessitant des arbres non parallèles. On les retrouve fréquemment dans l'imprimerie, l'industrie du plastique et la cimenterie. Ils sont également utilisés dans les convoyeurs et les refroidisseurs.
Les engrenages hélicoïdaux sont fabriqués dans un matériau qui leur confère une excellente durabilité, une grande résistance à la corrosion et une capacité de charge élevée. Leur coût de production est également réduit. Ils sont fixés à un arbre par emmanchement serré ou par collage. La fixation peut se faire par moyeu ou par arbre intégré.
Les engrenages hélicoïdaux sont également produits sous forme de modules radiaux. Il s'agit de l'option la plus économique. Ce format permet de fabriquer des engrenages hélicoïdaux compacts et garantit le respect des exigences de positionnement des roulements.
Les engrenages hélicoïdaux sont également fabriqués à l'aide de meules spéciales, nécessaires pour chaque angle d'hélice. Cet angle détermine le pas radial réel, qui influe également sur l'effort normal exercé sur la dent.
Lorsqu'ils sont montés sur des arbres parallèles, les engrenages hélicoïdaux sont à denture droite. Ces engrenages peuvent être fabriqués avec un jeu de modules standard ou à l'aide d'outils de taillage spéciaux.

Édité par CX le 24 avril 2023