Réducteur hélicoïdal de haute qualité, fabriqué en Chine, pour moteur, destiné au marché européen.

Comment concevoir une boîte de vitesses à engrenages hélicoïdaux

En résumé, un engrenage est une pièce mécanique circulaire rotative comportant des dents permettant de transmettre un couple ou une vitesse. Les engrenages fonctionnent selon un principe similaire à celui des leviers. Cependant, ils sont généralement asymétriques et leurs dents s'engrènent pour transmettre le couple ou la vitesse.

angle d'hélice

Que vous recherchiez un réducteur à angle droit ou un réducteur hélicoïdal, l'angle des dents est un facteur important. Il influe sur les rapports de contact, la force radiale et le couple admissible de l'engrenage.
Un réducteur à engrenages hélicoïdaux utilise les mêmes éléments de base qu'un engrenage droit, à l'exception de ses dents, plus rapprochées. Il est également mieux adapté aux applications à forte charge et plus silencieux que les engrenages conventionnels. Les principales différences entre un réducteur à engrenages hélicoïdaux et un engrenage droit résident dans le pas et l'angle d'hélice.
Le pas d'une dent d'engrenage hélicoïdal se mesure dans le plan perpendiculaire à la direction des dents. On l'appelle aussi pas circulaire. Le pas d'une dent d'engrenage hélicoïdal peut être supérieur ou inférieur au pas circulaire.
Le pas normal d'une dent hélicoïdale se mesure également dans le plan perpendiculaire à son sens de rotation. On l'appelle souvent valeur de référence.
Contrairement à l'engrenage droit, l'engrenage hélicoïdal ne possède pas d'angle de pression optimal unique. Son rapport de contact diminue lorsque l'angle de pression augmente, car la longueur de la ligne de contact diminue.
Le pas d'un réducteur planétaire à engrenages hélicoïdaux se calcule en divisant l'angle d'hélice total du pignon et de la roue par la somme de leurs angles de pression normaux. Cet angle d'hélice est généralement compris entre 15 et 30 degrés.

Distance centrale

Lors de la conception d'un réducteur à engrenages hélicoïdaux, l'entraxe est un paramètre crucial. Il doit être calculé avec précision et ajusté en fonction des conditions d'utilisation réelles. Un entraxe insuffisant entraîne un engrènement hors du point primitif, ce qui peut engendrer une augmentation du bruit, une usure prématurée et des vibrations d'amplitude variable.
La meilleure façon de calculer l'entraxe d'une dent hélicoïdale est de calculer l'angle d'hélice. Il s'agit souvent de la règle fondamentale des engrenages. L'angle d'hélice est une expression mathématique qui définit la relation entre les plans transversal et normal de la dent. Le diamètre primitif augmente avec l'angle d'hélice.
Le nombre de dents d'une roue dentée est également un paramètre d'entrée important. Plusieurs éléments sont à prendre en compte pour déterminer l'angle d'hélice, tels que la profondeur de la dent, le diamètre primitif, le nombre de dents et les rayons du cercle d'indexation. La profondeur de la dent est un indicateur utile pour calculer le jeu au fond de la roue.
Lors de la conception d'un engrenage hélicoïdal, des forces de poussée radiale et axiale sont générées. Le jeu angulaire d'une dent peut varier selon son type, son diamètre primitif et son rapport de transmission. La longueur totale des lignes de contact varie plus progressivement avec l'angle d'hélice.
Le nombre de sections transversales d'un engrenage hélicoïdal est également important. La forme radiale est plus économique à fabriquer. La boîte de vitesses à engrenages hélicoïdaux peut être produite en utilisant les mêmes outils de taillage que les engrenages cylindriques.

Contrecoup

Il est important d'assurer une rotation fluide des engrenages. Cependant, le jeu est un problème qu'il convient de résoudre. Plusieurs méthodes permettent de contrôler ce jeu. La valeur de jeu requise dépend de l'application, de la taille et de la précision des engrenages.
Il existe deux méthodes principales pour réduire le jeu. La première consiste à diminuer l'entraxe des engrenages. La seconde consiste à utiliser des engrenages à ressort. Cette dernière solution est plus performante dans les transmissions unidirectionnelles à faible couple.
La différence entre les distances est appelée rapport de contact transversal. Plus la distance est grande, plus le mouvement de rotation nécessaire est important. Le jeu angulaire est l'inverse du jeu radial.
Le jeu peut également être mesuré en fonction de la distance angulaire entre deux engrenages. Cette mesure peut être convertie en une valeur angulaire sur le cercle primitif. Une vis sans fin en est un autre exemple.
L'utilisation d'un calculateur de jeu approprié permet de déterminer le jeu correct pour votre réducteur à engrenages hélicoïdaux. Ce jeu dépend de la précision des engrenages et du type de réducteur.
La boîte de vitesses comprend également des composants tels que des poulies, des roulements et des roues. Plusieurs méthodes permettent de réduire le jeu, notamment l'utilisation de boulons et de cales pour diminuer l'entraxe des engrenages. Dans les applications intensives, un assemblage rigide boulonné est courant.
Pour calculer le jeu d'un train d'engrenages, il faut connaître le rapport de transmission de chaque engrenage et son engrènement par rapport à l'arbre de référence. Ces informations sont particulièrement utiles pour le calcul du jeu cumulé.

Durabilité

La conception, les matériaux, la fabrication et les procédures de maintenance optimales influent sur le cycle de vie d'un engrenage. Cela inclut les coûts de production, de réparation et de remplacement. Le programme de maintenance optimal doit également tenir compte des coûts du cycle de vie.
Un dégagement approprié des dents permet d'allonger la durée de vie d'un engrenage. Cela réduit l'usure, améliore l'engrènement et augmente la longévité de votre engrenage.
Le réducteur à engrenages hélicoïdaux est un type spécialisé de réducteur qui transforme la puissance d'un axe à angle droit à un autre. On le retrouve notamment dans les transmissions automobiles. Il est particulièrement apprécié pour les applications à haute vitesse, à forte charge ou avec des arbres non parallèles. Plus silencieux et plus fluide que les engrenages droits, il bénéficie d'une fabrication modulaire garantissant une intégrité et des performances optimales de ses composants.
L'un des composants les plus importants d'un réducteur à engrenages hélicoïdaux est la butée axiale. Celle-ci supporte les forces axiales générées par les engrenages et peut en absorber une partie. Un réducteur à engrenages hélicoïdaux est particulièrement adapté aux applications à forte charge nécessitant un engrenage fluide.
Un bon réducteur à engrenages hélicoïdaux est fabriqué avec des roulements capables de supporter une charge axiale. Un réducteur à engrenages hélicoïdaux avec une gorge centrale est souvent nécessaire pour le dégagement des outils. L'angle d'hélice influe également sur sa durabilité.
L'angle d'hélice est également à l'origine de la plus grande force de poussée produite par un engrenage hélicoïdal. Cette force de poussée importante est générée par une série de dents taillées selon un angle spécifique. Cela explique peut-être pourquoi les engrenages hélicoïdaux sont utilisés dans des applications à grande vitesse.

Bruit

De manière générale, les engrenages hélicoïdaux sont considérés comme relativement plus silencieux que les engrenages droits. On estime qu'un train d'engrenages hélicoïdaux avec un rapport de contact axial de 2 est environ 19 dB plus silencieux qu'un train d'engrenages droits présentant le même rapport de contact.
Le terme « sifflement » est souvent employé pour décrire la tonalité du bruit des engrenages. Ce bruit est lié aux forces dynamiques qui s'exercent sur l'engrènement des dents. Ces forces dynamiques sont elles-mêmes liées à la vitesse de rotation.
Il existe deux principaux types de bruits d'engrenages : le bruit propre à l'engrenage et le bruit des composants périphériques. Ces deux types peuvent être causés par les engrenages à grande vitesse transmettant la puissance d'un moteur.
Le bruit spécifique à l'engrenage peut être lié au nombre de dents en contact. Un faible rapport de contact peut ralentir la vitesse de rotation de l'engrenage mené. Cependant, un rapport de contact élevé ne réduira pas l'erreur de transmission. C'est pourquoi il est important de définir clairement l'objectif de conception avant d'entreprendre toute mesure de réduction du bruit.
Le caractère tonal du bruit d'une boîte de vitesses peut être déterminé par la collecte et l'analyse de données sur une période donnée. Cela peut inclure une série de tests à des charges comprises dans la plage souhaitée. Cette mesure peut servir de point de départ à l'analyse des causes profondes du dysfonctionnement d'une boîte de vitesses.
Le bruit spécifique à chaque rapport engagé a plusieurs causes. Il s'agit notamment du signal d'erreur de transmission mentionné précédemment et du sifflement spécifique à chaque rapport.

Applications

Diverses industries, telles que la plasturgie, l'imprimerie, la cimenterie et d'autres secteurs industriels lourds, utilisent des réducteurs à engrenages hélicoïdaux. Leurs avantages comprennent une faible consommation d'énergie, un fonctionnement silencieux et une capacité de charge élevée. Cependant, ils présentent certaines limitations. Par exemple, la chaleur générée par le contact glissant nuit à leur rendement. Il convient également de noter que le poids des engrenages influe sur leurs performances.
Il existe deux manières d'engrèner des engrenages hélicoïdaux. La première consiste à aligner les arbres selon un angle d'hélice donné. La seconde consiste à aligner les arbres selon un angle d'hélice différent. Cette différence d'angle est appelée angle d'hélice.
Le réducteur à engrenages hélicoïdaux est le plus répandu. Compact et très performant, il est idéal pour l'entraînement de convoyeurs, de refroidisseurs et de machines. On le retrouve également dans les systèmes de commande automatisés.
Les engrenages hélicoïdaux sont souvent préférés aux engrenages droits pour les arbres non parallèles. On les utilise également dans les réducteurs automobiles et les ascenseurs. Ils permettent aussi de réduire les vibrations.
Les engrenages sont constitués de dents spéciales inclinées par rapport à un axe. Leur taille est également biseautée, ce qui permet un engrènement perpendiculaire. On distingue deux grandes catégories d'engrenages : les engrenages à axes croisés et les engrenages hélicoïdaux simples. Ces derniers peuvent être à denture droite ou gauche. Les engrenages à axes croisés servent généralement à relier des arbres parallèles.

Édité par CX le 19 octobre 2023