Grossiste chinois de réducteurs parallèles hélicoïdaux série F pour machines d'agitation : comparaison entre réducteur planétaire et réducteur hélicoïdal

Caractéristiques NVH d'une boîte de vitesses à engrenages hélicoïdaux

Un réducteur à engrenages hélicoïdaux est généralement utilisé pour la transmission de couple, de vitesse, ou des deux. Sa fonction principale est de faire tourner une pièce circulaire tout en s'engrenant avec d'autres pièces dentées. Son fonctionnement est similaire à celui d'un levier.

Applications typiques

Les réducteurs à engrenages hélicoïdaux sont couramment utilisés dans les convoyeurs, les ventilateurs et les ascenseurs. Ils servent également à la fabrication de pièces en plastique et en caoutchouc. Leurs principaux avantages sont la réduction des vibrations et du bruit, ainsi qu'une capacité de charge élevée. Ils sont par ailleurs reconnus pour leur durabilité et leur fonctionnement plus silencieux que les engrenages droits.
Plusieurs facteurs doivent être pris en compte lors du choix d'un train d'engrenages adapté à une application donnée. Il s'agit notamment des besoins en puissance et en couple, ainsi que de l'environnement d'utilisation. Les roulements et les lubrifiants doivent également être considérés.
Les engrenages hélicoïdaux sont utilisés pour les applications à fortes charges, car ils offrent une capacité de charge élevée. Ils sont également moins coûteux que les engrenages droits. Cependant, leur rendement est inférieur. Cela est dû à la taille plus importante de leurs dents. De plus, ils subissent une charge dynamique plus faible, ce qui réduit leur usure.
Les engrenages hélicoïdaux sont également utilisés dans les applications à grande vitesse. Ils peuvent être utilisés avec des arbres non parallèles et sont généralement préférés aux engrenages droits pour ces applications. Cependant, les engrenages hélicoïdaux sont sensibles au désalignement dû à la poussée axiale, qui peut être corrigé en ajustant la position des paliers.
Les engrenages hélicoïdaux peuvent également servir à la transmission de puissance. On les retrouve fréquemment dans les transmissions automobiles. Ils sont aussi utilisés dans de nombreuses autres applications industrielles, notamment les ventilateurs, les alimentateurs, les refroidisseurs et les convoyeurs. Ils trouvent également leur utilité dans les industries agroalimentaire et pétrolière.
Les types de réducteurs à engrenages hélicoïdaux les plus courants sont les réducteurs à engrenages simples et à engrenages doubles. Les engrenages à engrenages simples possèdent une seule hélice parallèle à l'axe. Il existe également des modèles à denture incurvée en arc de cercle.

caractéristiques NVH

Les caractéristiques NVH (bruit, vibrations et dureté) des réducteurs à engrenages hélicoïdaux constituent un facteur essentiel dans le développement de nouveaux systèmes de transmission. Le NVH peut être quantifié par analyse en ondelettes, analyse d'ordre et analyse statistique de l'énergie. Ces techniques sont généralement utilisées dans le domaine fréquentiel, mais peuvent également être appliquées dans le domaine temporel.
La méthode NVH la plus élémentaire utilise une analyse modale pour quantifier le bruit de transmission. Les modèles simplifiés utilisent des variations sinusoïdales de rigidité, mais peuvent également servir à étudier des effets spécifiques.
L'un des aspects les plus importants du NVH (bruit, vibrations et dureté) est l'intégrité de la chaîne de signal. Cette dernière est affectée par les vibrations dues à l'engrènement des engrenages et par les vibrations du carter de transmission principal. La première étape de la quantification du NVH consiste à établir cette chaîne de signal. On peut y parvenir en comparant les signaux enregistrés sur un convertisseur analogique-numérique ou un disque dur. Ensuite, grâce à la transformée de Fourier rapide, les signaux sont convertis du domaine temporel au domaine fréquentiel.
Pour l'analyse NVH, il est important d'obtenir un prototype représentatif du véhicule de série. Ceci est nécessaire dès les premières étapes de la conception, car les modifications apportées au produit final nécessitent souvent des changements de conception importants.
Pour les réducteurs à engrenages hélicoïdaux, le principal avantage de la configuration à module inversé réside dans le coût de production plus avantageux du réducteur radial. Ce dernier utilise les mêmes outils de taillage qu'un engrenage droit, mais sa production est plus économique.
Les engrenages hélicoïdaux se caractérisent par une surface de contact plus importante et une capacité de charge supérieure. De ce fait, les réducteurs à engrenages hélicoïdaux sont généralement utilisés pour les applications à forte charge. Cependant, leur rendement est généralement inférieur à celui des réducteurs à engrenages droits.
La déformation thermique des roulements peut également modifier les caractéristiques NVH d'un système de transmission par engrenages hélicoïdaux. Cette étude examine les effets de l'élévation de température des roulements sur les caractéristiques dynamiques non linéaires d'un tel système.

Hélix

Comparativement aux engrenages classiques, les engrenages hélicoïdaux offrent une surface de contact plus importante et sont plus silencieux. Ils constituent un excellent choix pour les applications domestiques et industrielles légères, notamment lorsqu'un rendement élevé est requis.
Les engrenages hélicoïdaux génèrent une force de poussée axiale grâce à un lubrifiant spécial. Ils sont utilisés dans divers secteurs industriels, tels que l'automobile, le pétrole, l'agroalimentaire, le plastique et le textile. On les retrouve également dans les souffleurs, les alimentateurs et les motoréducteurs.
Dans les engrenages hélicoïdaux, une dent spéciale est inclinée par rapport à l'axe de rotation. Cette dent assure le contact jusqu'à l'engrènement complet. L'angle entre l'hélice et l'axe de rotation est généralement compris entre 15 et 30 degrés. Cet angle est déterminant pour le nombre de dents.
Comparé à un engrenage à denture droite, un engrenage hélicoïdal présente un rapport puissance/poids plus élevé. Cela signifie qu'il peut supporter une charge plus importante.
Les engrenages hélicoïdaux sont généralement appariés, chaque engrenage comportant une dent en V. Cette dent en V est conçue pour optimiser le rapport de contact tout en conservant un jeu minimal acceptable. Cependant, la pointe de la dent peut se fracturer si elle est trop fine.
La définition mathématique de l'angle d'hélice est essentielle pour la conception d'un engrenage hélicoïdal. Cet angle est défini dans la section consacrée à la géométrie des dents d'engrenage hélicoïdal.
L'angle entre l'hélice et l'axe de rotation permet de calculer le rapport de contact axial d'une dent. Ce rapport est défini comme la somme du nombre total de lignes de contact, ou de dents. Si le taux de recouvrement d'une paire d'engrenages est nul, alors le rapport de contact axial est également nul.
Un réducteur à engrenages hélicoïdaux peut constituer un système de transmission très efficace, mais il peut présenter des erreurs de transmission. Celles-ci résultent de la force de poussée axiale, dissipée lors du contact avec une dent opposée. Afin de minimiser les pertes de puissance dans un réducteur à engrenages hélicoïdaux, plusieurs solutions ont été développées.

Plans transversaux et normaux des dents

De manière générale, les dents d'un engrenage hélicoïdal présentent deux plans : le plan transversal et le plan normal. Le plan normal est perpendiculaire au plan primitif. Le plan transversal est perpendiculaire au plan axial.
Lorsqu'une dent est en contact avec une surface, la charge est normale à cette surface au point de contact. On parle alors d'angle de pression. Cet angle dépend de la position radiale de la dent sur l'axe de l'arbre. Il permet également de caractériser la forme de la dent.
Dans les engrenages hélicoïdaux, l'angle de pression normal est l'angle formé par la ligne de charge et le plan normal à l'axe de la dent. Il est important de connaître cet angle pour calculer les forces s'exerçant dans un engrenage hélicoïdal. Cet angle est généralement compris entre 15 et 30 degrés.
Le réducteur à engrenages hélicoïdaux est le plus répandu. Il se compose d'un ensemble d'engrenages hélicoïdaux reliés par des arbres parallèles. On le retrouve notamment dans les souffleurs, l'industrie textile, la sucrerie et le secteur maritime. Il offre un meilleur contact et génère moins de vibrations que les engrenages conventionnels.
Les engrenages hélicoïdaux peuvent être utilisés dans les alimentateurs, les souffleurs et les applications du caoutchouc et du plastique. Plus silencieux que les engrenages conventionnels, ils présentent un avantage certain, notamment dans l'industrie agroalimentaire. Ils permettent également de transmettre des charges plus importantes. Enfin, leur grande durabilité les rend particulièrement adaptés aux souffleurs.
Les engrenages hélicoïdaux possèdent une denture inclinée. Moins bruyants que les engrenages conventionnels, ils sont parfaitement adaptés aux applications marines. Ils assurent une rotation fluide, un effort axial efficace et une réduction des vibrations. On les retrouve dans de nombreuses applications industrielles, notamment dans les secteurs pétrolier et agroalimentaire.
Les engrenages hélicoïdaux sur arbres non parallèles comportent deux cercles principaux : le cercle primitif et le diamètre de pied. Ces cercles peuvent être différents, ce qui permet d’utiliser différentes formes de dents dans le système à module radial.

Impact de la poussée externe sur les engrenages hélicoïdaux

Étant donné que les réducteurs constituent souvent un élément clé des transmissions de puissance, l'influence des poussées externes sur ces derniers a été étudiée. Cet article présente un modèle théorique, étayé par des mesures expérimentales. Il s'intéresse plus particulièrement aux effets de la bague de poussée sur la trajectoire de transmission.
Il a été démontré que la bague de butée réduit efficacement la poussée axiale entre les engrenages hélicoïdaux. Elle atténue également l'impact acoustique de la boîte de vitesses en réduisant la puissance sonore rayonnée. Ce résultat est obtenu grâce à l'intégration d'un mécanisme d'amortissement acoustique, notamment par effet Rayleigh. Le film d'huile qui entoure la bague de butée constitue un autre élément d'amortissement.
Outre la réduction des vibrations de la boîte de vitesses, l'amortissement par film d'huile peut atténuer les degrés de liberté couplés. Pour le vérifier, un modèle théorique d'une boîte de vitesses équipée d'une butée de poussée a été développé. Ce modèle a ensuite été utilisé dans un modèle de simulation de la dynamique de la boîte de vitesses afin d'analyser les effets de la butée de poussée sur la transmission.
Le premier modèle partiel montre comment le film d'huile et la puissance acoustique rayonnée peuvent modifier les performances acoustiques d'une boîte de vitesses. Plus précisément, les niveaux de pression acoustique des fréquences d'excitation sont comparés au niveau du couvercle supérieur de la boîte de vitesses, dans le sens vertical. Cette comparaison a été réalisée à l'aide d'un accéléromètre.
Le second modèle partiel simule le bruit aérien émis par le carter de la boîte de vitesses. Cette simulation repose sur la combinaison de l'excitation du moteur et de l'excitation d'engrènement. Elle consiste à mesurer la fréquence du bruit rayonné pour quatre combinaisons différentes de couple et de vitesse.
De plus, la roue dentée hélicoïdale a été découpée en un nombre arbitraire de sections transversales. Chaque segment est ensuite monté sur un arbre, qui tourne avec une synchronisation différente. La roue dentée hélicoïdale est comparée à une roue dentée droite correspondante. La roue dentée droite présente une contrainte à la base plus élevée, mais sa contrainte de contact relative est nettement inférieure à celle de la roue dentée hélicoïdale.

Édité par CX le 26/05/2023