Engrenages de machine

Types de pignons de machine

Les pignons de machine désignent principalement des composants mécaniques dentés qui transmettent le couple en s'engrènant avec d'autres composants dotés de dents. Les matériaux des pignons de machine sont généralement métalliques, tels que la fonte, l'acier, l'acier inoxydable, les alliages de cuivre, etc.

Les roues dentées sont principalement utilisées pour modifier la direction de la puissance et de la vitesse dans le sens opposé ou pour modifier le rapport de transmission de puissance. La transmission de puissance fait référence à la manière dont le mouvement est transmis dans un dispositif mécanique, y compris, mais sans s'y limiter, les voitures, les moteurs et les éoliennes. Elle mesure généralement la façon dont les poulies, les arbres et les roues se déplacent, mesurée en tr/min (tours par minute). Le rapport est la façon dont la vitesse est divisée, mesurant le pourcentage de puissance perdu en raison du frottement afin que le dispositif puisse être efficace.

Voici quelques types courants de pignons :

• Pignons droits

  Les pignons droits sont le type de pignon de machine le plus simple, avec des dents qui dépassent radialement. Ils transmettent généralement la puissance entre des arbres parallèles. Ils sont généralement utilisés dans diverses applications, des mécanismes d'horlogerie aux machines industrielles.

• Pignons couronnes

  Les pignons couronnes, ou pignons d'entraînement, sont des pignons droits inversés avec des dents verticales. L'arbre d'entraînement du pignon se connecte généralement à un arbre via un angle de 90 degrés, qui est perpendiculaire à la normale du pignon.

  Les pignons couronnes sont utilisés dans les différentiels des bicyclettes ou des voitures. Étant donné qu'ils connectent l'arbre d'entraînement aux roues, les courants se déplacent dans des directions perpendiculaires pour faire tourner les roues.

• Pignons hélicoïdaux

  Les pignons hélicoïdaux ont une forme hélicoïdale. Ils peuvent mieux absorber les chocs que les pignons droits en raison de leur engagement multiple de dents. Ils fonctionnent plus en douceur que les pignons droits, ce qui les rend plus silencieux mais plus coûteux à fabriquer. De plus, l'angle du pignon hélicoïdal peut déterminer sa poussée axiale. Plus l'angle est grand, plus la poussée axiale est élevée.

  Les pignons hélicoïdaux sont couramment utilisés dans les transmissions de voitures, les compresseurs et les systèmes de convoyeurs, car ils peuvent gérer de fortes charges.

• Pignons coniques

  Les pignons coniques sont utilisés pour modifier la direction de rotation du pignon. Les pignons coniques ont des dents coupées à des angles différents, formant une forme conique. Voici quelques pignons coniques courants : Les pignons coniques droits : Ce sont les types de pignons coniques les plus simples. Les dents du pignon sont droites et parallèles à son axe. Ils modifient généralement la rotation du pignon de 90 degrés. Les pignons mitriers sont un type de pignon conique droit. Les dents sont également droites, mais à un angle de 45 degrés. Ils modifient également la rotation du pignon de 90 degrés, mais ont un rapport de vitesse de 1 : 1. Les pignons coniques hypoïdes ont les dents du pignon coupées à un angle et sont en partie hélicoïdaux. Ils ressemblent aux pignons coniques en spirale. Ils ont un plus grand contact de dents que les pignons coniques, ce qui permet de transmettre un couple plus important.

• Vis sans fin

  La vis sans fin se compose d'une vis sans fin (qui ressemble à une vis ou à un filet) et d'une roue sans fin (qui ressemble à un pignon avec un axe de pignon). Les vis sans fin réduisent généralement la vitesse d'un moteur tout en augmentant le couple. Ils peuvent changer la direction du pignon de 90 degrés, mais sont limités à ce rapport.

  Les principales applications des vis sans fin sont les treuils, les ascenseurs, les convoyeurs et les instruments de réglage.

Spécification et entretien

Les pignons de machine industrielle ont des spécifications différentes selon le type, la taille, le matériau et l'utilisation. Voici quelques-unes des spécifications que l'acheteur d'une entreprise doit prendre en compte lors de l'achat de machines à pignons :

• Matériau du pignon : Le matériau du pignon déterminera la durabilité, la résistance et les performances de la machine. Les matériaux des pignons peuvent être de l'acier au carbone, de l'acier inoxydable, du laiton, du bronze, du nylon, etc.
• Taille et poids : Il s'agit d'une spécification cruciale, surtout pour déterminer l'espace d'un pignon dans un train d'engrenages. Les machines à pignons sont disponibles dans différentes tailles et poids afin d'offrir une solution et un ajustement adaptés aux applications.
• Rapport de transmission : Il s'agit du rapport du nombre de dents entre deux pignons liés. Le rapport de transmission influencera la vitesse et le couple d'une application. Il s'agit d'une spécification importante qui affecte les performances et le fonctionnement d'une machine.
• Précision : La précision est une spécification importante qui détermine la précision avec laquelle une machine à pignons a été fabriquée. Elle fait également référence aux tolérances et aux jeux des pignons. Les pignons de haute précision sont utilisés dans les applications qui exigent un niveau élevé de précision, par exemple l'aérospatiale et la robotique.
• Capacité de charge : La capacité de charge fait référence à la charge maximale qu'un pignon peut supporter sans subir de défaillance ou de déformation. Si la capacité de charge d'une machine à pignons est dépassée, elle peut causer des dommages ou une défaillance de l'application.

Bien que les pignons soient résistants et puissent supporter différents environnements, ils nécessitent un entretien pour fonctionner de manière optimale. Une inspection régulière d'une machine à pignons peut aider à identifier les problèmes avant qu'ils ne deviennent graves. Voici la procédure d'entretien des pignons la plus courante :

• Lubrification : Il s'agit de la procédure d'entretien la plus cruciale pour les machines à pignons. Les lubrifiants permettent de réduire le frottement entre les pièces mobiles. Ils contribuent également à dissiper la chaleur, à protéger le pignon contre la corrosion et à éloigner les contaminants. Cela permettra de maintenir des performances optimales et de prolonger la durée de vie du pignon.

Utilisations des pignons de machine dans différentes industries

• Industrie automobile :

  Les systèmes de pignons de machine améliorent les performances des véhicules en contrôlant le système de transmission, le mécanisme de direction et le système différentiel. Ils ajustent également la vitesse et le couple du moteur. Les vis sans fin sont des composants courants des systèmes de direction des véhicules. Les fabricants aiment utiliser des vis sans fin car elles produisent des mécanismes autobloquants qui restent stationnaires, même lorsque le véhicule n'est pas en mouvement.

• Industrie électrique :

  Les machines à pignons des éoliennes sont essentielles pour convertir l'énergie éolienne en électricité. Elles augmentent la vitesse des rotors pour atteindre le niveau optimal de production d'électricité. Certaines éoliennes sont équipées de vis sans fin pour aider les systèmes de transmission ou servir de freins. Cela permet aux éoliennes de ralentir lorsqu'il y a trop de vent, ce qui évite d'endommager le système.

• Industrie de la construction :

  Les boîtes de vitesses soutiennent le mouvement des équipements lourds de construction tels que les excavateurs, les grues et les chargeuses. Elles garantissent que les machines maintiennent le couple et la vitesse nécessaires pour déplacer et soulever des matériaux lourds.

• Industrie aérospatiale :

  Les machines pour aéronefs sont dotées de systèmes de pignons qui ajustent la vitesse et le couple du moteur. Ils permettent également un contrôle de mouvement précis des composants de l'avion tels que l'accélérateur, le train d'atterrissage et les volets.

• Industries de l'emballage et de la fabrication :

  Tous les types de pignons de machine sont des composants courants des convoyeurs et des machines d'emballage. Ils ajustent la vitesse et le mouvement des produits le long des chaînes de montage. Cela favorise l'efficacité des flux de travail. De plus, les pignons de machine augmentent la vitesse des appareils rotatifs tels que les tours, les fraiseuses et les perceuses. Ils aident les fabricants à obtenir une découpe précise de différents matériaux.

• Industrie maritime :

  Les pignons hélicoïdaux sont courants dans les systèmes de transmission des navires et des sous-marins. Ils permettent un transfert en douceur de la puissance du moteur aux hélices, ce qui permet aux navires de se déplacer dans l'eau de manière fluide et efficace.

• Industrie médicale :

  Les micropignons ajustent le mouvement d'instruments médicaux et d'équipements délicats tels que les pompes à perfusion, les robots chirurgicaux et les scanners CT. Ils assurent un fonctionnement précis et fiable des dispositifs.

Comment choisir des pignons de machine

Lors du choix des pièces mécaniques de pignons, plusieurs facteurs doivent être pris en compte :

• Normes industrielles

  Il est essentiel de vérifier si les pignons sont conformes aux certifications nécessaires. Ceci est particulièrement important pour les équipements médicaux, l'aviation et l'automobile, où la sécurité dépend fortement du respect des normes établies.

• Résistance et matériau

  Optez pour des roues dentées métalliques fabriquées dans des matériaux robustes comme le nylon 66 ou le PPA, connus pour leur résilience. Selon la transmission de puissance souhaitée, des polymères spécifiques tels que le PPS peuvent être mieux adaptés, en particulier dans les environnements à haute température. Sinon, si vous manipulez des charges lourdes et un couple élevé, vérifiez bien que la résistance du matériau est adaptée à l'application.

• Précision

  Tenez compte du niveau de précision requis pour l'application. Les pignons de précision supérieure sont plus chers, il faut donc peser les avantages par rapport au coût. Si le bruit est un problème, envisagez d'utiliser des pièces de précision moins coûteuses avec des caractéristiques de fonctionnement en douceur ajoutées.

• Taille

  Vérifiez les dimensions et le poids des pièces de pignon que vous envisagez pour voir si elles peuvent être facilement intégrées à la machinerie. Des conceptions spéciales de trains d'engrenages peuvent être nécessaires pour que le pignon s'adapte à un espace donné. De plus, assurez-vous que la taille inférieure peut supporter les mêmes charges que la taille précédente plus importante.

• Compatibilité

  Les acheteurs doivent s'assurer que les nouvelles pièces de pignon seront compatibles avec les composants existants en service, par exemple, les arbres de moteur et les roulements. Cela sera essentiel lors de l'examen de futures mises à niveau ou remplacements, ce qui rend essentiel l'établissement de critères de compatibilité dès maintenant.

• Adéquation à l'environnement

  Lors du choix de pièces de pignon, tenez compte des conditions environnementales spécifiques. S'il existe un risque de corrosion dû à une exposition à l'humidité, optez pour l'acier inoxydable, qui offre une meilleure protection contre la rouille. En outre, déterminez si les pignons nécessitent une classification étanche à l'eau ou à la poussière en fonction de leurs environnements d'exploitation prévus.

• Coût

  Trouver un équilibre entre les performances et le coût est essentiel. Déterminez les paramètres des pignons de machine qui ont une incidence sur les coûts, ce qui permettra aux acheteurs de donner la priorité aux zones critiques tout en effectuant des compromis dans des aspects moins importants afin de gérer efficacement le budget global.

FAQ sur les machines à pignons

Q1 : De quel type de matériau sont faites les machines à pignons ?

A1 : Les pignons peuvent être fabriqués à partir de divers matériaux, notamment le plastique, les alliages métalliques et la céramique. Grâce à leur résistance et à leur durabilité élevées, les alliages métalliques peuvent résister aux niveaux élevés de contrainte auxquels les pignons sont souvent exposés. Les alliages d'aluminium sont légers et résistants à la corrosion, tandis que les alliages de zinc offrent une excellente résistance à l'usure et une conductivité thermique élevée. Quant aux plastiques, ils sont plus silencieux en fonctionnement et nécessitent moins de lubrification. Néanmoins, ils sont plus sujets à l'usure. Pour cette raison, de nombreuses applications à forte charge évitent spécifiquement d'utiliser des plastiques. Néanmoins, les métaux comme l'acier restent un choix populaire en raison de leur dureté globale. Le plastique ABS est généralement préféré pour les pignons dans les applications à faible tension, comme les imprimantes ou les jouets.

Q2 : Quel est le processus de production des pignons de machine ?

A2 : Les pignons peuvent être fabriqués par différentes méthodes qui impliquent le moulage à chaud ou à froid, le forgeage, l'extrusion, le fraisage ou l'estampage. De nombreux fabricants préfèrent utiliser des méthodes d'usinage comme le fraisage, car elles offrent une grande précision. Néanmoins, l'avantage supplémentaire du moulage précis lors de l'utilisation du moulage ne doit pas être négligé. L'estampage et le fraisage fournissent également des produits plus raffinés avec des tolérances plus élevées. Le forgeage à froid, l'extrusion et le moulage sont plus rentables.

Q3 : Quelle est la capacité de charge des pignons de machine ?

A3 : Cela dépend en grande partie du matériau utilisé pour fabriquer le pignon. Par exemple, les pignons en plastique sont généralement utilisés dans les applications où la précision est nécessaire, mais les charges et les vitesses élevées ne sont pas idéales. Néanmoins, ils peuvent toujours supporter des tensions faibles. La capacité de charge des pignons en métal est plus élevée. La capacité de charge varie également d'un matériau à l'autre. Par exemple, l'alliage de zinc d'aluminium a une résistance à la traction d'environ 90 MPa. L'acier a une capacité de charge bien supérieure avec une résistance à la traction d'environ 370 MPa.

Q4 : Les pignons de machine sont-ils personnalisables en termes de taille, de matériau et de conception ?

A4 : Oui, les pignons de machine sont personnalisables en termes de taille, de matériau et de conception. Cependant, cela peut être plus possible pour les grands fabricants qui disposent déjà de la technologie et de la main-d'œuvre nécessaires pour le faire.