Engrenage mécanique

Types de mécanismes d'engrenage

Les mécanismes d'engrenage sont des composants de machines utilisés pour transmettre la force et le mouvement entre des arbres rotatifs. Ils se composent de deux ou plusieurs engrenages qui s'engrènent. Les engrenages mécaniques sont généralement classés dans les catégories suivantes en fonction de leurs caractéristiques spécifiques.

• Engrenages basés sur la position des axes : cela fait référence à la situation où les arbres auxquels ils sont connectés sont parallèles ou se croisent. Des exemples de telles configurations d'engrenages sont les engrenages hélicoïdaux et les engrenages coniques, respectivement.
• Engrenages basés sur leur géométrie : cela fait référence aux formes des dents individuelles qui composent les engrenages. Des exemples courants incluent les engrenages droits avec des dents rectilignes et les engrenages à vis sans fin avec des dents en forme de filets.
• Les engrenages basés sur l'application comprennent les différentiels de boîte de vitesses, qui répartissent la puissance vers les roues dans une direction opposée (généralement utilisés dans les véhicules), et les réducteurs de vitesse, qui réduisent les vitesses tout en augmentant le couple.
• Engrenages basés sur le fonctionnement : les machines simples ne comportent que deux engrenages qui fonctionnent ensemble, généralement utilisés pour augmenter la vitesse. Les engrenages mécaniques composés comportent plus de deux engrenages et sont utilisés pour augmenter le couple.

Certains engrenages sont classés en fonction de la manière dont la force est transmise entre eux. Parmi les exemples les plus connus, citons les engrenages à friction qui s'appuient sur la friction entre les engrenages moteur et entraîné pour la transmission de puissance et les engrenages mitriers qui transfèrent le mouvement à des axes perpendiculaires.

Spécifications et entretien des mécanismes d'engrenage

La durée de vie des systèmes d'engrenages mécaniques peut être considérablement augmentée en effectuant des opérations d'entretien régulières. Les pratiques d'entretien typiques comprennent des inspections régulières pour détecter les signes d'usure ou de dommages, tels que des fissures, des cassures ou des déformations. Les opérateurs doivent porter une attention particulière aux surfaces de contact de l'engrenage mécanique pour vérifier la présence de bruits et de vibrations anormales pendant le fonctionnement, qui sont indicatives de problèmes sous-jacents. Respectez les directives du fabricant en matière de lubrification. L'application du bon type et de la bonne quantité de lubrifiant contribue à réduire la friction et à améliorer naturellement la longévité du système d'engrenages. Assurez-vous que les conditions environnementales de travail sont toujours adaptées au système d'engrenages. Cela peut inclure la gestion de l'exposition à des températures extrêmes, à l'humidité et aux substances contaminantes. Les systèmes d'engrenages trop exposés à la poussière et aux débris peuvent nécessiter l'installation de carters et d'enclos de protection. Les opérateurs doivent s'assurer d'un alignement et d'un engrenage optimaux des engrenages mécaniques, car cela contribue grandement à améliorer l'efficacité du fonctionnement. Enfin, il convient d'envisager un entretien et une maintenance professionnels réguliers, en particulier pour les systèmes d'engrenages complexes. L'entretien et la maintenance doivent être effectués conformément aux spécifications du fabricant.

Vous trouverez ci-dessous une ventilation de certaines spécifications typiques et de leurs descriptions.

• Module

  Le module est une unité métrique utilisée pour représenter la taille des dents d'un engrenage. Il est obtenu en divisant le diamètre de pas par le nombre de dents. Des modules plus grands donnent généralement des dents et des engrenages plus grands.

• Angle de pression

  Cette spécification fait référence à l'angle auquel les dents de l'engrenage entrent en contact. Les valeurs courantes sont de 20 et 14,5 degrés. Cette spécification peut influer sur la manière dont les engrenages s'engrènent et sur la capacité de charge.

• Diamètre de pas

  Il s'agit du diamètre auquel les dents de l'engrenage sont situées. Le diamètre de pas est le point focal pour le calcul de l'espacement et permet un engrenage correct avec d'autres engrenages.

• Matériaux et finitions

  Les matériaux utilisés pour la fabrication d'engrenages mécaniques comprennent le nylon, le POM, la fonte, l'acier et l'aluminium, entre autres. Chaque matériau possède ses propres propriétés uniques de durabilité, de résistance et de friction.

• Capacité de charge

  Cela fait référence aux forces et au couple maximums qu'un engrenage peut supporter tout en fonctionnant de manière optimale. Elle est généralement calculée en fonction du matériau, de la taille et de la conception de l'engrenage.

Scénarios d'utilisation des mécanismes d'engrenage

• Industrie automobile

  Les mécanismes d'engrenage et leurs systèmes sont essentiels à l'industrie automobile. Les transmissions de voitures sont un exemple marquant de la manière dont les ensembles d'engrenages de transmission fournissent une modulation de la vitesse et une force de rotation. D'autres utilisations automobiles comprennent les différentiels qui permettent aux roues de tourner à des vitesses différentes lorsqu'elles prennent des virages et les poulies de courroie de distribution qui contrôlent l'ouverture et la fermeture des soupapes des moteurs de voitures en synchronisation avec les mouvements de leurs pistons.

• Machines industrielles

  Les machines industrielles telles que les tours, les fraiseuses et les convoyeurs s'appuient sur des mécanismes d'engrenage pour diverses fonctions. Les systèmes de convoyeurs utilisent des réducteurs de vitesse pour déplacer les matériaux à l'intérieur d'une usine à une vitesse spécifiée. Les ensembles d'engrenages des presses régulent la force appliquée pendant les opérations d'estampage ou de pressage.

• Industrie aérospatiale

  Les aéronefs s'appuient sur des systèmes de transfert d'engrenages mécaniques pour contrôler leur trajectoire de vol. Selon le modèle de l'avion, le système peut être un engrenage maillé avec une crémaillère et un pignon pour la direction ou une boîte de vitesses planétaire pour distribuer le couple d'un moteur vers divers composants. Les engins spatiaux s'appuient sur des ensembles d'engrenages pour orienter le véhicule dans l'espace.

• Construction et terrassement

  Les excavatrices, les grues et autres machines lourdes utilisées dans la construction utilisent souvent des systèmes d'engrenages pour traduire le couple du moteur en mouvements mécaniques. Les réductions de vitesse sont essentielles pour augmenter le couple dans ces applications afin de gérer les charges lourdes à basse vitesse.

• Équipements médicaux

  Les équipements médicaux qui s'appuient sur des fonctions mécaniques précises utilisent souvent des micro-ensembles d'engrenages. Parmi ceux-ci, citons les pompes à perfusion avec des réductions de vitesse qui régulent le débit de liquides vers les patients par voie intraveineuse. D'autres exemples incluent les robots chirurgicaux avec des systèmes d'engrenages pour un contrôle précis et les appareils d'imagerie tels que les scanners CT et IRM qui dépendent de moteurs à engrenages pour faire tourner les capteurs d'imagerie afin de capturer des détails des parties internes du corps.

Comment choisir un mécanisme d'engrenage

Que vous achetiez des ensembles de pignons ou tout autre type de composant de mécanisme d'engrenage, les facteurs suivants doivent être priorisés :

• Analyse des fonctions et des composants

  Les acheteurs commerciaux doivent comprendre le rôle de fonctionnement de l'engrenage dans la machine ou le système avec lequel il fonctionnera. Cela inclut la charge qu'il doit supporter, le couple requis, le rapport de vitesse, l'espace disponible, et également la nécessité de faire correspondre le matériau aux autres composants du système.

• Types et systèmes de contrôle

  Les acheteurs commerciaux doivent connaître les types de mécanismes d'engrenage disponibles et le système de contrôle qu'ils utilisent. Par exemple, s'il fonctionne avec un servomoteur, le choix d'un engrenage indexé spécifiquement pour un servo peut être utile, car ils ont généralement un contrôle de mouvement précis et régulier. De plus, certains engrenages indexés peuvent facilement être liés à des types spécifiques de machines ou d'équipements. Par exemple, les engrenages à arbre creux sont souvent liés aux moteurs par leurs arbres creux, et les engrenages à courroie s'engrènent généralement avec des poulies pour transmettre la puissance par l'intermédiaire de courroies. La compréhension de ce couplage aidera les acheteurs commerciaux à choisir des mécanismes d'engrenage compatibles avec les moteurs ou les sources d'alimentation de leurs machines.

• Durabilité et performance

  Familiarisez-vous avec la pression quotidienne attendue d'une machine ou d'un système. Lorsque vous sélectionnez l'engrenage pour celui-ci, assurez-vous que la durabilité et la performance sont adaptées aux exigences du système. Choisissez un matériau d'engrenage, un revêtement et une conception qui fonctionneront efficacement dans le cadre de l'utilisation quotidienne prévue du système. Par exemple, sélectionnez un pignon en acier inoxydable pour résister à l'exposition à l'humidité ou aux environnements corrosifs, ou optez pour un pignon de précision qui offre une efficacité plus élevée et une durée de vie plus longue.

Mécanismes d'engrenage Q et A

Q1 : Quelle est la différence entre un engrenage et une crémaillère ?

A1 : La principale différence entre un engrenage et une crémaillère est que, tandis qu'un engrenage est circulaire, une crémaillère est une tige ayant le même profil de dents qu'un engrenage. Les crémaillères sont utilisées pour convertir le mouvement de rotation des engrenages en mouvement linéaire.

Q2 : Quelle est la différence entre les engrenages hélicoïdaux et les engrenages coniques ?

A2 : Les engrenages coniques sont utilisés pour modifier la direction d'un axe, tandis que les engrenages hélicoïdaux sont utilisés pour transmettre le mouvement entre des arbres parallèles. En substance, les engrenages hélicoïdaux sont utilisés pour un changement de mouvement le long d'axes parallèles, tandis que les engrenages coniques sont utilisés pour modifier la direction du mouvement lorsque les deux axes se rencontrent à un angle.

Q3 : Comment fonctionne un train d'engrenages simple ?

A3 : Dans un train d'engrenages simple, deux ou plusieurs engrenages sont utilisés. L'engrenage moteur fournit le mouvement et l'engrenage entraîné reçoit le mouvement. Généralement, l'engrenage moteur transmettra la puissance à l'engrenage entraîné à l'aide de dents qui s'engrènent. La taille des engrenages déterminera si la vitesse est augmentée ou diminuée.

Q4 : Qu'est-ce qu'un rapport de transmission ? Pourquoi est-il important ?

A4 : Un rapport de transmission est défini comme le rapport du nombre de dents du premier engrenage au nombre de dents du second engrenage. Les rapports de transmission sont importants car ils aident à déterminer si le véhicule aura une vitesse élevée et un couple faible, ou une vitesse faible et un couple élevé.