Les engrenages sont des composants essentiels des moteurs; ce sont des dispositifs mécaniques qui permettent de modifier le couple et la vitesse des machines. Il existe plusieurs vitesses, chacune ayant son ensemble unique de besoins et de normes. Ces critères et spécifications peuvent aller de très basiques à très compliqués.
Bien qu'il soit courant que de nombreux engrenages soient réunis pour construire des machines sophistiquées, ce n'est pas toujours le cas. Par exemple, les engrenages peuvent être trouvés dans des appareils de base tels que des horloges, où ils sont utilisés pour contrôler le rythme auquel les aiguilles de l'horloge se déplacent. Cet article passera en revue les nombreuses utilisations de engrenages mécaniques et explorez les types disponibles. En avant la lecture !
Que sont les engrenages ?
Transmission de couple et la vitesse est obtenue grâce à l'utilisation d'engrenages, qui sont des dispositifs mécaniques rotatifs à dents. Les engrenages utilisés dans les systèmes mécaniques sont souvent cylindriques et ont des ensembles de dents entourant le corps. La transmission fait référence à l'état d'avoir deux engrenages ou plus travaillant à l'unisson les uns avec les autres. Les modifications de vitesse ou de couple résultent directement de la transmission de puissance.
Quels sont les avantages des engrenages ?
- Les propriétés mécaniques des engrenages sont très fortes. Par conséquent, ils peuvent supporter des charges plus élevées.
- Une modification des rapports de vitesse est possible à l'aide d'une boîte de vitesses.
- Ils fonctionnent bien à basse vitesse.
- Transmission de puissance efficace.
- Ils conviennent à la transmission de valeurs de couple élevées.
- Les engrenages ne nécessitent qu'une lubrification quotidienne, donc peu d'attention est accordée à l'entretien.
- Ils sont très durables, de sorte que le système d'engrenage peut être utilisé pendant une longue période.
Quels sont les inconvénients des Gears ?
- Il peut être bruyant, surtout à grande vitesse.
- Ils ne rentrent pas lorsque l'axe est éloigné.
- Les engrenages ne sont pas idéaux pour la transmission de mouvement à longue distance.
- Ils ne sont pas flexibles.
Différents types et applications d'engrenages
En mécanique, la classification des engrenages en différentes catégories repose sur la disposition de leurs dents, la fonction qu'elles assurent et la manière dont le mouvement est transmis. Les principaux types d'engins sont présentés ci-dessous.
Engrenage droit
Lorsque l'arbre menant et l'arbre mené sont parallèles, un engrenage droit transfère la puissance dans le même plan que l'arbre menant. Engrenages cylindriques ont des dents alignées parallèlement à l'axe de l'arbre. Pour cette raison, il peut transférer de la puissance le long d'un arbre parallèle chaque fois qu'il entre en contact avec un autre engrenage droit. L'un des types d'engrenages les plus populaires, ils sont utilisés dans diverses industries, notamment les automobiles, les systèmes de convoyage, les pompes et moteurs à engrenages, les ralentisseurs de vitesse et d'autres dispositifs similaires.
Applications de l'engrenage droit
Ce type d'engrenage est largement utilisé dans un éventail d'applications mécaniques pour ses divers rapports de vitesse tels que les machines de centrales électriques, les équipements de manutention, les horloges, les pompes, les systèmes d'arrosage et les laveuses et sécheuses. Plusieurs engrenages droits (c'est-à-dire plus de deux) peuvent parfaitement s'intégrer dans un train d'engrenages pour offrir une réduction d'engrenage plus élevée si l'application l'exige.
Engrenage hélicoïdal
Contrairement aux engrenages droits, qui ont leurs dents alignées parallèlement à l'arbre, engrenages hélicoïdaux contenir leurs dents placées à une inclinaison par rapport à l'arbre. Lors de la transmission, plusieurs dents entrent en contact les unes avec les autres. En conséquence directe, les engrenages mécaniques hélicoïdaux sont capables de supporter des charges plus importantes. De plus, comme les charges sont réparties plus uniformément, elles produisent moins de vibrations et de sons pendant le fonctionnement. De plus, comme il y a moins de frottement, ils sont soumis à des situations qui réduisent l'usure.
Le type d'engrenage hélicoïdal peut être divisé en:
- Engrenage à vis
- Engrenage à chevrons
- Engrenage hélicoïdal simple ou double
Applications des engrenages hélicoïdaux
- Voitures
- Pompes à eau
- Mélangeurs
Engrenage conique
Engrenages coniques ont un profil conique, et leurs dents sont disposées autour du cône. Ils agissent comme un transmetteur de force entre des arbres perpendiculaires l'un à l'autre. Il s'agit d'arbres qui se rencontrent à angle droit (90 degrés). D'autre part, les engrenages coniques sont coûteux. Ils ne transfèrent pas un couple substantiel pour leur taille de la même manière que les configurations à arbres parallèles.
Le type d'engrenages coniques peut être divisé en:
- Engrenages à onglet
- Engrenages coniques en spirale
- Engrenages de couronne
- Engrenages coniques Zerol®
- Engrenages hypoïdes
- Engrenages coniques droits
Applications des engrenages coniques
- Systèmes d'arrosage
- Concasseurs
- Mélangeurs
Vis sans fin
UN vis sans fin a une coupe en forme de vis sur l'arbre (la vis sans fin) et s'engrène avec un autre engrenage (roue à vis sans fin). Cet engrenage transfère la puissance à l'aide d'arbres qui ne se croisent pas et forment à la place des angles droits. Les engrenages fonctionnent en établissant un contact glissant les uns avec les autres, ce qui se traduit par une friction réduite et une rotation plus douce et moins bruyante. Par conséquent, ils conviennent à une utilisation dans des applications impliquant de gros chocs. Cependant, en raison de leur faible efficacité, leur emploi est limité aux applications nécessitant une puissance minimale.
Applications des engrenages à vis sans fin
- Petits convoyeurs
- Équipements d'emballage
- Machines agricoles
Crémaillère et pignon
Il n'est pas rare de voir des engrenages à crémaillère et pignon par paires. Ils sont constitués de deux engrenages circulaires, le pignon et la crémaillère (un engrenage linéaire), qui s'engrènent l'un l'autre. Ils sont capables de convertir un mouvement rotatif en mouvement linéaire. Ces engrenages sont souvent présents dans les systèmes de direction de nombreux types de véhicules. Il est possible d'utiliser des engrenages droits ou hélicoïdaux dans un système d'engrenage à crémaillère et pignon.
Applications de l'engrenage à crémaillère et pignon
- Balances
- Le système de direction des automobiles
- Systèmes de transfert
Engrenage épicycloïdal
Une paire d'engrenages positionnés de sorte que le centre d'un engrenage tourne autour du moyeu de l'autre engrenage constitue un train d'engrenage épicycloïdal, souvent appelé train planétaire. Les cercles primitifs des planétaires et des planétaires roulent sans glisser grâce à un support qui relie leurs centres et les fait tourner. Une trajectoire épicycloïdale est tracée par un point sur le cercle primitif de l'engrenage planétaire. L'engrenage solaire est immobile et le ou les engrenages planétaires tournent autour de lui dans ce modèle simple.
Applications de l'engrenage épicycloïdal
Une application fréquente des trains d'engrenages épicycloïdaux consiste à accomplir une grande réduction dans un petit espace. Parfois, ce type d'engrenage est utilisé dans les tracteurs et les équipements de construction pour offrir un couple élevé aux roues motrices.
Engrenage interne
Un engrenage dont les dents sont taillées dans la surface intérieure d'un cylindre s'appelle un engrenage interne-ce type d'engrenage s'accouple avec des engrenages droits. La machine à tailler typique utilisée dans la fabrication d'engrenages droits ne peut pas être utilisée dans sa fabrication en raison de la forme de la sortie. Dans la plupart des cas, il est produit à l'aide d'une tailleuse d'engrenages (également appelée machine à façonner les engrenages) équipée d'une fraise à pignon.
Applications de l'engrenage interne
L'application la plus courante des engrenages internes concerne les trains d'engrenages planétaires ou les réducteurs d'engrenages, composés d'un support, de plusieurs engrenages droits (appelés engrenages planétaires) et d'un engrenage solaire central qui tourne dans l'engrenage interne.
Une brève conclusion des caractéristiques des engrenages par type
| Les types | Les caractéristiques | Avantages | Désavantages | Applications |
| Engrenage droit | Type d'engrenage le plus courant Dents droites coupées ou insérées parallèlement à l'arbre de transmission Configuration pour axes parallèles Corps d'engrenage rond Compatible avec les engrenages droits, les engrenages internes ou les engrenages à crémaillère et pignon | Haute efficacité et précision Facile à fabriquer Pas de poussée Capable d'entreprendre des charges élevées à des vitesses élevées | Les dents d'engrenage sont soumises à des contraintes élevées en raison de la conception du profil des dents Peut causer du bruit à grande vitesse | Automobile Horloges Petits convoyeurs |
| Engrenage hélicoïdal | Corps d'engrenage rond Utilisation pour la configuration d'axes parallèles Les dents se tordent à un angle autour du corps de l'engrenage Disponible en modèles à simple et double hélice Disponible en versions droite et gauche | L'engagement progressif réduit les charges de choc Fonctionnement plus fluide avec moins de bruit Capable de gérer des charges plus importantes | Moins efficaceConceptions plus complexes et coûts de fabrication plus élevés Les produits à conception à simple hélice ont une poussée élevée, mais pas les doubles hélices. | Mélangeurs Voitures Pompes à eau |
| Engrenage conique | Corps d'engrenage conique Configuration pour axes sécants Disponible en spirale, droit et Zerol® conceptions biseautées | Engrenages coniques en spirale : la conception d'engrenage conique la plus simple, la plus facile à fabriquer Engrenages coniques en spirale : engrènement progressif des dents, faibles charges de choc, bruit et vibrations Zérol® Engrenages coniques : plus silencieux et plus lisses que les engrenages coniques droits, et capables de tourner dans les deux sens, contrairement aux engrenages coniques en spirale | Haute pression, impact et bruit Conception plus compliquée Coûts de fabrication plus élevés | Concasseurs Mélangeurs Systèmes d'arrosage |
| Vis sans fin | La paire d'engrenages est composée d'un engrenage circulaire et d'un engrenage en forme de vis Pour les configurations d'axes non sécants et non parallèles | Mécanisme autobloquant Grandes démultiplications et rapports de démultiplication Fonctionnement silencieux et fluide | Beaucoup de frottement Faible efficacité de transmission | Petits convoyeurs Machines agricoles |
| Crémaillère et pignon | La paire d'engrenages se compose d'une crémaillère et d'un engrenage cylindrique Utilisation pour la configuration d'axes parallèles Crémaillère à engrenages droits ou hélicoïdaux Change le mouvement rotatif en mouvement linéaire ou vice versa | Conception simplifiée Facile à fabriquer Capable de gérer des charges plus importantes | Il y a beaucoup de jeu entre les dents d'engrènement En raison de la conception du profil des dents, le frottement et la pression des engrenages sont élevés La transmission ne peut pas continuer indéfiniment dans une direction | Balance Direction automobile |
| Engrenage épicycloïdal | Composé de deux engrenages ou plus montés de sorte que le centre d'un engrenage tourne autour du centre de l'autre Également connu sous le nom de train d'engrenages planétaires avec mouvements relatifs des axes | Poids léger Structure compacte Densité de puissance élevée | Efficacité relativement faible La perte de lubrification entraînant une panne lors d'un fonctionnement à grande vitesse car le lubrifiant est projeté | Couramment utilisé dans les transmissions automatiques automobiles |
| Engrenage interne | Il est réalisé avec une tailleuse d'engrenages (ou machine à tailler les engrenages) équipée d'une fraise à pignon | Rapport de réduction à grande vitesse Faible vibration Faible coût pour l'ensemble du tracé du train | Il est généralement beaucoup plus coûteux de fabriquer des engrenages internes à dents hélicoïdales En raison de la finesse de l'anneau, il est difficile d'obtenir une haute précision | Transmissions de puissance des véhicules hybrides Générateurs à turbine Bras robotiques |
Application de différents types d'engrenages
Les engrenages sont utilisés dans divers dispositifs et systèmes mécaniques à travers l'industrie. Une large gamme de différents types d'engrenages sont largement utilisés dans les domaines résidentiels, commerciaux et industriels, notamment :
- Marin
- Voitures
- Avions
- Horloges
- Pompes
- Centrales électriques
- Matériel de manutention
- Instruments de mesure
L'un des engrenages les plus utilisés est le boîte de vitesses, qui est un dispositif composé d'engrenages à l'intérieur d'une enceinte ou d'un boîtier. Ces dispositifs utilisent différents types d'engrenages, y compris les engrenages coniques, hélicoïdaux, à vis sans fin et droits, et sont conçus pour effectuer des tâches spécifiques de transmission de mouvement ou de puissance dans les systèmes de la machine, de la modification de la vitesse et du couple à la modification de l'orientation de l'arbre de sortie. Comme la plupart des systèmes d'engrenages, les boîtes de vitesses sont largement utilisées, comme dans les automobiles et autres véhicules à moteur.
Processus de fabrication d'engrenages
La fabrication d'engrenages implique un processus de fabrication d'engrenages avec une série de processus. Les principaux processus peuvent simplement être divisés en :
- Forger
- Extrusion et étirage à froid
- Métallurgie des poudres
- Obturation
- Usinage d'engrenages
L'usinage est généralement effectué pour obtenir la forme et la taille souhaitées de l'engrenage. Une fois le matériel fabriqué, traitement de surfaces, tels que le meulage et le rodage, peuvent être utilisés pour améliorer les caractéristiques générales de l'engrenage.
Considérations sur la conception et la sélection des engrenages
Les engrenages peuvent être trouvés dans une variété d'appareils mécaniques, et il existe plusieurs types et conceptions différents parmi lesquels choisir. Les spécifications et les exigences de l'application déterminent l'adéquation de chaque type d'engrenage et sa conception exacte dans les applications de transmission de mouvement ou de puissance. Certains des principaux facteurs doivent être pris en compte lors de la conception et de la sélection des engrenages :
- Conditions opérationnelles et environnementales
- Restrictions dimensionnelles
- Exigences de transmission
- Normes de conception
- Frais
Conclusion
Après avoir lu cet article, vous aurez peut-être une connaissance de base des engrenages mécaniques, de leurs types, caractéristiques, applications, processus de fabrication, considérations et applications courantes. Maintenant, vous pouvez également avoir une idée du type d'équipement le mieux adapté à vos projets. Ensuite, ce à quoi vous devez réfléchir attentivement, c'est le fabricant en qui vous pouvez avoir le plus confiance et sur lequel vous pouvez compter le plus. Dans ce cas, Runsom peut toujours être votre premier choix pour votre coutume fabrication d'engrenages.
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