Engrenage
Un engrenage est une pièce de machine circulaire rotative ayant des dents coupées ou, dans le cas d'une roue dentée ou d'un engrenage, des dents insérées (appelées rouages), qui engrènent avec une autre partie dentée (compatible) pour transmettre (convertir) le couple et la vitesse. Le principe de base du fonctionnement des engrenages est analogue au principe de base des leviers. Un engrenage peut également être connu de manière informelle sous le nom de rouage. Les dispositifs à engrenages peuvent modifier la vitesse, le couple et la direction d'une source d'alimentation. Des engrenages de différentes tailles produisent un changement de couple, créant un avantage mécanique, grâce à leur rapport de démultiplication, et peuvent donc être considérés comme une machine simple.
Avantages de l'équipement
En utilisant des trains d'engrenages, un rapport de vitesse élevé peut être obtenu avec un minimum d'espace.
Ils sont utilisés pour transmettre le mouvement sur un faible entraxe des arbres.
À l’aide de systèmes d’engrenages, nous pouvons transmettre un mouvement entre des arbres qui se croisent non parallèles.
Les engrenages sont mécaniquement solides, ce qui permet de soulever des charges plus élevées.
Ils sont utilisés pour de fortes réductions de vitesse et pour la transmission de couple.
Ils sont utilisés pour un entraînement positif, leur rapport de vitesse reste donc constant.
Les engrenages sont utilisés pour la transmission de grands HF
Les engrenages nécessitent uniquement une lubrification, ce qui nécessite moins d'entretien.
Ils ont une longue durée de vie, le système d'engrenages est donc très compact.
Pourquoi nous choisir
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Zone d'application:Les pignons sont largement utilisés dans diverses industries, notamment les systèmes de convoyeurs, les machines d'emballage, les équipements agricoles, etc.
Types d'engrenages
Voici les différents types d'engrenages
Équipement interne
Ces pignons sont utilisés conjointement avec des roues dentées extérieures et ont des dents sculptées dans des parties de cylindres et de cônes. Ceux-ci sont utilisés dans les entraînements par engrenages planétaires et dans les connexions à engrenages pour les arbres. Ce type d'engrenage présente un inconvénient : un nombre variable d'engrenages intérieurs et extérieurs qu'il faut gérer en raison d'impédances comme la développante et la trochoïde.
Engrenage à onglet
Les engrenages pointus ayant un rapport de vitesse de un sont appelés engrenages à onglet. Ils sont utilisés pour changer la direction de la transmission de puissance sans modifier la vitesse. Il existe des engrenages à onglets en spirale et droits. Étant donné que les engrenages à onglet en spirale créent une force de poussée dans la direction axiale, les butées doivent être prises en compte lors de leur utilisation. Tout engrenage à onglet ayant un angle d’arbre autre que les 90 degrés standard est appelé engrenage à onglet angulaire.
Vis sans fin
Les vis sans fin et les roues à vis sans fin sont les deux parties de ce type d'engrenage. La vis sans fin est un arbre coupé en forme de vis et la roue à vis sans fin est l'engrenage d'accouplement. Grâce à l'utilisation de différents matériaux, il y a moins de friction lorsque les surfaces glissent les unes sur les autres et entrent en contact. La vis sans fin est constituée d'un matériau dur, tandis que la roue à vis sans fin est constituée d'un matériau souple.
Engrenage à vis
Les engrenages à vis sont deux engrenages hélicoïdaux identiques montés sur des quasi-arbres non parallèles ayant un angle de torsion de 45 degrés. Ils ont une faible capacité de charge et ne conviennent pas à la transmission de puissance importante puisque le contact des dents est un point. Lors de l'utilisation d'engrenages à vis, la lubrification est importante car le glissement des surfaces des dents transfère la puissance. Il n’y a aucune limitation quant aux combinaisons possibles de dents.
Engrenage conique en spirale
Les engrenages coniques avec des lignes de dents courbées sont appelés engrenages coniques en spirale. Ils surpassent les engrenages coniques droits en termes d'efficacité, de résistance, de vibrations et de bruit en raison de leur rapport de contact des dents plus élevé. Cependant, leur création est plus difficile. De plus, les dents incurvées fournissent des contraintes de poussée dans la direction axiale. L'engrenage conique nul est l'engrenage conique en spirale avec le plus petit angle de torsion.
Engrenage conique
Les engrenages coniques ressemblent à des cônes et sont utilisés pour transférer la force entre deux arbres qui se croisent en un seul point (arbres qui se croisent). Un cône sert de surface primitive à un engrenage conique et les dents sont taillées le long du cône. Les engrenages coniques linéaires, les engrenages coniques hélicoïdaux, les engrenages à onglets, les engrenages coniques inclinés, les engrenages à couronne et les engrenages hypoïdes font partie des nombreux types d'engrenages coniques.
Crémaillère
Une crémaillère est un ensemble de dents de taille et de forme uniformes, régulièrement espacées le long d'une surface plane ou d'une tige droite. Une crémaillère est un engrenage en forme de cylindre avec un rayon de cylindre à pas infini. Il transforme l'élan de rotation en mouvement linéaire en s'engrenant avec un pignon sphérique. Les deux types de crémaillères présentant des lignes de dents droites sont les crémaillères à bouche droite et les crémaillères à dents hélicoïdales. Il est possible d'assembler des crémaillères bout à bout en fraisant les extrémités des crémaillères.
Engrenage droit
Les engrenages droits sont des engrenages cylindriques avec une ligne de dents droite et parallèle à l'arbre et constituent un sous-ensemble du groupe d'engrenages à arbre parallèle. Les engrenages les plus populaires sont les engrenages droits car ils ont un haut degré de précision et peuvent être produits facilement. Ils ont la particularité d'être exempts de charges axiales (charge de poussée). Le plus gros des deux engrènements est appelé engrenage, et le plus petit est appelé pignon.
Engrenage hélicoïdal
Semblables aux engrenages droits, les engrenages hélicoïdaux sont des engrenages cylindriques dotés de lignes de dents sinueuses qui sont utilisés avec des arbres parallèles. Ils sont utiles pour les applications à grande vitesse car ils offrent un plus grand silence, un meilleur engrènement des dents que les engrenages droits et peuvent transférer des poids plus lourds. Des roulements de butée sont nécessaires lors de l'utilisation d'engrenages hélicoïdaux car ils produisent une force de poussée dans la direction axiale. Étant donné que les engrenages hélicoïdaux ont une torsion à droite et à gauche, une paire engrenée nécessite des engrenages avec la main opposée.
Engrenages doubles hélicoïdaux
Les engrenages hélicoïdaux doubles sont un type d'engrenage hélicoïdal dans lequel deux faces hélicoïdales sont disposées côte à côte, séparées par un espace. Les angles d'hélice sur chaque face sont identiques mais en opposition. En utilisant un double jeu d'engrenages hélicoïdaux, les charges de poussée sont éliminées et le potentiel d'un chevauchement encore plus important des dents et d'un fonctionnement plus fluide est augmenté. Semblables à l'engrenage hélicoïdal, les entraînements à engrenages fermés utilisent parfois des engrenages hélicoïdaux jumelés.
Pourquoi avons-nous besoin d'engrenages
Les engrenages sont un dispositif extrêmement important pour transmettre la rotation d’un axe à l’autre. Par conséquent, les engrenages peuvent ajuster la vitesse de sortie d’un arbre. Supposons que vous ayez un moteur qui tourne à 100 tours par minute et que vous souhaitiez seulement qu'il tourne à 50. Un système d'engrenages peut être utilisé pour réduire la vitesse afin que l'arbre de sortie tourne à la moitié du régime du moteur.
De plus, les engrenages sont largement utilisés dans des circonstances de charge élevée, car leurs dents permettent un contrôle plus fin et plus discret du mouvement et de la force d'un arbre. Par exemple, si la deuxième roue d’un engrenage a plus de dents que la première, elle tourne plus lentement mais avec plus de force que la première. Les engrenages offrent également un avantage sur la plupart des systèmes de poulies à cet égard.
Lorsque deux engrenages s’engrènent, le second tourne dans le sens opposé. Par exemple, la boîte de vitesses située au centre de l'essieu arrière d'un véhicule à propulsion arrière utilise un engrenage conique en forme de cône pour déplacer la puissance de l'arbre de transmission de 90 degrés et faire tourner les roues arrière.
Matériaux utilisés pour les engrenages
Les matériaux courants utilisés pour les engrenages comprennent :
Acier- Différents types d'acier sont très couramment utilisés pour les engrenages. Quelques exemples incluent l’acier au carbone, l’acier allié, l’acier cémenté. L'acier est durable, solide et capable de supporter de lourdes charges.
Fonte- La fonte grise est un autre matériau courant pour certaines applications d'engrenages. Il est solide et résistant à l'abrasion.
Nylon- Des engrenages en nylon ou autres plastiques/polymères sont parfois utilisés lorsque la légèreté ou la réduction du bruit sont importantes. Ils sont autolubrifiants.
Aluminium- Des engrenages légers en aluminium peuvent être utilisés lorsque le poids est une préoccupation majeure. Les alliages d'aluminium sont solides mais peuvent ne pas durer aussi longtemps que l'acier dans certaines applications.
Laiton- Occasionnellement utilisé pour les engrenages. Le laiton est plus résistant à la corrosion que l’acier et autolubrifiant. Mais pas aussi résistant que l'acier.
Matériaux composites- Les plastiques renforcés de fibres et autres composites gagnent en popularité pour certaines applications d'engrenages. Ils peuvent être conçus pour être solides et résistants à l’usure.
Céramique- Les matériaux céramiques avancés comme le carbure de silicium offrent une dureté et une résistance à l'usure exceptionnelles mais sont très fragiles. Utilisé dans des environnements difficiles.
Composites à matrice métallique- Inclure des alliages renforcés de céramiques pour fournir la résistance du métal avec la dureté/résistance à la corrosion de la céramique.
Caractéristiques de conception des engrenages
Les engrenages sont disponibles dans une variété de conceptions, de constructions et de configurations pour s'adapter à un large éventail d'industries et d'applications. Ces différentes caractéristiques permettent de classer et de catégoriser les engins de plusieurs manières différentes, notamment :
Forme d'engrenage
● Conception et construction des dents d'engrenage
● Configuration des axes d'engrenage
● Forme d'engrenage
La plupart des types d'engrenages sont circulaires, c'est-à-dire que les dents de l'engrenage sont disposées autour d'un corps d'engrenage cylindrique avec une face circulaire, mais certains engrenages non circulaires sont également disponibles. Ces engrenages peuvent présenter des faces elliptiques, triangulaires et carrées.
Les dispositifs et systèmes qui utilisent des engrenages circulaires connaissent une constance dans les rapports d'engrenage (c'est-à-dire le rapport entre la sortie et l'entrée) exprimés, à la fois pour la vitesse de rotation et le couple. La constance du rapport de démultiplication signifie que, pour la même entrée (vitesse ou couple), le dispositif ou le système fournit systématiquement la même vitesse et le même couple de sortie.
D'autre part, les dispositifs et systèmes qui utilisent des engrenages non circulaires connaissent des rapports de vitesse et de couple variables. La vitesse et le couple variables permettent aux engrenages non circulaires de répondre à des exigences de mouvement spéciales ou irrégulières, telles que l'augmentation et la diminution alternées de la vitesse de sortie, les mouvements à plusieurs vitesses et l'inversion. De plus, les engrenages linéaires, tels que les crémaillères, peuvent convertir le mouvement de rotation de l'engrenage menant en mouvement de translation (ou une combinaison de mouvements de translation et de rotation) de l'engrenage mené.
Les dents d'engrenage sont également appelées rouages, c'est pourquoi un engrenage est également appelé par le terme quelque peu archaïque de roue dentée. Alors que dans la section précédente, les engrenages étaient classés en fonction de la forme générale du corps de l'engrenage, cette section décrit les caractéristiques liées à la conception et à la construction de leurs dents (c'est-à-dire leurs rouages). Il existe plusieurs options courantes de conception et de construction pour les dents d’engrenage, notamment :
● Structure des dents
● Placement des dents
● Profil de dent
● Structure des dents d'engrenage
En fonction de la structure de l'engrenage, les dents des engrenages sont soit taillées directement dans l'ébauche de l'engrenage, soit insérées sous forme de composants façonnés séparés dans l'ébauche de l'engrenage. Pour la plupart des applications, une fois qu’un engrenage succombe à la fatigue, il peut être remplacé dans son intégralité. Cependant, l'avantage d'utiliser des engrenages avec des composants de dents séparés est la possibilité de remplacer individuellement les dents à mesure que chacune se fatigue plutôt que de remplacer l'ensemble du composant d'engrenage. Cette capacité peut contribuer à réduire le coût global de remplacement des engrenages au fil du temps, car les pignons individuels sont disponibles à un coût inférieur à celui d'un engrenage complet. De plus, il
permet de conserver et de préserver les corps d'engrenages spécialisés, personnalisés ou autrement difficiles à trouver.
Placement des dents d'engrenage
Les dents d'engrenage sont coupées ou insérées sur la surface extérieure ou intérieure du corps de l'engrenage. Dans les engrenages externes, les dents sont placées sur la surface extérieure du corps de l’engrenage, pointant vers l’extérieur du centre de l’engrenage. D'autre part, dans les engrenages internes, les dents sont placées sur une surface intérieure du corps de l'engrenage, pointant vers l'intérieur en direction du centre de l'engrenage. Dans les paires accouplées, le placement des dents d'engrenage sur chacun des corps d'engrenage détermine en grande partie le mouvement de l'engrenage mené.
Lorsque les deux engrenages d'une paire accouplée sont de type externe, l'engrenage menant et l'engrenage mené (et leur arbre ou composant de base respectif) tournent ou se déplacent dans des directions opposées. Si une application nécessite que l'entrée et la sortie tournent ou se déplacent dans la même direction, un engrenage fou (c'est-à-dire un engrenage placé entre l'engrenage menant et l'engrenage mené) est généralement utilisé pour changer le sens de rotation de l'engrenage mené.
Si l’un des engrenages couplés est un engrenage interne et l’autre est un engrenage externe, l’engrenage menant et l’engrenage mené tournent dans le même sens. Ce type de configuration de paire d'engrenages supprime le besoin d'un engrenage fou dans les applications qui nécessitent le même sens de rotation dans l'engrenage menant et mené. De plus, les configurations qui utilisent une paire d'engrenages interne-externe conviennent aux applications dans des espaces limités ou restreints, car les engrenages et leurs composants d'arbre ou de base peuvent être positionnés plus près les uns des autres que cela n'est possible avec une paire d'engrenages externes comparables uniquement.
Le profil des dents d'un engrenage fait référence à la forme en coupe transversale des dents de l'engrenage et influence diverses caractéristiques de performance de l'engrenage, notamment le rapport de vitesse et le frottement subi. Bien qu'il existe un grand nombre de profils de dents disponibles pour la conception et la construction d'engrenages, trois principaux types de profils de dents sont utilisés : en développante, trochoïde et cycloïde.
Les dents d'engrenage en développante suivent une forme désignée par la courbe en développante d'un cercle, qui est un lieu formé par le point final d'une ligne imaginaire tangente au cercle de base lorsque la ligne roule le long de la circonférence du cercle. Dans l’ensemble de l’industrie, la majorité des engrenages produits utilisent le profil de dent en développante à la fois en raison de sa facilité de fabrication et de sa douceur de fonctionnement. Comparé à certains autres profils, le profil en développante comprend moins de courbes, ce qui rend la fabrication des dents d'engrenage en développante plus simple et, par conséquent, l'équipement de fabrication nécessaire moins cher, ce qui réduit le coût global de production. L'avantage des dents d'engrenages à développante réside dans la constance de leur angle de pression tout au long de l'engagement des engrenages et dans leur capacité à tolérer des variations dans l'espacement des centres d'engrenages sans impact sur la constance du rapport d'engrenage pour le couple et la vitesse. La constance de l'angle de pression permet aux engrenages à développante de fonctionner plus facilement que les engrenages avec d'autres profils de dents et la tolérance de variation permet une plus grande flexibilité dans les spécifications de conception de l'engrenage.
Contrairement à une courbe en développante où la ligne roule le long de la circonférence d'un cercle, une courbe trochoïde est un lieu formé par un point situé à une distance fixe (a) du centre d'un cercle avec un rayon donné (r) lorsque le cercle roule. une ligne droite. Les trochoïdes sont une catégorie générale de courbes qui incluent les cycloïdes.
● Si un
● si a=r, alors la courbe formée est une cycloïde
● if a>r, alors la courbe formée est une cycloïde allongée
Comparés au profil de dent d'engrenage à développante, ces profils sont rarement utilisés pour la conception et la construction d'engrenages, sauf pour une utilisation dans des applications spécialisées. Par exemple, les engrenages trochoïdaux sont souvent utilisés dans les pompes et les engrenages cycloïdaux dans les soufflantes à pression et les horloges. Malgré leurs applications limitées, les profils trochoïdaux et cycloïdaux offrent quelques avantages par rapport au profil en développante, notamment une plus grande durabilité des dents et l'élimination des interférences.
Configuration des axes d'engrenage
La configuration des axes d'un engrenage fait référence à l'orientation des axes, le long desquels reposent les arbres d'engrenage et autour desquels les engrenages tournent, les uns par rapport aux autres. Il existe trois configurations d'axes principaux utilisés par les engrenages :
● Parallèle
● Intersectation
● Non parallèle, sans intersection
Configurations d'engrenages parallèles
Comme son nom l'indique, les configurations parallèles impliquent des engrenages connectés à des arbres rotatifs sur des axes parallèles dans le même plan. La rotation de l'arbre menant (et du pignon menant) s'effectue dans le sens opposé à celui de l'arbre mené (et du pignon mené), et l'efficacité de la transmission de puissance et de mouvement est généralement élevée. Certains des types d'engrenages qui utilisent des configurations parallèles comprennent les engrenages droits, les engrenages hélicoïdaux, les engrenages internes et certaines variantes d'engrenages à crémaillère et pignon.
Configurations d'engrenages croisés
Dans les configurations qui se croisent, les arbres d'engrenage se trouvent sur des axes qui se croisent dans le même plan. Comme la configuration parallèle, cette configuration présente généralement des rendements de transmission élevés. Les engrenages coniques, y compris les engrenages à onglet, à conique droit et en spirale, font partie du groupe d'engrenages qui utilisent des configurations qui se croisent. Les applications typiques des paires d'engrenages qui se croisent incluent le changement de direction du mouvement dans les systèmes de transmission de puissance.
Configurations d'engrenages non parallèles et sans intersection
Les paires d'engrenages avec une configuration non parallèle et non sécante ont des arbres existant sur des axes qui se croisent (c'est-à-dire ne sont pas parallèles) mais pas sur le même plan (c'est-à-dire ne se coupent pas). Contrairement aux configurations parallèles et croisées, cette configuration présente généralement de faibles efficacités de transmission de mouvement et de puissance. Quelques exemples d'engrenages non parallèles et sans intersection comprennent les engrenages à vis, les engrenages à vis sans fin et les engrenages hypoïdes.
Au-delà des caractéristiques de conception mentionnées ci-dessus, il existe plusieurs autres options qu'un professionnel de l'industrie ou un agent d'approvisionnement peut prendre en compte lors de la conception et de la sélection d'un engrenage pour son application particulière. Certaines des autres caractéristiques qui peuvent être prises en compte comprennent le matériau de construction, les traitements de surface, le nombre de dents, l'angle des dents, ainsi que le type de lubrifiant et la méthode de lubrification.
Pouvez-vous nous donner quelques conseils sur la façon de choisir le meilleur type d’engrenage pour diverses applications ?
C’est une question courante à laquelle mon équipe et moi sommes confrontés chaque jour. La vraie réponse est que chaque type d’engrenage offre des avantages uniques basés sur la géométrie de l’engrenage et les caractéristiques de maillage.
Afin de trouver le style d'engrenage approprié pour une application, la première considération doit être de savoir quel type d'engrenage s'adaptera à l'orientation de l'arbre du système. Les possibilités sont :
● Axes parallèles
● Axes croisés
● Axes non parallèles et non sécants
Puisque chaque solution sera toujours spécifique à une application, les informations suivantes doivent alors être établies :
● RPM/rapport de vitesse
● Exigences de charge/couple/cycle de service
● Environnement dans lequel il fonctionnera
● Restrictions en matière de logement
● Tarification cible
Une fois que nous avons parfaitement compris ce qui est requis, nous pouvons proposer une solution adaptée basée sur les paramètres spécifiques de l’application. Il est important de noter que les engrenages droits/hélicoïdaux sont les plus couramment utilisés en raison de la large gamme de configurations de dents disponibles et de leur flexibilité pour être appliqués à de nombreux mécanismes. Par exemple, deux engrenages droits peuvent s'engrèner dans un mécanisme à arbre parallèle permettant la transmission du mouvement et l'inversion de la direction, ou un pignon peut s'accoupler avec une crémaillère, convertissant ainsi le mouvement rotatif en déplacement linéaire, et enfin un engrenage droit peut faire partie de un mécanisme d'engrenage planétaire dans lequel il s'accouplera à un engrenage interne et sera utilisé comme multiplicateur ou réducteur de vitesse.
Notre usine
Notre usine est créée en 2000 et en 2010, nous avons fondé la société de commerce extérieur Tianjin Ounaida Transmissions Machinery Trading Co., Ltd. Notre usine dispose d'équipements avancés et précis pour terminer efficacement la production de produits.
FAQ
Q : A quoi sert un équipement ?
Q : Quels sont les exemples d’engrenages dans la vie quotidienne ?
Q : Quelles sont les 3 principales utilisations des engrenages ?
Q : Un engrenage est-il une roue ?
Q : Quels sont les 7 types d’engrenages ?
Q : Quel équipement est le plus difficile ?
Q : Quels sont les 4 principaux types d’engrenages ?
Q : Quelle technologie utilise des engrenages ?
Q : Qu’est-ce qu’une roue dentée ?
Q : À quoi ressemble un équipement ?
Q : Quel rapport tournera le plus rapidement ?
Q : Quel rapport tournera le plus lentement, expliquez pourquoi ?
Q : A quoi sert l’équipement en cycle ?
Q : Quelles sont les quatre fonctions d’un engrenage ?
Q : Quel rapport est utilisé pour la grande vitesse ?
Q : Quelles sont les deux choses qu'un système d'engrenages peut changer ?
Q : Comment fonctionnent les engrenages en physique ?
Q : Quelle est la théorie des engrenages ?
Q : Pourquoi les engrenages doivent-ils s'engrener ?
Q : Comment fonctionnent les engrenages coniques ?