Comment comparer différents types d'engrenages cylindriques à denture droite

Lorsqu'on compare différents types d'engrenages cylindriques à denture droite, plusieurs points importants sont à prendre en compte. Les principaux sont les suivants : applications courantes, diamètre primitif et cercle de tête. Nous allons examiner chacun de ces facteurs plus en détail. Cet article vous aidera à comprendre les avantages de chaque type d'engrenage cylindrique à denture droite. Que vous souhaitiez alimenter un moteur électrique ou une machine de chantier, l'engrenage adapté facilitera votre travail et vous permettra de réaliser des économies à long terme.

Applications courantes

Parmi ses nombreuses applications, l'engrenage droit est largement utilisé dans les avions, les trains et les vélos. On le retrouve également dans les broyeurs à boulets et les concasseurs. Ses performances, alliant vitesse élevée et faible couple, le rendent idéal pour diverses applications, notamment les machines industrielles. Voici quelques exemples d'utilisation courante des engrenages droits. Vous trouverez ci-dessous une liste des types les plus répandus. Bien que généralement silencieux, les engrenages droits présentent néanmoins certaines limitations.
Une transmission par engrenages cylindriques peut être externe ou auxiliaire. Ces unités sont supportées par des carters avant et arrière. Elles transmettent la force motrice aux accessoires, qui à leur tour actionnent la machine. La vitesse d'entraînement se situe généralement entre 5 000 et 6 000 tr/min, voire 20 000 tr/min pour les purgeurs centrifuges. C'est pourquoi les engrenages cylindriques sont couramment utilisés dans les machines de grande taille. Pour en savoir plus sur les engrenages cylindriques, visionnez la vidéo suivante.
Le diamètre primitif et le pas diamétral des engrenages cylindriques à denture droite sont des paramètres importants. Le pas diamétral, ou rapport entre le nombre de dents et le diamètre primitif, est essentiel pour déterminer l'entraxe de deux engrenages cylindriques à denture droite. Cet entraxe se calcule en additionnant les rayons des cercles primitifs. L'addendum, ou profil de la dent, correspond à la hauteur de la dent qui dépasse du cercle primitif. Outre le pas, l'entraxe de deux engrenages cylindriques à denture droite peut également être mesuré en fonction de la distance entre leurs centres.
Une autre caractéristique importante d'un engrenage droit est sa capacité à fonctionner à basse vitesse. Il peut générer une puissance importante même à faible régime. Cependant, si le niveau sonore n'est pas une priorité, un engrenage hélicoïdal est préférable. Les engrenages hélicoïdaux, quant à eux, ont des dents disposées dans le sens inverse de l'axe, ce qui les rend plus silencieux. Toutefois, en termes de niveau sonore, un engrenage hélicoïdal sera plus performant à basse vitesse.

Construction

La fabrication d'une roue dentée cylindrique commence par l'usinage de l'ébauche. Cette ébauche est constituée d'un lingot en forme de secteur et peut varier en taille, forme et poids. L'usinage nécessite l'utilisation de matrices pour obtenir la géométrie de roue dentée souhaitée. L'ébauche est ensuite introduite lentement dans la machine à vis sans fin jusqu'à ce qu'elle atteigne la forme et les dimensions désirées. Un lingot d'acier, appelé billette pour roue dentée cylindrique, est utilisé dans le processus de fabrication.
Une roue dentée cylindrique à denture droite se compose de deux parties : un alésage central et un trou de centrage. L'addendum est le cercle qui passe par les extrémités extérieures des dents. Le diamètre à la base de l'espace primitif est appelé angle de pression. Le plan tangent à la surface primitive est appelé angle de pression. Le diamètre total d'une roue dentée cylindrique à denture droite est égal à l'addendum plus le dédendum.
Le cercle primitif est un cercle formé par une série de dents et la division diamétrale de chaque dent. Il définit la distance entre deux engrenages en prise. L'entraxe est la distance entre les engrenages. Le diamètre du cercle primitif est un facteur crucial pour déterminer l'entraxe de deux engrenages cylindriques à denture droite. L'entraxe se calcule en additionnant les rayons des cercles primitifs de chaque engrenage. Le dédendum est la hauteur d'une dent au-dessus du cercle primitif.
D'autres facteurs entrent en ligne de compte lors de la conception, tels que le matériau de fabrication, les traitements de surface et le nombre de dents. Dans certains cas, un engrenage standard disponible dans le commerce constitue le choix le plus approprié. Il répondra à vos besoins et sera plus économique. Un engrenage mal lubrifié aura une durée de vie réduite. Il existe différentes méthodes de lubrification d'un engrenage droit, notamment les paliers hydrodynamiques et les engrenages monoblocs.

Cercle d'addendum

Le diamètre primitif et le cercle de tête sont deux dimensions importantes d'une roue dentée cylindrique. Ces diamètres correspondent au diamètre total de la roue, tandis que le cercle primitif est le cercle centré sur le pied des dents. Le facteur de tête est fonction du cercle primitif et de la valeur de tête, qui représente la distance radiale entre le sommet de la dent et le cercle primitif de la roue en prise.
La surface primitive correspond à la face droite du cercle primitif, tandis que le cercle de pied définit l'espace entre les deux faces latérales des dents. Le dendum est la distance entre le sommet de la dent et le cercle primitif, et le diamètre primitif et le cercle de tête sont les deux distances radiales entre ces deux cercles. La différence entre la surface primitive et le cercle de tête est appelée jeu.
Le nombre de dents d'une roue dentée cylindrique ne doit pas être inférieur à 16 lorsque l'angle de pression est de 20 degrés. Cependant, une roue dentée à 16 dents peut être utilisée si sa résistance et son rapport de contact restent dans les limites de conception. De plus, le sous-dépouillement peut être évité par un décalage de profil et une modification de l'addendum. Il est également possible de réduire la longueur de l'addendum par une correction positive. Il est important de noter que le sous-dépouillement peut se produire dans les roues dentées cylindriques à cercle d'addendum négatif.
Un autre aspect important d'un engrenage cylindrique à denture droite est son engrènement. C'est pourquoi un engrenage cylindrique à denture droite standard possède un cercle primitif de référence. L'entraxe, quant à lui, correspond à la distance entre les axes centraux des deux engrenages. Il est important de maîtriser la terminologie de base relative aux engrenages avant d'entreprendre un calcul. Toutefois, il est essentiel de se rappeler qu'il est possible d'engrèner deux engrenages cylindriques à denture droite en utilisant le même cercle primitif.

Diamètre primitif

Pour déterminer le diamètre primitif d'une roue dentée cylindrique à denture droite, il convient de préciser le type de transmission, le type de la roue menante et le type de la machine menée. La valeur du diamètre primitif souhaitée est également définie. Plus le diamètre primitif est petit, moins la contrainte de contact sur le pignon est importante et plus sa durée de vie est longue. Les roues dentées cylindriques à denture droite sont fabriquées selon des procédés plus simples que les autres types d'engrenages. Le diamètre primitif d'une roue dentée cylindrique à denture droite est crucial car il détermine son angle de pression, sa profondeur de travail et sa profondeur totale.
Le rapport entre le diamètre primitif et le nombre de dents est appelé PAS DIAMÉTRAL. Les dents sont mesurées dans le plan axial. Le RAYON DE CONDUITE est la courbe formée à la base de la dent. Les DENTS À PROFONDEUR INTENSE sont celles dont la profondeur de travail est égale à 2,000 divisé par le pas diamétral nominal. Le diamètre du moyeu est le diamètre extérieur du moyeu. La projection du moyeu est la distance à laquelle le moyeu dépasse de la face de la dent.
Une dent d'engrenage cylindrique à denture droite métrique est généralement caractérisée par un pas primitif. Celui-ci correspond au nombre de dents par pouce de diamètre primitif. Il est généralement exprimé en pouces inversés. Le plan normal coupe la surface de la dent au point où le pas est spécifié. Dans une dent d'engrenage hélicoïdal, cette ligne est perpendiculaire au cylindre primitif. De plus, le cylindre primitif est généralement normal à l'hélice sur sa face extérieure.
Le diamètre primitif d'une roue dentée droite est généralement exprimé en millimètres ou en pouces. Une rainure de clavette est une gorge usinée sur l'arbre qui s'y insère. Dans le plan normal, le pas est exprimé en pouces. Le pas en développante, ou pas diamétral, est le rapport du nombre de dents par pouce de diamètre. Bien que cela puisse paraître complexe, il s'agit d'une mesure essentielle pour comprendre le pas d'une roue dentée droite.

Matériel

Le principal avantage d'un engrenage droit réside dans sa capacité à réduire les contraintes de flexion au niveau de la dent, quelle que soit la charge. Un engrenage droit typique possède une largeur de denture de 20 mm et cède sous une charge de 3 000 N, bien supérieure à la limite d'élasticité du matériau. Voici un aperçu des propriétés des matériaux d'un engrenage droit. Sa résistance dépend de ces propriétés. Pour déterminer le matériau d'engrenage droit le mieux adapté à votre machine, suivez les étapes suivantes.
Le matériau le plus couramment utilisé pour les engrenages cylindriques est l'acier. Il existe différents types d'acier, notamment la fonte ductile et l'acier inoxydable. L'acier S45C est le plus répandu et présente une teneur en carbone de 0,451 %. Ce type d'acier est facilement disponible et sert à la fabrication d'engrenages hélicoïdaux, cylindriques et à vis sans fin. Sa résistance à la corrosion en fait un matériau de choix pour les engrenages cylindriques. Voici quelques avantages et inconvénients de l'acier.
Une denture droite est fabriquée en métal, en plastique ou en une combinaison de ces matériaux. Le principal avantage des dentures droites métalliques réside dans leur rapport résistance/poids. Elles sont environ un tiers plus légères que l'acier et résistent à la corrosion. Bien que l'aluminium soit plus cher que l'acier et l'acier inoxydable, il est également plus facile à usiner. Sa conception permet une adaptation aisée à l'application. Sa polyvalence lui permet d'être utilisée dans pratiquement toutes les applications. Ainsi, quel que soit votre besoin, vous trouverez facilement une denture droite adaptée.
La conception d'un engrenage droit influence fortement ses performances. Il est donc essentiel de choisir le matériau adéquat et de mesurer précisément ses dimensions. Outre leur importance pour les performances, les mesures dimensionnelles sont également cruciales pour la qualité et la fiabilité. Par conséquent, il est indispensable que les professionnels du secteur maîtrisent la terminologie employée pour décrire les matériaux et les composants d'un engrenage. De plus, une bonne compréhension des matériaux et des dimensions d'un engrenage est essentielle pour garantir l'exactitude des commandes de production et d'achat.

Édité par CX le 11 novembre 2023