L’« art de la morsure » dans le monde mécanique : à la découverte des différents types d’engrenages

Dans l'industrie mécanique, la transmission par engrenages est l'une des formes de transmission les plus fondamentales. Sa structure simple, son rendement élevé et la précision du rapport de transmission expliquent sa large utilisation dans divers équipements mécaniques.

Le rendement des engrenages correspond à leur efficacité de transmission dans des conditions de montage normales. En cas de montage incorrect, notamment si l'engrenage conique est assemblé avec un écartement incorrect entraînant un défaut d'alignement, le rendement sera considérablement réduit.

Engrenages à arbres parallèles

1. Engrenages droits : Les engrenages cylindriques dont les lignes de dents sont parallèles à l'axe de l'arbre sont très répandus dans la transmission de puissance car ils sont faciles à usiner.

2. Engrenages hélicoïdaux : Engrenages cylindriques à denture hélicoïdale. Ils sont largement utilisés car ils sont plus résistants que les engrenages droits et offrent un fonctionnement régulier. Une poussée axiale est générée lors de la transmission.

3. Étagères : Une crémaillère linéaire s'engrène avec une roue dentée cylindrique. Elle peut être considérée comme un cas particulier où le diamètre primitif de la roue dentée cylindrique devient infini.

4. Crémaillères hélicoïdales : Une roue dentée à bande s'engrène avec une roue dentée hélicoïdale. Ceci équivaut au cas où le diamètre primitif de la roue dentée hélicoïdale devient infini.

5. Engrenages internes : Engrenages s'engrenant avec des engrenages cylindriques à denture droite et dont les dents sont usinées à l'intérieur de la couronne. Principalement utilisés dans des applications telles que les réducteurs planétaires et les accouplements d'engrenages.

6. Engrenages à chevrons : Un engrenage composé de deux engrenages hélicoïdaux à denture gauche et droite. Il présente l'avantage de ne pas générer de poussée axiale.

Engrenages à arbres concourants

1. Engrenages à onglet : Engrenage conique à denture courbe avec un angle d'hélice de zéro degré. En raison des caractéristiques communes aux engrenages coniques droits et courbes, la force exercée sur la surface de la dent est identique à celle des engrenages coniques droits.

2. Engrenages coniques droits : Un engrenage conique dont la ligne de denture coïncide avec le buse de la ligne primitive. Les engrenages coniques étant relativement faciles à fabriquer, ils sont largement utilisés dans de nombreuses applications, notamment comme engrenages de transmission.

3. Engrenages coniques à denture spirale : Engrenages coniques à denture courbe et à angle hélicoïdal. Bien que leur fabrication soit plus complexe que celle des engrenages coniques droits, ils sont largement utilisés pour leur haute résistance et leur faible niveau sonore.

Engrenages à arbres décalés

1. Engrenage à vis sans fin cylindrique : L'engrenage à vis sans fin cylindrique est un terme générique désignant un engrenage à vis sans fin cylindrique et la roue dentée qui s'y engrene. Son principal avantage réside dans son fonctionnement régulier et la possibilité d'obtenir un rapport de transmission élevé avec un seul engrenage ; toutefois, son rendement est faible.

2. Engrenages hélicoïdaux à arbres décalés : Ce terme désigne les engrenages à vis sans fin cylindriques entraînés entre des arbres décalés. Il s'applique aux engrenages hélicoïdaux, voire aux engrenages hélicoïdaux et droits. Le fonctionnement est régulier, mais ce type d'engrenage est adapté uniquement aux charges faibles.

Matériel d'équipement

Le corps de la dent d'engrenage doit présenter une résistance élevée à la rupture, la surface de la dent doit présenter une forte résistance à la corrosion par piqûres et à l'usure, ainsi qu'une forte résistance au collage ; en d'autres termes, les exigences sont les suivantes : Surface de la dent dure, noyau résistant. Le matériau des engrenages de Hezhong Heavy Industry est souvent le 20CrMnTi.

Parmi les éléments d'alliage utilisés, le chrome (Cr) améliore considérablement la résistance, la dureté et la résistance à l'abrasion des aciers de construction et des aciers à outils, tout en réduisant leur plasticité et leur ténacité. Le chrome améliore également la résistance à l'oxydation et à la corrosion, et constitue donc un élément d'alliage important pour les aciers inoxydables et les aciers réfractaires.

Manganèse (Mn) Le manganèse est à l'origine un désoxydant faible. Une quantité appropriée permet d'améliorer efficacement la résistance de l'acier, d'éliminer l'effet de fragilisation à chaud dû au soufre et à l'oxygène, d'améliorer ses propriétés de mise en forme à chaud et d'atténuer sa fragilité à froid, sans pour autant réduire significativement sa plasticité ni sa résilience.

Titane (Ti) Il s'agit d'un puissant désoxydant pour l'acier. Il permet de densifier la structure interne de l'acier, d'affiner le grain, de réduire sa sensibilité au vieillissement et sa fragilité à froid, tout en améliorant ses performances de soudage.

Par conséquent, l'acier 20CrMnTi est souvent utilisé pour fabriquer des engrenages à haute résistance, à haute dureté et à bonne ténacité.

Usinage des engrenages

L'usinage des engrenages comprend généralement plusieurs étapes : forgeage des ébauches de dents, perçage des alésages centraux, tournage de finition des ébauches, taillage par fraise-mère, interpolation, rasage, rectification, roulage des cannelures et redressage. Des traitements thermiques (cémentation, trempe, etc.) et le nettoyage sont souvent nécessaires pour garantir que la qualité du produit réponde aux exigences de l'application.

En résumé, les engrenages présentent l'avantage d'une grande fiabilité, d'un rendement de transmission élevé et d'une structure compacte. Cependant, ils comportent également des inconvénients tels que des coûts de fabrication élevés, des exigences de précision élevées et une inadéquation aux transmissions sur de longues distances. Choisir le bon type d'engrenage permet d'optimiser les performances de la machine, mais il est essentiel de prendre en compte les exigences et les conditions spécifiques de l'application.