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Qu'est-ce qu'un réducteur à vis sans fin ?

Un réducteur à vis sans fin est un dispositif mécanique qui utilise une roue dentée et une vis sans fin pour réduire la vitesse de rotation d'un arbre. Ce type de réducteur permet d'augmenter le couple de sortie du moteur en fonction du rapport de réduction. Il se caractérise par sa flexibilité et sa compacité, tout en améliorant la robustesse et le rendement de la transmission.

réducteur à vis sans fin à arbre creux

Le réducteur à vis sans fin à arbre creux est un arbre de sortie supplémentaire permettant de connecter divers moteurs et autres réducteurs. Il peut être installé horizontalement ou verticalement. Selon ses dimensions, il est compatible avec les réducteurs de 4GN à 5GX.
Les réducteurs à vis sans fin sont généralement utilisés en combinaison avec des réducteurs à engrenages hélicoïdaux. Ces derniers sont montés en entrée du réducteur à vis sans fin et permettent de réduire efficacement la vitesse des moteurs de forte puissance. Le réducteur à engrenages hélicoïdaux offre un rendement élevé, un fonctionnement à basse vitesse, un faible niveau sonore et de vibrations, ainsi qu'une faible consommation d'énergie.
Les réducteurs à vis sans fin sont fabriqués en acier trempé ou en métaux non ferreux, ce qui accroît leur rendement. Cependant, les engrenages ne sont pas indestructibles et un arrêt brutal peut entraîner la corrosion ou l'émulsification de l'huile. Ce phénomène est dû à la condensation de l'humidité qui se produit lors du fonctionnement et de l'arrêt du réducteur. La qualité de l'assemblage et des roulements est essentielle pour prévenir la condensation.
Les réducteurs à vis sans fin à arbre creux trouvent de nombreuses applications. On les retrouve fréquemment dans les machines-outils, les variateurs de vitesse et l'automobile. Cependant, ils ne sont pas adaptés à un fonctionnement continu. Si vous envisagez d'utiliser un réducteur à vis sans fin à arbre creux, veillez à choisir le modèle approprié à vos besoins.

engrenage à vis sans fin à double gorge

Les réducteurs à vis sans fin utilisent une vis sans fin comme engrenage d'entrée. Un moteur électrique ou un pignon entraîne la vis sans fin, supportée par des roulements à rouleaux antifriction. Les engrenages à vis sans fin sont sujets à l'usure en raison du frottement important entre les dents. Ceci provoque la corrosion des surfaces de contact des engrenages.
Le diamètre primitif et la profondeur de gorge de la roue à vis sans fin sont importants. Le diamètre primitif est le diamètre du cercle imaginaire autour duquel la vis sans fin et la roue dentée s'engrènent. La profondeur de gorge correspond à la longueur maximale du filetage de la vis sans fin qui pénètre dans le jeu axial. Le diamètre de gorge est le diamètre du cercle au point le plus bas de la face de la roue à vis sans fin.
Lorsque l'angle de frottement entre la vis sans fin et la roue dentée dépasse l'angle d'hélice de la vis sans fin, la roue dentée s'autobloquant. Cette caractéristique est utile pour les appareils de levage, mais peut s'avérer préjudiciable aux systèmes nécessitant une sensibilité à l'inversion de sens. Dans ces systèmes, l'autoblocage des engrenages constitue une limitation majeure.
L'engrenage à vis sans fin à double gorge assure une liaison optimale entre la vis et la roue dentée. Son installation correcte est essentielle pour une efficacité maximale. L'une des méthodes d'installation consiste à utiliser une rainure de clavette. Cette dernière empêche la rotation de l'arbre, condition indispensable à la transmission du couple. Fixez ensuite l'engrenage au moyeu à l'aide de la vis de blocage.
Le pas axial et circonférentiel de la vis sans fin doit correspondre au diamètre primitif de la roue dentée principale. Les vis sans fin à simple gorge possèdent un seul filet, tandis que celles à double gorge en possèdent deux. Une vis sans fin à simple gorge entraîne l'avancement d'une dent, et une vis sans fin à double gorge, celui de deux dents. Le nombre de filets doit correspondre au nombre de dents de la roue dentée en prise.

Fonction autobloquante

L'une des caractéristiques les plus importantes d'un réducteur à vis sans fin est son système d'autoblocage, qui empêche l'inversion des arbres d'entrée et de sortie. Ce système est idéal pour les applications industrielles nécessitant des rapports de réduction élevés sans augmenter la taille du réducteur.
La fonction d'autoblocage d'un réducteur à vis sans fin peut être obtenue en choisissant le type de vis sans fin approprié. Cependant, il convient de noter que cette fonction n'est pas disponible sur tous les réducteurs à vis sans fin. L'autoblocage n'est efficace que pour un rapport de vitesse spécifique. Si ce rapport est trop faible, l'autoblocage est inefficace.
Le verrouillage automatique d'un réducteur à vis sans fin est déterminé par le pas, la pression et le coefficient de frottement. Au début du XXe siècle, les voitures avaient tendance à tirer du côté où un pneu était crevé. La transmission par vis sans fin réduisait ce phénomène en diminuant les forces de frottement et en transmettant la force de direction à la roue, ce qui améliorait la tenue de route et réduisait l'usure.
Un réducteur à vis sans fin autobloquant est une machine simple à faible rendement mécanique. Il est autobloquant lorsque le travail à une extrémité est supérieur au travail à l'autre. Si le rendement mécanique d'un réducteur à vis sans fin est inférieur à 50%, des pertes dues au frottement apparaissent. De plus, la fonction autobloquante est inopérante en cas d'inversion du sens de rotation. Cette caractéristique rend les réducteurs à vis sans fin autobloquants particulièrement adaptés aux applications de levage et d'abaissement.
Une autre caractéristique d'un réducteur à vis sans fin est sa capacité à réduire axialement. Les engrenages à vis sans fin peuvent être à simple ou double denture, et il est possible de régler leur jeu pour compenser l'usure des dents.

Chaleur générée par les engrenages à vis sans fin

Les engrenages à vis sans fin génèrent une chaleur considérable. Il est essentiel de réduire cette chaleur pour améliorer leurs performances. On peut y parvenir en concevant des vis sans fin aux surfaces plus lisses. En général, la vitesse d'engrènement des engrenages à vis sans fin doit se situer entre 20 et 24 tr/min.
Il existe de nombreuses méthodes pour calculer le rendement des engrenages à vis sans fin. Cependant, aucune ne propose d'approche automatique pour la construction du réseau thermique. Les autres méthodes considèrent soit le réducteur comme un système isotherme, soit construisent le réseau thermique de manière statique. Cet article décrit une nouvelle méthode de calcul automatique du bilan thermique et du rendement des engrenages à vis sans fin.
La chaleur générée par les engrenages à vis sans fin constitue une source importante de pertes de puissance. Ces engrenages se caractérisent généralement par des vitesses de glissement élevées au niveau des dents, ce qui engendre une forte chaleur de frottement et des contraintes thermiques accrues. Par conséquent, des calculs précis sont indispensables pour garantir un fonctionnement optimal. Afin de déterminer le rendement d'un système de boîte de vitesses, les fabricants utilisent souvent le logiciel de simulation WTplus pour calculer les pertes thermiques et le rendement. Le calcul du bilan thermique est obtenu en additionnant les pertes de puissance à vide et en charge de la boîte de vitesses.
Les engrenages à vis sans fin nécessitent un lubrifiant spécifique. On utilise une huile synthétique non magnétique à faible coefficient de frottement. Cependant, l'huile n'est qu'une des solutions possibles pour la lubrification des engrenages à vis sans fin. Afin d'allonger leur durée de vie, il est également conseillé d'ajouter un additif naturel au lubrifiant.
Les engrenages à vis sans fin peuvent atteindre des rapports de réduction très élevés. Ils permettent d'obtenir des réductions importantes avec un minimum d'effort, contrairement aux engrenages classiques qui nécessitent plusieurs réductions. De plus, les engrenages à vis sans fin comportent moins de pièces mobiles et de risques de panne que les engrenages classiques. Un de leurs inconvénients réside dans leur caractère irréversible, ce qui limite leur rendement.

Dimensions du réducteur à vis sans fin

Les réducteurs à vis sans fin permettent de réduire la vitesse de rotation d'un arbre. Ils sont généralement constitués de deux arbres perpendiculaires. La roue à vis sans fin joue à la fois le rôle de pignon et de crémaillère. La section centrale délimite les faces d'avancement et de recul de la roue.
La roue de sortie d'un réducteur à vis sans fin possède un diamètre réduit par rapport à la roue d'entrée. Ceci permet un fonctionnement à basse vitesse tout en produisant un couple élevé. Les réducteurs à vis sans fin sont ainsi parfaitement adaptés aux applications compactes. De plus, leur coût initial est faible.
Les réducteurs à vis sans fin sont parmi les plus répandus. Compacts et puissants, ils sont fréquemment utilisés dans les systèmes de transmission de puissance. On les retrouve notamment dans les ascenseurs, les convoyeurs, les portails de sécurité et les équipements médicaux. Les engrenages à vis sans fin sont courants dans les machines de toutes tailles.
Les engrenages à vis sans fin sont également réglables. Un engrenage à vis sans fin à double denture présente une différence de pas entre les faces gauche et droite des dents. Ceci permet un déplacement axial de la vis sans fin et peut également être ajusté pour réduire le jeu. Un réglage du jeu peut s'avérer nécessaire avec l'usure de la vis sans fin. Dans certains cas, ce jeu peut être ajusté en modifiant l'entraxe des dents de la vis sans fin.
La taille d'un réducteur à vis sans fin dépend de sa fonction. Par exemple, si le réducteur est utilisé pour réduire la vitesse d'une automobile, il devra s'agir d'un modèle adapté aux petites voitures.

Édité par CX le 18/05/2023