Qu’est-ce qu’un engrenage ?
Un engrenage est un composant mécanique qui transmet la puissance par l’intermédiaire d’un profil de dents.
Selon la forme des dents, la puissance peut être transmise horizontalement ou perpendiculairement.
Cette transmission par engrenages élimine le glissement qui se produit avec les courroies trapézoïdales. Il se révèle donc très utile dans les situations où la synchronisation de la transmission est importante. En combinant la taille et le nombre de dents d’un engrenage, le nombre de tours peut être augmenté ou diminué. Cela permet à un petit moteur d’alimenter une grande machine.
Utilisations des engrenages
Les engrenages sont utilisés partout dans la vie quotidienne, en particulier dans les équipements de puissance qui utilisent le mouvement rotatif. Parmi les exemples familiers, on peut citer les véhicules tels que les voitures, les motos et les vélos, ainsi que les appareils ménagers tels que les horloges, les ventilateurs et les aspirateurs. D’autres exemples sont les grandes machines telles que les turbines ainsi que les soufflantes des centrales électriques et les éoliennes.
Citons également les bicyclettes, qui sont équipées d’engrenages, appelés “pignons”. Lorsque les pédales sont actionnées par une chaîne, la roue arrière tourne pour avancer. Le changement de vitesse vous permet de changer de vitesse, ce qui modifie l’intensité avec laquelle vous tournez les pédales et l’intensité avec laquelle vous avancez.
Caractéristiques des engrenages
Les engrenages ne présentent pas de glissement, ce qui permet de transmettre la puissance de manière fiable et d’adapter la synchronisation. Toutefois, avec le temps, les dents des engrenages s’usent et l’écart entre celles-ci, appelé “jeu”, augmente. Ce n’est pas un problème majeur si la charge est faible en fonctionnement continu. Cependant, en cas de démarrages et d’arrêts répétés ou de fluctuations de la charge, le jeu peut provoquer des bruits anormaux et des problèmes de fonctionnement. C’est la raison pour laquelle un entretien régulier est nécessaire.
La modification du nombre et de la taille des engrenages permet l’accélération ainsi que la décélération, et est souvent utilisée à l’intérieur des réducteurs de vitesse. La décélération dans un réducteur de vitesse permet à un petit moteur de faire fonctionner une grande machine, et un moteur plus petit réduit les coûts. Plus précisément, le coût du moteur lui-même, les coûts d’exploitation tels que l’électricité et les coûts des pièces d’entretien peuvent être réduits. L’équipement peut l’être également.
Les engrenages doivent être lubrifiés avec de l’huile ou de la graisse car ils sont en contact métal contre métal. Une mauvaise lubrification augmente le taux d’usure et la fréquence de remplacement. La méthode de lubrification doit être choisie en tenant compte de la capacité de l’équipement et de l’emplacement de l’installation.
Types d’engrenages
Il existe de nombreux types de formes de flancs de dents d’engrenages. Lorsque deux engrenages sont combinés, les axes peuvent être parallèles ou croisés.
1. Les engrenages droits
Ces engrenages ont des dents taillées parallèlement à l’axe de rotation. Ils sont le plus souvent utilisés pour la transmission de puissance car ils sont faciles à fabriquer.
2. Les engrenages intérieurs
Le type d’engrenages droits disposent de dents se situant à l’intérieur. Ils sont combinés avec des engrenages de plus petit diamètre.
3. Les engrenages hélicoïdaux
Les engrenages hélicoïdaux sont des engrenages droits dont les dents sont taillées en biais pour former une spirale.
4. Les engrenages à vis
Ils sont combinés avec des engrenages hélicoïdaux pour transmettre la puissance entre deux arbres.
5. Les engrenages Yamaba
Ils combinent deux engrenages hélicoïdaux avec des directions de torsion opposées. Ils s’opposent à la poussée générée dans la direction axiale des engrenages hélicoïdaux.
6. Les engrenages coniques
Les engrenages coniques ont la forme d’un parapluie et leurs dents sont taillées sur une surface conique.
7. Les engrenages à couronne
Il s’agit d’un type d’engrenages coniques dont la forme ressemble à une couronne. Les dents sont perpendiculaires à l’axe de rotation.
8. Les engrenage à vis sans fin
Une vis sans fin et une roue à vis sans fin sont combinées dans une position où elles ne se croisent pas à angle droit.
9. Les engrenages sphériques
Les dents sont disposées sur une surface sphérique dont les deux axes sont perpendiculaires l’un à l’autre.
10. Les pignons
Il transmet la rotation par l’engrènement d’une chaîne à rouleaux avec un seul engrenage. Il ne s’agit pas d’un mécanisme à engrenages car il ne comporte pas deux engrenages.
Structure des engrenages
La forme de la dent d’un engrenage est une courbe calculée mathématiquement. Elle est connue sous le nom de “courbe de profil de la dent”. Les formes des engrenages de transmission peuvent être divisées en trois types : les formes de dents en développante, cycloïdale et trochoïdale.
1. Le profil de dent en développante
Ce profil de dent est formé par des courbes en développante. L’engrènement correct est maintenu même si l’entraxe de l’engrenage change légèrement. Ils peuvent être facilement fabriqués sur une machine de taillage et sont couramment utilisés en raison de leur faible glissement.
2. Le profil de dent cycloïde
Le profil de dent cycloïdale est un profil avec une courbe cycloïdale. Il présente moins d’interférences ainsi que de glissements que le profil de dent en développante. Ainsi, le glissement est plus uniforme. Ils sont plus difficiles à produire, mais sont utilisés dans les mécanismes d’horlogerie.
3. Le profil de dent trochoïdale
Il est formé de courbes trochoïdales et utilisé pour les engrenages à inscription interne.