Un moteur électrique standard tourne à 1 750 tr/min et produit un couple relativement faible. Un convoyeur nécessite 50 tr/min et une force suffisante pour déplacer deux tonnes de matériau. C’est précisément le rôle d’un réducteur qui comble cet écart entre la puissance fournie par le moteur et la force requise par la machine.
Un réducteur est un dispositif mécanique qui convertit la vitesse en couple. Placé entre le moteur et l'équipement entraîné, il ralentit la rotation de l'arbre tout en multipliant la force de rotation. Les réducteurs sont si essentiels à l'industrie moderne que le marché mondial dépasse les 30 milliards de dollars et ne cesse de croître.
Pourquoi chaque moteur a besoin d'une réducteur
Les moteurs électriques sont conçus pour tourner rapidement. Un moteur à induction à courant alternatif classique fonctionne généralement à 1 450 ou 1 750 tr/min selon le nombre de pôles et la fréquence. Pratiquement aucun élément d'une chaîne de production ne se déplace à une telle vitesse.
Un four à ciment tourne à 1-3 tr/min. La chaîne d'un élévateur à godets tourne à 30-60 tr/min. La pale d'un mélangeur peut nécessiter 200 tr/min. Chacune de ces applications requiert une force de torsion bien supérieure à celle fournie par l'arbre du moteur seul.
Les moteurs vous donnent de la vitesse. Les machines ont besoin de couple. Une réducteur comble cet écart en convertissant l'un en l'autre.
Pensez aux vitesses d'un vélo. Passer en vitesse inférieure pour monter une côte fait tourner les pédales plus vite tandis que la roue tourne moins vite : vous sacrifiez la vitesse pour la force de propulsion. Une réducteur fonctionne de la même manière, transformant la rotation à haute vitesse et faible couple du moteur en une sortie à basse vitesse et couple élevé. Equipement industriel en a réellement besoin.
Sans réducteur, il faudrait un moteur suffisamment imposant pour produire tout le couple requis à la vitesse de fonctionnement exacte. Ce moteur serait énorme, coûteux et peu performant.
Comment fonctionne une réducteur ?
Un petit engrenage à 15 dents entraîne un engrenage plus grand à 30 dents. Ce dernier tourne deux fois moins vite mais fournit un couple deux fois supérieur. C'est là tout le principe de fonctionnement : la conservation de l'énergie appliquée aux arbres en rotation.
Le rapport entre la vitesse d'entrée et la vitesse de sortie est appelé rapport de transmission. Un rapport de 3:1 signifie que l'arbre d'entrée effectue trois tours pour chaque tour de l'arbre de sortie. La vitesse est divisée par trois. Le couple est multiplié par trois. La puissance totale reste quasiment constante, après une légère perte par frottement.
À l'intérieur du carter, une réducteur contient un ensemble spécifique de composants principaux: les engrenages en prise, les arbres d'entrée et de sortie, les roulements qui supportent ces arbres, les joints qui empêchent l'huile de pénétrer et les contaminants d'entrer, et le carter en fonte ou en acier qui maintient le tout aligné.
Lorsqu'un seul engrenage ne permet pas une réduction de vitesse suffisante, plusieurs étages s'accumulent. Une réducteur à deux étages, avec un premier étage de 5:1 et un second de 4:1, offre une réduction totale de 20:1. Voici comment. réducteurs de vitesse obtenir des rapports de 50:1 ou 100:1 sans engrenages énormes.
Types de réducteurs courants
Quatre types de réducteurs gèrent la grande majorité des entraînements industriels — chacun étant construit autour d'un agencement d'engrenages différent pour résoudre une contrainte différente de vitesse, de couple ou d'espace.
Réducteur hélicoïdaux
Les engrenages hélicoïdaux possèdent des dents inclinées qui s'engrènent progressivement. Ce contact progressif assure un fonctionnement fluide et silencieux, et permet de supporter efficacement des charges élevées. Les réducteurs hélicoïdaux représentent environ un tiers du marché mondial des réducteurs industriels ; ils constituent de loin le type le plus répandu.
Les convoyeurs, les pompes, les ventilateurs et les compresseurs fonctionnent tous grâce à des réducteurs à engrenages hélicoïdaux. Privilégiez-les lorsque vous avez besoin d'une réduction de vitesse fiable sur des arbres parallèles avec un minimum de bruit.
Réducteurs planétaires
Un réducteur planétaire répartit la charge sur plusieurs engrenages gravitant autour d'un pignon central, le tout étant enfermé dans une couronne dentée. Cette configuration offre une densité de couple trois fois supérieure à celle des réducteurs à axes fixes, à volume physique égal ; c'est pourquoi les systèmes planétaires représentent le segment des réducteurs dont la croissance est la plus rapide.
Optez pour les vis planétaires lorsque l'espace est restreint et que le couple requis est élevé. Elles sont notamment utilisées dans les articulations robotisées, les treuils et les mécanismes de rotation.
Réducteurs à vis
Le filetage hélicoïdal de la vis sans fin entraîne une roue dentée à angle droit. Son principal avantage réside dans son autoblocage : la vis sans fin peut faire tourner la roue, mais la roue ne peut pas inverser le sens de rotation de la vis sans fin. Ce freinage intégré élimine le besoin d'un frein de maintien externe.
Les réducteurs à vis sans fin conviennent aux ascenseurs, aux palans et aux portes de convoyeurs – à toute application où la charge doit maintenir sa position à l'arrêt du moteur. Leur principal inconvénient est un rendement inférieur à celui des réducteurs à engrenages hélicoïdaux ou planétaires.
Biseau Réducteur
Les engrenages coniques utilisent des dents coniques pour transmettre la puissance entre des arbres se rejoignant à un angle, généralement de 90 degrés. entraînement à angle droit Si un système autobloquant est nécessaire, les réducteurs à engrenages coniques offrent un rendement supérieur aux réducteurs à vis sans fin.
Les équipements agricoles, les presses d'imprimerie et toute configuration nécessitant un montage moteur perpendiculaire utilisent des réducteurs à engrenages coniques. Une fois que vous savez quel type convient à votre application, un processus de sélection de la réducteur réduit le choix en fonction du couple, du rapport et de la configuration de montage.
Que vérifier en premier
La cause la plus fréquente de défaillance prématurée des réducteurs n'a rien à voir avec la sélection des vitesses : c'est un niveau d'huile incorrect.
Prenez une habitude : vérifiez systématiquement le niveau d’huile lorsque vous passez devant une réducteur. Un niveau d’huile insuffisant prive les paliers d’huile. Un niveau excessif provoque un brassage et une surchauffe de l’huile. Dans les deux cas, la réducteur est détruite de l’intérieur.
La deuxième chose à laquelle il faut habituer son oreille, c'est le bruit. Une réducteur en bon état émet un bourdonnement régulier. Des grincements, des sifflements ou des claquements indiquent un début d'usure interne. Détecter ce changement au plus tôt — avant que le schéma de vibration ne se modifie — fait toute la différence entre un simple remplacement de roulement et une réfection complète.
