Réduction de vitesse

Réduction de vitesse. Un terme familier pour beaucoup, mais que signifie-t-il réellement ?

En apparence, il peut sembler que les engrenages sont « réduits » en quantité ou en taille, ce qui est partiellement vrai. Lorsqu’une machine rotative telle qu’un moteur ou un moteur électrique a besoin que la vitesse de sortie soit réduite et/ou que le couple soit augmenté, les engrenages sont couramment utilisés pour obtenir le résultat souhaité. La « réduction » par engrenage fait spécifiquement référence à la vitesse de la machine rotative ; la vitesse de rotation de la machine rotative est « réduite » en la divisant par un rapport d’engrenage supérieur à 1:1. Un rapport d’engrenage supérieur à 1:1 est obtenu lorsqu’un engrenage plus petit (taille réduite) avec moins de nombre de dents s’engrène et entraîne un engrenage plus grand avec un plus grand nombre de dents.

La réduction d’engrenage a l’effet inverse sur le couple. Le couple de sortie de la machine rotative est augmenté en multipliant le couple par le rapport d’engrenage, moins certaines pertes d’efficacité.

Alors que dans de nombreuses applications la réduction par engrenage réduit la vitesse et augmente le couple, dans d’autres applications la réduction par engrenage est utilisée pour augmenter la vitesse et réduire le couple. Les générateurs des éoliennes utilisent ainsi la réduction par engrenage pour convertir une vitesse relativement lente des pales de la turbine en une vitesse élevée capable de générer de l’électricité. Ces applications utilisent des réducteurs qui sont assemblés à l’opposé de ceux des applications qui réduisent la vitesse et augmentent le couple.

Comment la réduction par engrenage est-elle réalisée ? De nombreux types de réducteurs sont capables d’atteindre la réduction de vitesse, y compris, mais sans s’y limiter, les boîtes de vitesses à arbres parallèles, planétaires et à vis sans fin à angle droit. Dans les réducteurs à arbres parallèles (ou réducteurs), un pignon avec un certain nombre de dents s’engrène et entraîne un plus grand pignon avec un plus grand nombre de dents. La « réduction » ou le rapport de transmission est calculé en divisant le nombre de dents du grand engrenage par le nombre de dents du petit engrenage. Par exemple, si un moteur électrique entraîne un pignon de 13 dents qui s’engrène dans un engrenage de 65 dents, on obtient une réduction de 5:1 (65 / 13 = 5). Si la vitesse du moteur électrique est de 3 450 tr/min, la boîte de vitesses réduit cette vitesse de cinq fois pour atteindre 690 tr/min. Si le couple du moteur est de 10 lb-in, la boîte de vitesses augmente ce couple par un facteur de cinq pour atteindre 50 lb-in (avant de soustraire les pertes d’efficacité de la boîte de vitesses).

Les boîtes de vitesses à arbres parallèles contiennent souvent plusieurs jeux d’engrenages, ce qui augmente la réduction de la vitesse. La réduction totale de l’engrenage (rapport) est déterminée en multipliant chaque rapport individuel de chaque étage du jeu d’engrenages. Si une boîte de vitesses contient des jeux d’engrenages 3:1, 4:1 et 5:1, le rapport total est de 60:1 (3 x 4 x 5 = 60). Dans notre exemple ci-dessus, la vitesse du moteur électrique de 3 450 tr/min serait réduite à 57,5 tr/min en utilisant une boîte de vitesses 60:1. Le couple de 10 lb-in du moteur électrique serait augmenté à 600 lb-in (avant les pertes d’efficacité).

Si un pignon et son engrenage correspondant ont le même nombre de dents, aucune réduction ne se produit et le rapport d’engrenage est de 1:1. L’engrenage est appelé un pignon fou et sa fonction principale est de changer le sens de rotation plutôt que de diminuer la vitesse ou d’augmenter le couple.

Le calcul du rapport d’engrenage dans un réducteur à engrenages planétaires est moins intuitif car il dépend du nombre de dents des engrenages solaires et annulaires. Les engrenages planétaires agissent comme des roues folles et n’affectent pas le rapport de transmission. Le rapport d’engrenage planétaire est égal à la somme du nombre de dents de la roue solaire et de la couronne divisée par le nombre de dents de la roue solaire. Par exemple, un train planétaire avec une roue solaire de 12 dents et une couronne de 72 dents a un rapport de 7:1 (/12 = 7). Les trains planétaires peuvent atteindre des rapports d’environ 3:1 à environ 11:1. Si une plus grande réduction de vitesse est nécessaire, des étages planétaires supplémentaires peuvent être utilisés.

La réduction de vitesse dans un entraînement à vis sans fin à angle droit dépend du nombre de filets ou de « départs » sur la vis sans fin et du nombre de dents sur la roue à vis sans fin correspondante. Si la vis sans fin a deux départs et la roue à vis sans fin correspondante a 50 dents, le rapport d’engrenage résultant est de 25:1 (50 / 2 = 25).

Lorsqu’une machine rotative telle qu’un moteur ou un moteur électrique ne peut pas fournir la vitesse de sortie ou le couple désiré, un réducteur d’engrenages peut constituer une bonne solution. Les arbres parallèles, les planétaires, les vis sans fin à angle droit sont des types de réducteurs courants pour réaliser une réduction de vitesse. Contactez Groschopp aujourd’hui pour toutes vos questions sur les réducteurs de vitesse.