EN 7802 Engrenages cylindriques Plastique, angle de pression de 20°, module 1.5

Engrenages

Les engrenages transfèrent un mouvement de rotation d'un arbre d'entraînement à un arbre entraîné via un verrouillage positif. Selon le rapport du nombre de dents des engrenages utilisés, la vitesse et le couple peuvent être conservés, diminués ou augmentés. C'est ce qu'on appelle le rapport d'engrenage, où l'engrenage entraîné est mis en relation avec l'engrenage d'entraînement. La relation inverse s'applique aux vitesses résultantes. Voir les équations ci-dessous. Grâce au verrouillage positif entre les paires d'engrenages, le mouvement de rotation est transmis avec précision et sans glissement.

Un appariement de deux ou plusieurs engrenages combinés est appelé un train d'engrenages ou une boîte d'engrenages. Le plus petit engrenage est souvent appelé pignon, tandis que le plus grand est simplement appelé engrenage. L'engrenage d'entraînement et l'engrenage entraîné tournent toujours dans des directions opposées. Si cela n'est pas souhaité, un troisième engrenage doit être placé entre eux comme engrenage de renvoi. Les trains d'engrenages ne nécessitent que de petites distances centrales, qui peuvent être influencées par le nombre de dents sélectionnées.

Rapport d'engrenage i =

Rapport de vitesse : i = n₁ / n₂
Rapport du nombre de dents i = z₂ / z₁

La forme, la taille et la géométrie de la dent peuvent être décrites à partir d'un profil de référence trapézoïdal, qui correspond en principe au profil d'une crémaillère. La hauteur de la dent ou du trapèze est normalisée par une valeur de module, qui est spécifiée en millimètres. L'angle des côtés symétriques du trapèze est appelé angle de pression.

Le profil de référence est transposé à chaque dent en appliquant une courbe de développante le long de la surface de contact. Il est uniquement possible d'appairer des engrenages ayant le même module et le même angle de pression.

Crémaillères

Une crémaillère peut être considérée comme un segment d'un engrenage dont le diamètre est infiniment grand. Les dents de la crémaillère correspondent alors précisément au profil de référence et ne présentent aucun flanc de dent courbé. La combinaison d'une crémaillère et d'un engrenage cylindrique permet de convertir des mouvements rotatifs en mouvements linéaires ou vice versa. L'engrenage qui s'engage dans la crémaillère s'appelle un pignon. Les entraînements à crémaillère sont utilisés dans les applications d'automatisation présentant une grande précision reproductible et des changements fréquents de direction et de charge.

Les entraînements à crémaillère dans lesquels la crémaillère reste immobile pendant que le pignon se déplace le long de la crémaillère sont fréquemment utilisés dans les systèmes de convoyage. Le cas inverse, dans lequel le pignon tourne autour d'un axe fixe tandis que la crémaillère se déplace, est souvent utilisé dans les systèmes d'extrusion ainsi que dans les applications de levage et d'avance.

Pour les crémaillères dentées, la valeur mécanique la plus importante est la force maximale qui peut être exercée sur une dent individuelle.

Voici les formules généralement applicables pour la conception des engrenages cylindriques.

Module m
en mm

Pas p
en mm

Nombre de dents z

Hauteur de la dent h
en mm

Ø cercle primitif d
en mm

Tête h_a
en mm

Ø cercle de tête d_a
en mm

Creux h_f
en mm

Ø cercle de pied d_f
en mm

Dégagement de crête c
en mm

Rapport d'engrenage i

Distance centrale de référence a_d
en mm

Distance centrale a
en mm

Les tolérances suivantes t doivent être prises en compte pour la distance centrale a :
t = +0.03 / +0.1 avec module 0.5 / 1 / 1.5
t = +0.08 / +0.3 avec module 2 / 2.5 / 3

Les engrenages cylindriques EN 7802 ont une denture à développante avec un angle de pression de 20°. Seuls les engrenages ayant le même module et le même angle de pression peuvent être appariés entre eux.

La relation suivante s'applique à la denture à développante :

Les flancs des dents des engrenages sont en forme de développante.

La tangente, qui est perpendiculaire à la ligne d'action, passe par le point de contact entre les deux flancs de la dent (développantes). La ligne d'action est à un angle de 20° par rapport à la ligne de pas d'engagement.

Le point primitif est situé sur la ligne d'engagement à l'intersection entre la ligne d'action et la ligne centrale des axes de l'engrenage.

Un contre-engrenage d'un diamètre primitif infiniment grand peut être conçu pour chaque engrenage, avec un profil de dent trapézoïdal. Ce profil de référence correspond alors précisément au profil de la crémaillère.

Diamètre du cercle de base d_b

Le pas p sur le cercle primitif correspond au pas p sur la ligne d'engagement.

Le pas de base p_b correspond au pas de contact p_e.

Le pas de contact p_e est déterminé par le pas p et la taille de l'angle de pression α.

Pas de base p_b

Pas de contact p_e

Avantages spécifiques au matériau

Les engrenages EN 7802 sont fabriqués en polyamide et offrent les avantages suivants, spécifiques au matériau :

• Réduction du poids par rapport aux engrenages en métal
• Réduction du bruit
• Faible coefficient de frottement, ce qui signifie que la lubrification n'est pas absolument nécessaire
• Haute résistance à la corrosion
• Transmission de couple plus élevée par rapport à d'autres plastiques, tels que le polyacétal (POM) / le polycétone (PK)

En outre, les engrenages en acier sont fréquemment surdimensionnés pour leur application. Dans de tels cas, les engrenages en polyamide constituent une
alternative rentable. Les engrenages cylindriques EN 7802 en polyamide sont fréquemment utilisés dans les applications suivantes :

• Machines d'emballage et de convoyage
• Machines de nettoyage industrielles
• Machines de traitement du verre et de la céramique
• Machines agricoles
• Industrie chimique et pharmaceutique
• Appareils ménagers

Lubrification / Entretien

L'un des principaux avantages des engrenages cylindriques EN 7802 en plastique est la possibilité de les utiliser sans lubrification. Si une lubrification est encore nécessaire pour diminuer le frottement et l'usure ou pour augmenter la durée de vie de l'engrenage, une graisse saponifiée au lithium à base d'huile minérale est recommandée.

Appariement des engrenages - Métal et plastique

Les engrenages cylindriques EN 7802 en plastique peuvent également être utilisés en combinaison avec des engrenages en métal.

Avec cet appariement, le plus petit engrenage (pignon) doit être en métal et le plus grand en plastique, car l'usure du plus grand engrenage est répartie sur un plus grand nombre de dents, d'où une durée de vie plus longue.

La combinaison d'engrenages en métal et en plastique offre des avantages supplémentaires puisque le métal a une conductivité thermique plus élevée, ce qui entraîne une meilleure dissipation de la chaleur pendant le fonctionnement et une diminution associée de l'usure de l'engrenage en plastique.

Usinage de moyeu d'engrenages en plastique

Les points suivants doivent être respectés lors de la réalisation d'un alésage ou d'une rainure de clavetage :

• Les mâchoires de serrage utilisées doivent être précisément adaptées au cercle de tête de l'engrenage.
• La surface de serrage doit être aussi large que possible. Pour le module 3, par exemple, il est nécessaire de serrer au moins 3 à 4 dents et pour le module 1 au moins 7 dents.
• Les paramètres de coupe et les vitesses d'avance adaptés au polyamide doivent être sélectionnés en fonction de la méthode d'usinage. Le refroidissement ou la lubrification doivent être utilisés pendant l'usinage, si nécessaire.

Couple

Les spécifications de couple figurant dans le tableau de la fiche standard correspondante ont été déterminées par une combinaison de calculs théoriques et de tests de laboratoire. Les données déterminées empiriquement ont été vérifiées à l'aide d'un logiciel approprié, en tenant compte de la directive VDI 2736 pour la conception des engrenages thermoplastiques.

Les séries de tests ont été réalisées en fonctionnement continu à une vitesse de 100-150 tr/min sans lubrification afin de tester les conditions les plus sévères.

Les hypothèses suivantes ont été utilisées pour le calcul théorique :

• La force de la dent F se décompose en force tangentielle F_t et force radiale F_r.
• La force radiale F_r est considérée comme négligeable. Par conséquent, on peut simplement supposer que la force de la dent F a la même valeur que la force tangentielle F_t sur le cercle primitif.
• On suppose le cas le moins favorable, dans lequel une seule dent est engagée.

La force tangentielle F_t est ensuite corrélée au couple via le diamètre du cercle primitif. La formule suivante s'applique au couple nominal :

Les couples indiqués sur la fiche standard doivent être considérés comme des valeurs indicatives et peuvent varier en fonction de la situation d'application spécifique. Les conditions de fonctionnement telles que la vitesse, la température, l'appariement d'engrenages de matériaux différents, le fonctionnement lubrifié ou à sec, etc. ont une influence majeure sur la capacité de charge.