Différence entre l'entraînement par chaîne et l'entraînement par engrenage

La machine peut être définie comme un ensemble de mécanismes capables d'effectuer certaines tâches de manière prédéfinie en dépensant de l'énergie. La plupart des fonctions d'une machine sont exécutées en utilisant la puissance mécanique, qui est fournie par les moteurs principaux. Un moteur principal peut convertir une forme d'énergie en énergie mécanique (sous forme de couple de rotation). Le premier exemple peut être le moteur électrique, où l'énergie électrique est convertie en énergie mécanique. De même, la turbine à vapeur, la turbine hydraulique, les éoliennes, etc. agissent également comme moteur principal dans certains cas, en particulier pour les applications lourdes. Ces moteurs principaux sont généralement situés loin des unités de la machine et nécessitent donc un autre moyen pour transmettre la puissance aux machines.

Le système de transmission de puissance mécanique sert à cet effet. Il récupère le mouvement, le couple et la puissance des moteurs principaux et les transfère ensuite aux emplacements prévus des unités de la machine. Outre la transmission, il peut également changer le sens de rotation et modifier la vitesse pour répondre aux exigences exactes des machines. Le système de transmission de puissance mécanique se compose de quatre entraînements de base, à savoir l'entraînement par engrenage, l'entraînement par chaîne, l'entraînement par courroie et l'entraînement par câble. Pour une transmission de puissance facile et ininterrompue, il faut également l'aide d'autres éléments mécaniques tels que le frein, l'embrayage, l'arbre, la cannelure, la clavette, l'accouplement, etc. Chacun des quatre entraînements mécaniques offre certains avantages par rapport aux autres et convient donc à des applications spécifiques.

Contrairement à l'entraînement par friction (entraînement par courroie et entraînement par câble), l'entraînement par chaîne et l'entraînement par engrenage sont des entraînements mécaniques de type à engagement car la puissance est transmise au moyen d'engagements et de désengagements successifs. En entraînement par chaîne , une chaîne sans fin passe à travers les pignons des arbres d'entraînement et menés, ce qui à son tour introduit de la flexibilité dans le système. Il peut être utilisé pour la transmission de puissance à courte et moyenne distance. Bien qu'il soit exempt de glissement, l'effet polygonal empêche cet entraînement d'offrir un rapport de vitesse constant. Entraînement par engrenage , en revanche, est un entraînement rigide du fait de l'absence de tout élément souple intermédiaire. Il convient à la transmission de puissance sur de petites distances et agit comme un entraînement positif. Les différentes différences entre l'entraînement par chaîne et l'entraînement par engrenage sont données ci-dessous sous forme de tableau.

Table :Différence entre l'entraînement par chaîne et l'entraînement par engrenage

Présence d'élément intermédiaire et flexibilité : Les entraînements mécaniques peuvent être classés en fonction de la présence ou de l'absence de tringlerie intermédiaire. Un entraînement flexible est celui où une liaison intermédiaire flexible entre l'entraînement et les arbres entraînés existe. L'entraînement par courroie, l'entraînement par chaîne et l'entraînement par câble sont des exemples d'entraînement flexible en raison de la présence d'une courroie, d'une chaîne et d'un câble, respectivement comme liaison intermédiaire entre deux arbres. Une telle liaison introduit de la flexibilité dans l'unité d'entraînement et peut donc être utilisée pour la transmission de puissance sur de longues distances. D'autre part, lorsqu'il n'existe pas de liaison intermédiaire de ce type, cet entraînement mécanique est appelé entraînement rigide. L'entraînement par engrenage est un exemple d'entraînement rigide car deux engrenages rigides entrent en contact direct via leurs dents. Aucun élément intermédiaire n'est nécessaire entre deux engrenages car ils s'accouplent directement.

Amortissement des vibrations : L'un des avantages de tout entraînement flexible est sa capacité à amortir les vibrations. Habituellement, l'unité d'entraînement telle que le moteur principal produit des vibrations limitées et tolérables ; cependant, l'unité de la machine peut produire de manière indésirable des vibrations excessives. La charge d'impact ou de choc, la force déséquilibrée, les joints desserrés, les pièces dynamiques et les composants cassés ou endommagés sont les principales sources de vibrations dans l'unité de la machine. De telles vibrations de grande amplitude, si elles sont transmises au moteur principal, peuvent causer de graves dommages. Dans chaque entraînement flexible, l'élément flexible intermédiaire peut amortir les vibrations de manière inhérente. En raison de l'absence de toute tringlerie intermédiaire dans l'entraînement rigide, les vibrations dans l'unité de la machine sont transmises au moteur principal. Ainsi, un entraînement par chaîne peut isoler l'unité d'entraînement, mais un entraînement par engrenage ne peut pas le protéger des vibrations indésirables excessives.

Distance préférée de transmission de puissance : L'objectif fondamental de chaque entraînement mécanique est de transmettre le mouvement et la puissance de l'arbre moteur à l'arbre entraîné. La distance entre les arbres d'entraînement et entraînés peut varier en fonction de plusieurs facteurs tels que la disposition de l'atelier, la disponibilité de l'espace, les problèmes de sécurité, etc. Chaque entraînement mécanique est adapté à une plage de distance d'arbre. L'entraînement par chaîne peut être utilisé pour des entraxes petits à moyens, généralement entre 1 et 5 m en une seule étape. Il peut également être utilisé pour une distance d'arbre plus élevée en utilisant des supports de ralenti supplémentaires. D'autre part, l'entraînement par engrenage est préférable pour les petits entraxes, généralement inférieurs à 1 m ; sinon, des engrenages de grande taille doivent être utilisés, ce qui consommera de l'espace et augmentera le poids du système. En utilisant des engrenages intermédiaires au ralenti, la puissance peut également être transmise sur de plus longues distances ; cependant, cela augmentera le poids du système et la perte de puissance et donc l'efficacité diminuera.

Transmission de puissance entre des arbres non parallèles : Les arbres d'entraînement et menés peuvent avoir diverses orientations. Ils peuvent être (i) parallèles, (ii) sécants ou (iii) non parallèles mais non sécants. Un entraînement mécanique approprié est sélectionné sur la base de cette orientation relative. Les trois entraînements flexibles (courroie, chaîne et câble) conviennent uniquement aux arbres parallèles. Bien que la courroie quart de tour puisse être utilisée pour les arbres perpendiculaires, elle est rarement utilisée dans la pratique en raison de nombreuses limitations. L'entraînement par chaîne ne peut transmettre la puissance qu'entre des arbres parallèles. D'autre part, l'entraînement par engrenage peut être utilisé pour n'importe quelle orientation des arbres d'entraînement et menés. Il existe différents types d'engrenages, chacun étant adapté à une orientation particulière. Par exemple, l'engrenage droit et l'engrenage hélicoïdal sont préférés pour les arbres parallèles, l'engrenage conique est préféré pour les arbres sécants et l'engrenage à vis sans fin convient aux arbres perpendiculaires mais non sécants.

Sens de rotation : Une autre exigence de l'entraînement mécanique est de modifier le sens de rotation selon l'exigence. Dans les machines, le sens de rotation requis peut être identique ou opposé à celui du moteur principal. Un entraînement par chaîne à un étage peut faire tourner l'arbre entraîné dans le même sens que l'arbre d'entraînement. Si plusieurs arbres doivent tourner, l'entraînement par chaîne peut fournir une rotation dans les deux sens. D'autre part, un engrenage à un étage ne peut faire tourner l'arbre entraîné que dans le sens opposé à l'arbre d'entraînement. Pour obtenir une rotation dans le même sens, un engrenage intermédiaire doit être utilisé.

Motivation positive : Un entraînement mécanique qui peut fournir un rapport de vitesse constant pendant son fonctionnement est appelé entraînement positif. Une telle vitesse constante est nécessaire pour maintenir dans de nombreuses applications; par exemple, filetage dans un tour, vissage automatique, etc. Aucun des entraînements par friction ne peut fournir un rapport de vitesse constant en raison du glissement inhérent. Bien que l'entraînement par chaîne soit exempt de glissement, l'effet polygonal peut modifier légèrement le rapport de vitesse. Ainsi, il n'est pas considéré comme un lecteur positif. L'entraînement par engrenage est le seul exemple d'entraînement positif.

Réduction de vitesse réalisable : Habituellement, le moteur principal tourne à une vitesse beaucoup plus élevée que prévu dans l'unité de la machine. Cela nécessite une réduction de la vitesse de rotation, ce qui peut être fait par n'importe quel entraînement mécanique. Cependant, chaque disque a une limite de capacité de réduction. Un entraînement par chaîne peut fournir une réduction de vitesse entre 1:1 et 1:5, en une seule étape. D'autre part, l'entraînement par engrenage peut fournir une large plage de réduction de vitesse, généralement entre 1:1 et 1:100. L'engrenage droit et l'engrenage conique sont préférés pour une petite réduction, l'engrenage hélicoïdal peut fournir une réduction moyenne et l'engrenage à vis sans fin peut fournir une réduction de vitesse abrupte.

Lubrification : En tant qu'entraînement à engagement, deux corps solides entrent en contact direct, de sorte que la génération de chaleur et l'usure sont des problèmes courants à la fois dans l'entraînement par chaîne et par engrenage. L'utilisation d'une huile de lubrification appropriée peut atténuer ces effets indésirables. L'entraînement par chaîne nécessite une lubrification fréquente ; tandis que la plupart des transmissions par engrenages nécessitent une lubrification complète lorsque le réducteur est partiellement ou complètement immergé dans l'huile de lubrification.

Une comparaison scientifique entre l'entraînement par chaîne et l'entraînement par engrenage est présentée dans cet article. L'auteur vous suggère également de parcourir les références suivantes pour une meilleure compréhension du sujet.

1. Design of Machine Elements par V. B. Bhandari (quatrième édition ; McGraw Hill Education).
2. Machine Design par R. L. Norton (cinquième édition ; Pearson Education).
3. A Textbook of Machine Design par R. S. Khurmi et J. K. Gupta (S. Chand ; 2014).