Tout ce que vous devez savoir sur les engrenages à crémaillère et pignon

Les bases de la crémaillère et du pignon

Bien que ce ne soit pas toujours le cas, la plupart des systèmes à pignon et crémaillère sont basés sur des formes de dents d'engrenage standard identifiées comme des engrenages droits à développante de 20 degrés. Pour les engrenages à développante uniquement, l'angle de pression restera le même pendant l'engrènement de chaque dent. Le génie derrière le profil de dent en développante est qu'il peut fournir un rapport de vitesse théoriquement constant même si le réglage de l'entraxe n'est pas idéal. La nécessité d'un rapport de vitesse constant est parfois appelée la loi fondamentale de la transmission par engrenage.

La ligne à 20° sur la crémaillère est facile à identifier car il s'agit d'une ligne droite. Une crémaillère est un outil utile pour fabriquer des engrenages circulaires car ces lignes droites sont faciles à usiner. Une fois la crémaillère durcie et affûtée, elle peut être utilisée pour couper la surface incurvée de la dent dans l'ébauche ronde. Ce processus est appelé génération d'engrenages et est l'un des nombreux processus de fabrication d'engrenages. C'est le deuxième avantage des dents à développante. Les crémaillères et pignons droits et les engrenages hélicoïdaux sont courants.

L'engrenage hélicoïdal est coupé selon un certain angle avec la surface de l'ébauche, produisant ainsi des dents qui s'engrènent progressivement, de sorte qu'il fonctionne plus silencieusement qu'un engrenage droit, a une longueur de contact plus longue et peut supporter des charges plus élevées. Un inconvénient des engrenages hélicoïdaux est que les engrenages sur des arbres parallèles ont des pointeurs opposés, ce qui crée des composants de poussée sur la crémaillère et le pignon. La poussée augmentera la charge latérale de la structure mécanique.

Géométrie et conception de la crémaillère et du pignon

Les crémaillères, les pignons et les engrenages hélicoïdaux sont très courants. L'engrenage hélicoïdal est coupé à un certain angle avec la surface de l'ébauche, formant ainsi progressivement des dents en prise, de sorte qu'il fonctionne plus silencieusement que l'engrenage droit, a une longueur de contact plus longue et peut supporter des charges plus élevées. Un inconvénient des engrenages hélicoïdaux est que les engrenages sur les arbres parallèles ont des pointeurs opposés, ce qui génère des composantes de poussée sur la crémaillère et le pignon.

La poussée augmentera la charge latérale de la structure mécanique. La crémaillère en spirale avec le meilleur angle d'hélice est préférée car elle a un rapport de contact des dents plus élevé, elle peut donc fonctionner plus silencieusement à une vitesse plus élevée et a une capacité de charge plus élevée. Le décalage du profil du pignon ou la modification de la pointe de la dent peut empêcher la contre-dépouille ; il peut également équilibrer les contraintes de flexion pour atteindre une capacité de charge plus élevée. Les engrenages hélicoïdaux s'engrènent de manière fluide et silencieuse. Par exemple, lors de l'usinage de pièces avec des tolérances strictes, cela contribue à améliorer la finition de surface.

Crémaillère et pignon contre moteurs linéaires

Par rapport aux moteurs linéaires, les systèmes à crémaillère et pignon peuvent fournir des performances similaires, mais à un coût bien inférieur. Ils sont plus petits, permettant une conception mécanique plus compacte et simple. L'absence de force magnétique réduit considérablement la nécessité pour la structure de support d'absorber des forces normales élevées, de sorte que des rails standard peuvent être utilisés.

L'efficacité globale des moteurs linéaires est aussi élevée que 90%, bien que parfois l'efficacité soit beaucoup plus faible. En raison de ce faible rendement inhérent, les moteurs linéaires nécessitent généralement un refroidissement par eau. En revanche, la crémaillère et le pignon ne nécessitent pas de couvercle. Le système de guidage peut être exposé à des particules métalliques et les restrictions de sécurité sont faibles. De meilleurs systèmes à pignon et crémaillère ne nécessitent souvent pas de balances linéaires coûteuses ni de freins externes.

L'équipement standard de rétroaction du moteur et les freins sont adéquats. Dans certains cas, les moteurs linéaires nécessitent une refonte complète de l'unité, en partie parce que l'énorme force normale produite par la force d'attraction entre le primaire et le secondaire peut avoir un effet profond. Le système de pignon et crémaillère prêt à l'emploi est une option plus facile qui peut faciliter l'assemblage en aveugle, ce qui permet de réduire davantage les coûts et de réduire le temps d'assemblage à environ 10 minutes par mètre de longueur de course.

Avantages de la crémaillère et du pignon

Par rapport à la conception boulonnée traditionnelle, le système de transmission à pignon et crémaillère présente de nombreux avantages. Le rack est conçu pour être entièrement situé dans les rainures en T de huit lignes de production d'extrusion d'aluminium afin qu'une glissière linéaire compacte puisse être construite sans l'utilisation d'un mécanisme d'entraînement boulonné. Aucune partie du cadre ne dépasse de la surface profilée. La rainure garantit que la crémaillère est alignée parallèlement au mécanisme de guidage, sans serpentement inutile qui se produit souvent avec les crémaillères de remplacement. N'importe quel nombre de segments de rack individuels peut être utilisé pour construire un rack de longueur variable.

Par rapport à la plus grande longueur, l'utilisation de pièces de 80 mm peut obtenir une plus grande précision. Dans ce cas, l'erreur de pas peut être importante et le gaspillage peut être réduit car le cadre le plus long doit être coupé pour s'adapter à l'application. L'assemblage ne pourrait pas être plus facile. La pièce d'extrémité est fixée en place avec une seule goupille de positionnement, et le clip à ressort breveté peut maintenir des pièces continues sans autre traitement.

La deuxième partie d'extrémité est fixée avec une vis de réglage. Le pignon correspondant à 18 dents est installé dans le boîtier par des roulements à billes doubles, et le boîtier est soigneusement fixé sur le côté inférieur de la plaque de chariot mobile. Le module d'accouplement est relié à la boîte de vitesses à pignon, et l'arbre de clavette du pignon s'engrène avec le groupe d'accouplement qu'il contient. Avant de fixer fermement le boîtier en place, le boîtier a été ajusté pour éliminer les espaces.

Afin d'installer le moteur d'entraînement, le boîtier a été traité selon les besoins. L'entretien ne nécessite que quelques gouttes d'huile légère sur la boîte de vitesses à pignon, qui contient une paire de disques en feutre pour transférer le lubrifiant sur le pignon. Le système d'entraînement est conçu pour des applications avec une force motrice maximale de 1 000 N, un couple moteur maximal de 23 Nm et des vitesses allant jusqu'à 3 m/s.

Crémaillère et pignon sur IMTS-Exhibition.com

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