Un moteur réducteur à engrenages est un moteur associé à une boîte de vitesses de sorte que l'ensemble fournit une vitesse de sortie faible et un couple de sortie élevé à partir d'une seule unité d'entraînement. Le moteur fournit la puissance, le réducteur échange la vitesse contre le couple et l'arbre de sortie fait tourner la machine lentement mais avec suffisamment de force pour déplacer un convoyeur chargé, faire tourner un broyeur ou soulever une charge de grue.
Le terme est utilisé de manière vague, ce qui pose de réels problèmes au stade de la passation des marchés. Certains fournisseurs parlent d'un motoréducteur intégré : un carter, un arbre, une plaque signalétique. D'autres signifient un moteur standard plus un réducteur séparé que vous couplez et alignez sur place. Les deux sont courants dans l’industrie lourde, et la différence change la façon dont vous dimensionnez le disque, la façon dont vous l’installez et ce que vous conservez en réserve comme pièce de rechange.
Que fait un moteur réducteur à engrenages
Un moteur réducteur à engrenages échange la vitesse contre le couple via un train d'engrenages, et l'échange reste proche de la linéaire jusqu'à ce que les pertes d'efficacité et les limites thermiques prennent le dessus. Si le moteur tourne à n1 tr/min et que le rapport de boîte de vitesses est i, la vitesse de sortie est n2 = n1 / i, tandis que le couple de sortie augmente à peu près proportionnellement à i, moins les pertes mécaniques.
Un exemple concret montre la valeur. Un moteur quadripolaire fonctionnant à 1470 tr/min couplé à un réducteur hélicoïdal 20:1 donne environ 73,5 tr/min au niveau de l'arbre de sortie. Si le moteur délivre 100 N·m sur son arbre et que le train d'engrenages fonctionne à un rendement de 96 %, l'arbre de sortie transporte environ 100 x 20 x 0,96 = 1 920 N·m. Un petit moteur rapide et peu coûteux fait le travail d’un très gros moteur lent.
Les tâches typiques comprennent les convoyeurs à bande et à vis, les broyeurs à boulets et à rouleaux, les entraînements de grue et de levage, les mélangeurs, les alimentateurs, les ventilateurs de tour de refroidissement et les lignes de traitement des métaux. Dans tous les cas, la machine entraînée a besoin d'un couple élevé à faible vitesse, et sa conduite directe nécessiterait une taille de moteur et un courant de démarrage peu pratiques.
Motoréducteur intégré ou moteur et réducteur séparés ?
Choisissez un motoréducteur intégré lorsque l'espace est restreint, que l'alignement en usine est important et que la tâche est reproductible et de la taille d'un catalogue. Choisissez un moteur et un réducteur séparés lorsque le moteur est de grande taille, lorsqu'un cadre CEI standard doit être obtenu localement ou lorsque le réducteur est l'élément d'ingénierie et que le moteur est un produit de base.
- Motoréducteur intégré : un arbre, des pièces de rechange alignées en usine, compactes et plus simples, mais le remplacement de l'une ou l'autre moitié signifie le remplacement de l'unité entière.
- Moteur et réducteur séparés : approvisionnement flexible en moteurs, échange de moteur plus rapide, mise à niveau plus facile vers le service d'onduleur - mais vous êtes propriétaire de l'alignement, du couplage et du contrôle de concentricité.
Types d'engrenages utilisés dans les moteurs réducteurs à engrenages
Quatre types d'engrenages couvrent la plupart des moteurs réducteurs industriels : engrenages hélicoïdaux pour un service continu général, engrenages planétaires pour un couple élevé dans une petite enveloppe, engrenages à vis sans fin pour des rapports élevés et autobloquants, et engrenages à moulinets cycloïdaux pour les charges de choc et les entraînements en ligne compacts. Faites d'abord correspondre le type au droit et comparez ensuite le prix ; si vous voulez le principe sous-jacent, notre explication de comment fonctionnent les réducteurs industriels et quel type convient à une tâche donnée est un point de départ utile.
Réducteurs à engrenages hélicoïdaux et cylindriques sont la valeur par défaut pour un service continu à puissance modérée à élevée, car les dents hélicoïdales à arbre parallèle atteignent une efficacité de 96 à 98 % par étage. Les unités à plusieurs étages couvrent plusieurs centaines pour une ; la pénalité pour un ratio élevé est la longueur et le poids du boîtier plutôt que l'efficacité. Ils constituent le choix habituel pour les convoyeurs, les broyeurs, les mélangeurs et les lignes de traitement.
Moteur réducteur à engrenages hélicoïdaux pour entraînements industriels à service continu Motoréducteur hélicoïdal intégré offrant une transmission à haut rendement et à faible bruit, adapté aux convoyeurs, broyeurs, mélangeurs et lignes de traitement où les réducteurs à arbres parallèles sont courants. Voir le produit → Réducteurs planétaires répartissent la charge sur trois engrenages planétaires ou plus, c'est pourquoi ils fournissent une densité de couple très élevée dans un boîtier coaxial. Les rapports vont d'environ 3:1 par étage à 1 000:1 dans les constructions à plusieurs étages, avec une efficacité de 96 à 97 %, et ils conviennent aux presses à rouleaux, aux treuils, aux entraînements de déplacement et aux mélangeurs où la longueur axiale est limitée.
Réducteurs planétaires pour systèmes d'entraînement coaxiaux à haute densité de couple Les réducteurs planétaires coaxiaux offrent une densité de couple et une efficacité élevées, idéaux pour les applications compactes et lourdes telles que les robots, l'énergie éolienne et les machines de construction. Voir le produit → Réducteurs à vis sans fin donnent un entraînement à angle droit, un rapport élevé en un seul étage et un fonctionnement silencieux, mais le rendement chute d'environ 90 % à faible rapport à moins de 60 % à rapport élevé, et la chaleur devient le facteur limitant. Les conceptions enveloppantes enveloppent la vis sans fin avec l'engrenage pour augmenter la capacité de charge et adoucir le contact des dents.
Réducteur à vis sans fin à double enveloppe pour les applications à faible vitesse et charges lourdes Le réducteur à vis sans fin à double enveloppe offre une plus grande zone de maillage, une capacité de charge plus élevée et une durée de vie plus longue pour des entraînements industriels précis à faible vitesse et à forte charge. Voir le produit → Réducteurs à moulinets cycloïdaux utilisez un contact roulant au lieu de dents coulissantes, afin qu'elles absorbent bien les charges de choc. Les ratios typiques se situent entre 9:1 et 87:1, et ils sont courants sur les alimentateurs, palans, mélangeurs et autres entraînements qui subissent des démarrages ou des impacts fréquents.
| Type d'engrenage | Rapport typique | Efficacité | Meilleur ajustement | Attention à |
|---|---|---|---|---|
| Hélicoïdal / cylindrique | 2:1 à 500:1, multi-étages | 96 à 98 % par étape | Convoyeurs, broyeurs, mélangeurs à service continu | Des logements plus longs et plus lourds à mesure que le rapport augmente |
| Planétaire | 3:1 par étape, à 1000:1 | 96 à 97 % | Couple élevé sur une courte longueur axiale | Coût plus élevé, tolérance de fabrication plus stricte |
| Ver (simple ou double enveloppe) | 5:1 à 100:1 | 90 % jusqu'à moins de 60 % | Rapport élevé, silencieux, à angle droit, autobloquant | Génération de chaleur, qualité et niveau d'huile stricts |
| Moulinet cycloïdal | 9:1 à 87:1 | 90 à 95 % | Charges de choc, démarrages fréquents, entraînements compacts | Moins adapté aux entrées soutenues à très haute vitesse |
Les chiffres qui décident si l'unité survit
Le couple de sortie, le facteur de service et la capacité thermique déterminent si un moteur réducteur survit en service ; la puissance nominale du moteur à elle seule ne le fait pas. Vérifiez ces éléments avant de vous déconnecter :
- Couple de sortie, pas kilowatts du moteur. Le même moteur derrière un réducteur 10:1 et 40:1 donne un couple d'arbre très différent, donc dimensionnez le réducteur en fonction du couple dont la machine a réellement besoin.
- Facteur de service. Environ 1,0 pour les charges uniformes telles que les ventilateurs, 1,25 à 1,5 pour les chocs modérés et 1,75 à 2,0 pour les chocs importants tels que les concasseurs, les broyeurs et les palans, où le couple de démarrage peut dépasser le double du couple de fonctionnement.
- Capacité thermique et cycle de service. Le service intermittent permet un cadre plus petit que le service continu ; confirmez la température ambiante autorisée, généralement 40 °C pour les unités standard, et vérifiez la température de l'huile sur le terrain.
- Charges radiales et axiales sur l'arbre. Un pignon ou une poulie sur l'arbre de sortie ajoute une charge radiale que les roulements doivent supporter ; c'est une limite distincte du couple.
- Contrecoup. Les convoyeurs tolèrent un jeu généreux, contrairement aux entraînements d'indexation, de positionnement et d'inversion.
- Position de montage et lubrification. Le niveau d'huile, le reniflard et l'orientation du joint changent en fonction de la position de montage, de sorte qu'une unité horizontale ne peut pas simplement être tournée sur le côté.
Comment sélectionner un moteur réducteur à engrenages en cinq étapes
Travaillez à rebours à partir de la machine entraînée et confirmez cinq éléments avant de commander : couple requis, vitesse requise, facteur de service, interface mécanique et environnement.
- Définir le devoir. Enregistrez le couple et la vitesse au niveau de l'arbre de la machine et indiquez si la charge démarre à vide, chargée ou contre une tête de matériau pleine.
- Convertir en couple de conception. Multipliez le couple de fonctionnement par le facteur de service, puis vérifiez le couple de démarrage et l'inertie de la masse entraînée.
- Choisissez le rapport et vérifiez la tolérance de vitesse. Un convoyeur peut accepter quelques pour cent dans un sens ou dans l'autre ; un alimentateur à vis, un alimentateur peseur ou un broyeur ne le peuvent généralement pas.
- Vérifiez les limites mécaniques. Diamètre de l'arbre de sortie, rainure de clavette, charge radiale autorisée, position de montage et si un antidévireur ou un frein est nécessaire.
- Confirmez l'interface et l'environnement. Châssis du moteur, tension, boîtier, méthode de refroidissement, température ambiante, altitude et programme de lubrification.
Vérifications d'installation et d'exécution qui évitent les échecs précoces
Un mauvais alignement, une mauvaise huile et des fixations desserrées provoquent plus de défaillances précoces qu'une véritable surcharge. Considérez donc la première semaine de fonctionnement comme faisant partie des spécifications. Une liste de contrôle pratique :
- Assurer la concentricité entre l'arbre du moteur et l'arbre d'entrée du réducteur dans les limites de tolérance du fabricant de l'accouplement ; un désalignement angulaire détruit rapidement les joints et les roulements.
- Remplissez jusqu'à la qualité et le niveau d'huile spécifiés pour la position de montage réelle et vérifiez que le reniflard se trouve là où la conception l'attend.
- Revérifiez les boulons de fondation et le couplage de sortie après le premier quart de travail, puis à nouveau après la première semaine.
- Prenez une référence en matière de vibrations et de température au cours des 100 premières heures et changez l'huile après la période de rodage initiale.
Erreurs courantes et risques en matière d’approvisionnement
La plupart des échecs au stade des spécifications proviennent du dimensionnement uniquement en kilowatts du moteur, en ignorant le couple de démarrage et en supposant que la position de montage est interchangeable. Les risques récurrents sont prévisibles :
- Achat par rapport uniquement, sans facteur de service ni cycle de service indiqué.
- En supposant qu'un moteur plus gros résout un problème de couple, thermique ou de roulement.
- Omettre les données de charge radiale pour les pignons, poulies, freins ou freins avec bras de levier.
- Commande d'une interface de pied, de bride ou d'arbre standard pour une machine non standard.
- Laisser les pièces de rechange, les délais de livraison et les pièces moulées surdimensionnées ou non standard jusqu'à ce que la commande soit passée.
La profondeur de la fabrication réduit simultanément plusieurs de ces risques. Taixing Réducteur Co., Ltd., par exemple, fabrique des réducteurs industriels depuis 1984, répertorie 16 séries de produits et plus de 10 000 spécifications, et déclare une capacité annuelle de 200 000 réducteurs, soutenue par de grands équipements de meulage et de taillage d'engrenages pour les unités surdimensionnées et non standard.
FAQ
Un motoréducteur est-il la même chose qu'un motoréducteur ?
Dans une utilisation quotidienne, oui, les deux signifient un moteur et une boîte de vitesses offrant une vitesse réduite. À proprement parler, un motoréducteur est normalement un boîtier intégré, tandis que le terme plus large couvre également un moteur séparé couplé à un réducteur.
Un rapport plus élevé donne-t-il toujours plus de couple utilisable ?
Le couple augmente avec le rapport, mais l'efficacité et la capacité thermique diminuent, donc au-delà du point où la chaleur ne peut pas quitter le boîtier, un rapport supplémentaire ajoute des pertes plutôt qu'une puissance utilisable.
Puis-je modifier la position de montage d'un motoréducteur sur site ?
Seulement si le fabricant le confirme. Le niveau d'huile, le reniflard et la conception du joint dépendent de la position, et une unité conçue pour un montage horizontal peut fuir ou fonctionner à sec lorsqu'elle est tournée verticalement.
Quel facteur de service convient à un convoyeur à bande ?
1,25 à 1,5 couvre la plupart des convoyeurs à bande chargés uniformément. Ajoutez-en davantage en cas d'alimentation grumeleuse, de démarrages fréquents, de températures ambiantes élevées ou d'un redémarrage chargé après un arrêt.
Un moteur réducteur peut-il fonctionner sur un variateur de fréquence ?
Oui, à condition que le moteur soit équipé d'un variateur et que le réducteur soit vérifié pour sa capacité thermique à basse vitesse et une lubrification adéquate par film d'huile à la vitesse de fonctionnement minimale.
