Poussée axiale auto-annulée de l'arbre d'engrenage et de l'arbre d'engrenage

Engrenage en chevrons et Arbre d'engrenage en chevrons à poussée axiale auto-annulante

1. Introduction
Un engrenage en chevrons est un type spécial d'engrenage cylindrique dont les dents sont disposées en forme de "chevron" ou de "V". Il peut être conceptualisé comme deux engrenages hélicoïdaux avec des angles d'hélice égaux mais opposés placés côte à côte. Cette structure symétrique fait que les forces de poussée axiale générées pendant le fonctionnement s'annulent mutuellement en interne. Cela élimine le besoin de roulements de butée coûteux qui sont nécessaires pour les engrenages hélicoïdaux simples afin de gérer les charges axiales. Un arbre d'engrenage en chevrons est un composant essentiel où l'engrenage en chevrons est intégré à l'arbre en une seule pièce monolithique.

2. Avantages

• Poussée axiale auto-annulante : L'avantage principal. Les forces axiales générées par les hélices gauche et droite sont d'égale magnitude mais de direction opposée, ce qui se traduit par une force axiale nette nulle. Cela simplifie grandement la structure de support des roulements et réduit les coûts.

• Capacité de charge élevée : Hérite des avantages des engrenages hélicoïdaux : rapport de contact élevé (plus de dents en contact simultanément), transmission de puissance en douceur, faible bruit et capacité à transmettre un couple et une puissance plus élevés.

• Fonctionnement en douceur : Le processus d'engagement est un contact continu et progressif, ce qui se traduit par moins d'impact, moins de vibrations et un fonctionnement plus silencieux par rapport aux engrenages droits. Cela les rend idéaux pour les applications à grande vitesse et à usage intensif.

• Haute fiabilité : La structure monolithique (ou une avec une rainure centrale) d'un arbre d'engrenage en chevrons offre une excellente rigidité et évite les problèmes potentiels associés à la poussée axiale.

3. Paramètres techniques clés
La plupart des paramètres des engrenages en chevrons sont similaires à ceux des engrenages hélicoïdaux, mais avec une symétrie :

• Module : Le paramètre fondamental déterminant la taille des dents (le module normal est la valeur standard).

• Angle d'hélice (β) : Les angles d'hélice des deux côtés sont égaux en valeur mais opposés en sens (souvent notés β/β, par exemple, 30°/30°).

• Sens de l'hélice : Combine les hélices gauche et droite.

• Espace axial/Rainure centrale : Pour les conceptions avec un espace de fabrication, cette dimension est un paramètre important.

• Classe de précision : Classée selon les normes ISO ou AGMA, nécessitant généralement une grande précision.

Paramètres spécifiques pour l'arbre d'engrenage en chevrons :

• Type de construction : Solide (sans rainure centrale) ou avec une rainure centrale pour la fabrication.

• Matériau et traitement thermique : Souvent fabriqué à partir d'aciers alliés de haute qualité (par exemple, 42CrMo, 20CrNi2MoA) et soumis à des traitements thermiques profonds comme la cémentation et la trempe pour répondre aux exigences de charge extrêmes.

4. Applications
Les engrenages en chevrons sont principalement utilisés dans les applications critiques impliquant des charges extrêmement lourdes, des vitesses élevées et des exigences de fonctionnement en douceur :

• Systèmes de propulsion marine : Boîtes de vitesses (réducteurs) pour grands navires et bateaux (leur application la plus classique).

• Machines lourdes : Laminoirs, concasseurs miniers, grandes extrudeuses.

• Groupes électrogènes : Entraînements réducteurs pour turbines à gaz et turbines à vapeur.

• Pompes et compresseurs :Boîtes de vitesses multiplicatrices pour grands compresseurs et pompes centrifuges haute pression.