Sélection d'accouplement à engrenages à tambour : types, désalignement, couple et applications

Prenons l'exemple d'un palan à grue de 250 kW qui commence à vibrer uniquement lorsque la charge est levée. L'accouplement à tambour est inspecté après quelques mois et l'usure des dents est concentrée sur un flanc. Le diagnostic courant n’est pas un seul composant défectueux ; il s'agit d'un décalage entre le couple catalogue, le désalignement réel et le film de graisse. Le moyen fiable de spécifier un accouplement à engrenages à tambour consiste à traiter le couple, le profil des dents, l'ajustement de l'arbre et la maintenance comme une logique de sélection complète.

À quoi sert un accouplement à tambour et pourquoi la dent couronnée est importante

Un accouplement à engrenages à tambour transmet le couple via un ensemble de dents externes couronnées sur chaque moyeu qui engrènent avec des dents internes dans un manchon. Le mot tambour fait référence à la forme incurvée des dents dans la direction axiale. Cette courbe permet au moyeu de se déplacer selon un petit décalage angulaire à l'intérieur du manchon sans forcer la pleine charge sur un bord de la dent.

Les accouplements à engrenages à dents droites sont toujours utilisés lorsque l'alignement est étroitement contrôlé et qu'une perte de mouvement minimale est requise. Dans les entraînements industriels lourds, le profil des dents du tambour est généralement le choix le plus sûr car il augmente la plage de désalignement angulaire utilisable et répartit la pression de contact sur une surface de dent plus large. La plupart des accouplements à engrenages à tambour standard tolèrent un désalignement angulaire d'environ 0,5 à 1,5 degrés, plus un nombre limité de déplacements parallèles et axiaux. Pour plus de détails sur la frontière entre les conceptions, notre comparaison des accouplements à engrenages à dents droites explique les différences pratiques.

Un accouplement à engrenages n'annule pas le désalignement ; il s'adapte au désalignement grâce à un glissement contrôlé entre les ensembles de dents. Si un décalage important est traité comme une condition de routine, la pression de contact et le taux d'usure augmentent rapidement. C'est pourquoi la forme de la dent couronnée, l'ajustement du manchon et le type de lubrification sont indissociables de la décision de sélection.

Sélectionnez par couple, vitesse et géométrie de l'arbre

Commencez par le devoir, pas seulement par le diamètre de l’arbre. Le couple nominal transmis par un entraînement direct peut être estimé comme T(Nm)=9550 x P(kW)/n(rpm). Pour un moteur de 200 kW à 980 tr/min, cela représente environ 1 950 Nm. Si la machine entraînée est soumise à des charges de choc, à des démarrages fréquents ou à des opérations d'inversion, multipliez cette valeur nominale par un facteur de service. Un point de départ est de 1,75 pour un choc modéré et de 2,5 ou plus pour un service de marche arrière intensif. La taille de l’accouplement doit être supérieure à ce couple ajusté.

Après le couple, vérifiez la plage d'alésage. Un accouplement peut respecter le couple nominal sur papier et néanmoins échouer prématurément si l'alésage du moyeu est proche de sa limite maximale avec une rainure de clavette sous-dimensionnée, ou si l'ajustement de l'arbre ne peut pas résister aux forces d'inversion. Le diamètre extérieur et la longueur du moyeu doivent également s'adapter à l'espace disponible autour de l'arbre.

Créez une courte liste de contrôle de sélection pour le service de conception :

1. Puissance du moteur ou du moteur et vitesse à pleine charge.
2. Cycle de service : démarrages, inversions ou freinages continus et fréquents.
3. Diamètres d'arbre, dimensions de rainure de clavette et limites de jeu de moyeu.
4. Espace disponible pour le diamètre extérieur de l'accouplement et pour le retrait du manchon lors de la maintenance.
5. Désalignement attendu dû à la dilatation thermique, au tassement de la base, aux jeux des roulements et aux charges des tuyaux.

Pour un entraînement moteur-réducteur horizontal standard, l'accouplement à engrenages à tambour GICL de base est généralement la première variante à vérifier.

Accouplement à engrenages à tambour GICL pour les entraînements horizontaux moteur-boîte de vitesses Cet accouplement robuste utilise des dents d'engrenage couronnées pour gérer les fonctionnements à basse vitesse et à couple élevé tout en compensant le désalignement axial, radial et angulaire. Il s'agit d'un premier choix pratique à évaluer pour les configurations d'entraînement horizontal standard. Voir le produit →

Le tableau des facteurs de service ci-dessous est une estimation de départ ; la valeur finale doit provenir de l'analyse du service et de la note du fabricant de l'accouplement.

Alignez l’installation et estimez le désalignement effectif

Les accouplements à engrenages à tambour tolèrent un désalignement, mais leur durée de vie dépend de la fréquence de glissement des dents et de la pression exercée au point de contact. Le désalignement angulaire crée un glissement entre les dents externes et internes ; le désalignement parallèle déplace le point de contact et ajoute une charge de flexion au manchon.

Dans une nouvelle installation, placez les arbres aussi près que possible du véritable alignement, puis montez l'accouplement. Le tassement des fondations, la croissance thermique dans le boîtier de la machine et la déflexion des roulements consommeront certaines des valeurs autorisées avant même le démarrage de l'accouplement. Laissez une marge, pas seulement un numéro de catalogue nominal.

Un accouplement à engrenages à tambour n'est pas un joint universel. Si la conception de la machine nécessite une articulation importante, un accouplement universel croisé ou un accouplement à membrane constitue une classe plus appropriée. Un accouplement à engrenages est le bon choix lorsque l'entraînement nécessite une connexion compacte et rigide en torsion avec un flottement contrôlé et une lubrification prévisible.

Lubrification et maintenance : là où les accouplements à engrenages à tambour s'usent

Étant donné qu'un accouplement à engrenages à tambour transmet le couple par contact dent coulissant, la graisse fait partie de la conception. La cavité dentaire doit être remplie d'une graisse extrême pression qui reste en place dans les conditions de fonctionnement et reste stable à la température de fonctionnement prévue. De nombreux entraînements standard utilisent une graisse NLGI de grade 1,5 ou 2 avec un épaississant synthétique ou au lithium. Les sites poussiéreux, les projections d'eau et les températures ambiantes élevées nécessitent une graisse offrant une meilleure résistance à l'eau et une meilleure protection EP.

Les intervalles de relubrification dépendent de la vitesse, de la température et des cycles de charge. Un accouplement à grande vitesse peut avoir besoin de graisse tous les quelques mois, tandis qu'une unité lourde et lente peut parfois fonctionner plus longtemps, mais le calendrier du fabricant constitue le point de départ. Si vous changez de type de graisse, purgez d'abord l'ancienne graisse ; les épaississants incompatibles peuvent durcir et restreindre le dégagement dentaire.

L'inspection doit inclure le motif d'usure sur les dents externes et internes. Même une usure sur toute la largeur des dents est saine. Une usure concentrée sur un bord indique que le désalignement réel est supérieur à la valeur de conception. Une graisse décolorée ou une pâte gris métallique dans la cavité dentaire indique généralement une surcharge, une relubrification insuffisante ou une perte du film de graisse.

Choisissez la bonne variante d'accouplement à tambour

Le terme accouplement à engrenages à tambour couvre une famille complète de constructions. Les versions les plus économiques sont destinées aux entraînements horizontaux moteur-réducteur avec accès normal pour l'alignement et le graissage. Lorsque la transmission comprend un frein, un arbre vertical ou un grand espace entre les machines, une variante spécialement conçue est un meilleur choix qu'un accouplement de base adapté sur site.

Sur les entraînements de levage ou de treuil où un frein à tambour fait déjà partie de la machine, un accouplement avec une roue de frein intégrée raccourcit la transmission et maintient la surface de freinage concentrique à l'arbre.

Accouplement WGZ avec roue de frein intégrée pour machines de levage Doté d'un engrenage couronné et d'un tambour de frein intégré, cet accouplement combine transmission de couple et freinage dans une unité compacte. Il convient aux entraînements de levage et de treuil où un ensemble de frein séparé compliquerait la transmission. Voir le produit →

Pour les arbres de pompe ou de mélangeur verticaux, vérifiez la conception de l'accouplement à engrenages du tambour vertical plutôt que de supposer que tout accouplement à engrenages peut être monté verticalement sans modifier la rétention de lubrification. Pour l'entretien de la pompe, un accouplement entretoise permet de retirer la pompe sans déplacer le moteur.

Accouplements à engrenages à tambour dans les applications industrielles

Les accouplements à engrenages à tambour apparaissent dans presque tous les trains d'arbres lourds où une connexion compacte et rigide en torsion est nécessaire. Dans l'acier et la métallurgie, ils relient les cages à pignons et les entraînements à tables à rouleaux où les pics de vibration et de couple sont fréquents. Dans les usines pétrochimiques et de production d'électricité, ils transmettent le couple via des pompes, des ventilateurs et des soufflantes dont l'alignement peut changer à mesure que les charges des canalisations se développent. Sur les installations marines, la facilité d'entretien et la résistance à la corrosion déterminent la conception. Dans le secteur minier, la poussière et l'eau rendent importantes une lubrification étanche et des surfaces dentaires robustes.

Les équipements de levage constituent un cas particulier car l'entraînement est court, inversé et souvent associé à un dispositif de freinage. Les accouplements à engrenages à tambour s'en chargent bien lorsque la variante correspond à la tâche de la grue. Étant donné que les grues ont des cycles de charge et des facteurs de sécurité spécifiques, la série d'accouplements à tambour de grue est dimensionnée de manière plus conservatrice. Le Aperçu des machines de levage et de construction donne un point de départ utile pour ces applications ; pour un entraînement de grue compact avec option de freinage intégrée, l'accouplement à tambour à couronne de type DC est un choix typique.

Accouplement de tambour à engrenages couronnés CC pour systèmes de levage par grue Conçu spécifiquement pour coupler les réducteurs aux tambours dans les applications de levage, cet accouplement gère des charges radiales et un couple élevés avec un roulement sphérique à alignement automatique. Il s'agit d'un choix typique pour les entraînements de grues compactes avec options de freinage intégrées. Voir le produit →

Liste de contrôle de sélection finale

La décision finale doit être prise à partir d’un tableau des tailles avec les données de service réelles devant vous. Les erreurs courantes consistent à utiliser le diamètre de l'arbre comme seule entrée de dimensionnement, à ignorer les conditions de couple bloqué ou de calage et à s'attendre à une capacité de désalignement supérieure à celle que l'accouplement peut fournir sans usure accélérée.

• Utilisez le couple ajusté avec le facteur de service correct.
• Vérifiez que le diamètre de l'arbre et la rainure de clavette se situent dans la plage du catalogue.
• Choisissez la variante de construction qui correspond aux exigences en matière de frein, d'entretoise, de verticalité ou de grue.
• Définissez la cible d'alignement pour l'installation et créez un enregistrement d'alignement final.
• Établissez un programme de relubrification et incluez l’état des dents dans la liste de contrôle d’inspection.

Un accouplement à engrenages à tambour peut offrir une longue durée de vie s'il est sélectionné pour le service réel, lubrifié en tant que composant mécanique chargé et protégé contre un désalignement excessif de l'installation. Cette combinaison est ce qui transforme un composant standard en un élément fiable d'une chaîne de production.