reducteur de vitesse.doc
Post on 01-Dec-2015
329 Views
Preview:
TRANSCRIPT
A Monsieur Chokri BOURAOUI
Qui nous a guidé dans la réalisation de ce travail, qu’il trouve ici l’expression de notre reconnaissance et notre gratitude pour l’aide qu’il nous a accordé et les conseils qu’ils nous a prodigué.
Nous l’assurons de notre profond respect.
A Monsieur Chokri BOURAOUI
Qui nous a guidé dans la réalisation de ce travail, qu’il trouve ici l’expression de notre reconnaissance et notre gratitude pour l’aide qu’il nous a accordé et les conseils qu’ils nous a prodigué.
Nous l’assurons de notre profond respect.
Réducteur de vitesse
Département Génie mécanique
1
Réducteur de vitesse
Tables des matières
Cahier de charge fonctionnel……………………………………………………………………………….…
3
Département Génie mécanique
2
Réducteur de vitesse
Cahier de charge fonctionnel :
Puissance à transmettre: P = 63 KW.
Vitesse d’entrée du moteur : We =2100tr/mn.
Vitesse du sortie du moteur: Ws =700tr/mn.
Géométrie imposée : réducteur de vitesse à train d’engrenage à axes
parallèles.
Matériau utilisé : Acier.
Pour que le rendement d’un réducteur soit correcte certains critères
devraient être pris en considération :
1. conserver la puissance mécanique d’entrée.
2. adapter les caractéristiques de l’organe moteur à celles de l’organe
récepteur.
3. protéger l’organe moteur contre le disfonctionnement de l’organe
récepteur.
4. se synchroniser avec les éléments environnant.
5. économiser sur le coût et dans l’utilisation.
6. avoir une durée de vie appréciable.
Département Génie mécanique
3
Réducteur de vitesse
I - Introduction :
Importance d’un réducteur de vitesse
Dans le but d’adapter la vitesse et le couple des moteurs électriques
à celles des machines entraînées, on utilise un réducteur de vitesse qui
diminue la fréquence de rotation du moteur et augmente simultanément
le couple disponible.
Différents types de transmissions mécaniques existent parmi
lesquelles les poulies et courroies, les roues dentées et chaînes, les roues
de fixations et les engrenages.
Ces derniers résistant et permettant une très grande transmission de
puissance par unité de masse constituent la solution la plus répondue.
Département Génie mécanique
4
Réducteur de vitesse
II- Différents types d’engrenages :
. Composition du réducteur de vitesse à engrenage :
L’ensemble de base qui compose un réducteur de vitesse
élémentaire à engrenage est formé par :
. Un pignon (petite roue).
. Une roue dentée (grande roue, une crémaillère ou une couronne).
. Un carter (arbre).
Suivant la géométrie des axes on distingue :
. Engrenages cylindriques ou hélicoϊdaux :
Ce type de réducteur est doté
d'une bonne efficacité située entre 92 et
98 %, offre un grand choixde réductions
de vitesse et économique.
Engrenage cylindrique extérieur (axes parallèles) :
Engrenage cylindrique intérieur(axes parallèles) :
Département Génie mécanique
d1
a
d2
5
a : entraxe de l’engrenage.d1 : diamètre de la première roue.d2 : diamètre du pignon.
Réducteur de vitesse
.Engrenages coniques (axes concourants) :
.Engrenage spatial (roue et vis sans fin) :
Ce type d’engrenage est silencieux,
compact et absorbe bien les chocs, cependant
génère beaucoup de chaleur(pouvant
augmenter la température jusqu’à plus de 40°
C).Dépendamment de la réduction, son
efficacité peut se situer entre 50 et 90 %,c’est
pour cette raison qu’il est peu utilisable.
Département Génie mécanique
d1
6
O
A2
d2
d1
A1A1 et A2 sont perpendiculaires et concourants en
a
d2
A2
A1 et A2 sont perpendiculaires et non concourants
a : entraxe de l’engrenage.d1 : diamètre de la première roue.d2 : diamètre du pignon.
A1
Réducteur de vitesse
.Engrenages planétaires :
Ce type de réducteur prend son nom des 3 engrenages qui tournent
autour d'un engrenage central . Doté d’une très bonne résistance aux
surcharges et le type d'engrenage est aussi très efficace. Son
désavantage est qu'il est peu utilisé dans le domaine industriel.
.Engrenages cycloïdaux :
Dans ce genre de réducteurs, on n'utilise
aucune dent pour obtenir une réduction de
vitesse, mais plutôt un système de cames. Ils
sont peu disponibles sur le marché, pourtant c’est
un mécanisme qui peut très bien supporter les
chocs que peuvent générer certains
équipements, car aucune dent ne peut casser en
cisaillement.
III- Modes de fabrication des différents réducteurs de vitesse :
. Réducteurs à engrenages cylindriques :
- Carcasse en alliage d’aluminium : pour des applications où l’on
demande une sécurité élevée en présence des opérations uniformes.
- Carcasse en fonte pour des applications industrielles où l’on
demande une sûreté élevée en présence de services lourds avec
surcharges élevées.
Département Génie mécanique
7
Réducteur de vitesse
. Réducteurs à axes orthogonaux :
Peuvent être fabriqués soit par carcasse en aluminium soit en fonte ;
la première est la plus intéressante surtout quand on a besoin d’un
excellent rendement et une durée de vie importante.
. Réducteurs à vis sans fin :
Carter fabriqué en fonte ou en aluminium.
IV- L’irréversibilité d’un réducteur :
Lorsqu’un couple est exercé sur la sortie et que l’entrée ne bouge
pas, on considère que le réducteur est irréversible. Cependant il ne fait
pas amalgamer entre rotation dans un même sens et irréversibilité car un
tel réducteur peut tourner dans les deux sens de l’entrée et la sortie .Seuls
les réducteurs à vis sans fin ont cette propriété.
Bien que la majorité des réducteurs sont réversibles , on ne peut pas
les utiliser en tant que multiplicateurs de vitesse car cela peut céer des
contraintes internes qui les endommagerons irrémédiablement.
V- Rendement d’un réducteur de vitesse :
On considère une chaîne cinématique constituée des arbres (S1),(S2)
et(S3) dans leurs mouvements par rapport au bâti (S0).
Un moteur exerce un couple Ce sur l’arbre d’entrée (S1) du
mécanisme animé d’une vitesse de rotation par rapport au bâti(S0).
Département Génie mécanique
8
Réducteur de vitesse
La puissance d’entrée du mécanisme est Pentée= Ce. .
Un récepteur exerce un couple Cs sur l’arbre de sortie (S3), animé
d’une vitesse de rotation par rapport au bâti.
La puissance de sortie est Psortie =Cs.
On suppose que : Pentrée= Preçue
Psortie= Pdonnée
Le rendement est égal :
La puissance dissipée par frottement dans des liaisons :
Réducteur élémentaireRendement d’un réducteur
élémentaireEngrenage cylindrique- à contact extérieur ou intérieur- à axes parallèles- à denture droite ou hélicoïdale
0,96 à 0,98
Engrenage conique- à axes perpendiculaires.- à denture droite pyramidale- à denture hélicoïdale
0,95 à 0,98
Système Roue et vitesse sans fin 0,5 à 0,95
Département Génie mécanique
9
Réducteur de vitesse
VI- Etude cinématique :.Rapport de réduction :
Pour un réducteur de vitesse à trains d’engrenages parallèles :
Les réducteurs à axes parallèles transmettent de fortes puissances,
réversibles et leurs rapport de réduction est donné par la formule de
WILLIS :
Dans notre cas r=
Département Génie mécanique
S0
S0
S0
A
C
B
D
10
Le réducteur est formé de deux sous réducteurs élémentaires R1 ET R2:Le rapport de réduction de Ri est :
K1=-
K2=
Le rapport de réduction totale est :
K12=
S0
Réducteur de vitesse
.Caractéristiques géométriques des roues dentées :
Les roues d’entrée : Rayons primitifs des roues :r2= 97mmr’2= 35mm
Module :Deux roues dentées conjuguées doivent avoir un même
pas circonférentiel par conséquent un même module.Les modules sont normalisés ,dans notre cas on prendra
m=4. Hauteur de la dent :h=ha+hb=2,25m.donc h=9mm.
Pas :P=m .donc P=12,5mm.
Largeur de la dent :L=km avec k :coefficient qui dépend de la qualité de guidage, de l’encombrement et de la destination de l’appareil(appareil de levage, machines outils…).on prend k=8.
L=32mm
le nombre de dents Z=D /m, avec D:le diamètre de la roue.Z2=34dents.Z’2=18dents.
Les roues de sortie : Les rayons primitifs :r1= 28mm.r’1= 32mm.
Le nombre de dents :En prenant le même module , on aura Z1=14dents. Z’1=16dents
Département Génie mécanique
11
Réducteur de vitesse
V-Calcul RDM :
r1 28mmr2 97mma 57mma’ 41mmd 15mml 137mm
.Ordre d’hyperstatisme :
Le nombre d’inconnues statiques de liaisons : ns= 6 (Ay ,Az , RE , Cy , Cz, Ft) .
Département Génie mécanique
Fy’’
Cz
Fz
FyF’Z
CX
CYAy
Az
a d
RE
.
r2
r1
l
12
x
y
a’
moteur
Réducteur de vitesse
Cx étant considérée nulle a cause de la présence d’un roulement au niveau du point C.Donc h =ns-6 = 0 Le problème est isostatique.
En appliquant le principe fondamental de la statique au point C :
On a :Fr’ : force radiale du premier engrenage.Fr : force radiale du deuxième engrenage.Ft’ : force tangentielle du premier engrenage.Ft : force tangentielle du deuxième engrenage.
De même : On obtient :
Département Génie mécanique
13
Réducteur de vitesse
On obtient le système suivant :
A partir duquel on obtient :
Par application numérique,on obtient :
Département Génie mécanique
14
3
1
2
4
6
5
Réducteur de vitesse
. Calcul des efforts intérieurs :
. Pour :
Le torseur au point M s’écrit :
. Pour :Le torseur au point M s’écrit :
. Pour :
Département Génie mécanique
15
Ay
.M(x
Az
Ay
FZ
Az.
Fy
Réducteur de vitesse
Le torseur au point M s’écrit :
. Pour :Le torseur au point M s’écrit :
et RE = 0 N
.Diagrammes des sollicitations :
Département Génie mécanique
Ft’.
Fy’Az
M(x) .Re
180,2
-112,5
570
x
16
Ty
Réducteur de vitesse
Département Génie mécanique
-10,2
x
-46,4
-309,2
x
x
17
Tz
9
1566,6
495 ,5
-117,4
-28,2
Réducteur de vitesse
Département Génie mécanique
fx
18
-30
Réducteur de vitesse
.Diamètre de l’arbre :
. Contrainte nominale : La répartition des contraintes dans une section droite est définie par un tenseur de la forme suivante :
Avec :
et
.Modélisation du solide :
On a :
Département Génie mécanique
19
zoneI :l’arbre est une poutre idéale
ZoneII :Présence de clavette
Réducteur de vitesse
. Zone I :
A partir de la formule de Von Mises :
Par application numérique on obtient :
. Zone II : Kt : coefficient de concentration de contraintes : KT=5,4
Par application numérique on obtient :
Département Génie mécanique
20
.Dimensions de la clavette :
Réducteur de vitesse
Département Génie mécanique
d > 35mm
a 12mm
b 8mm
r 0,4 mm
J d-5mm
k d-3,8 mm
Forme A
a
j
b
k
r
d
l
2
a
21
Réducteur de vitesse
Département Génie mécanique
22
Réducteur de vitesse
Département Génie mécanique
23
Réducteur de vitesse
Département Génie mécanique
24
top related