Surveillance de l'état des réducteurs Cyclone

Que vous envisagiez d'utiliser un réducteur cycloïdal chez vous, au bureau ou dans votre garage, assurez-vous qu'il soit fabriqué avec des matériaux de qualité. Vérifiez également sa conception afin qu'il ne soit pas endommagé par les vibrations.

Réducteurs planétaires

Comparés aux réducteurs cycloïdaux, les réducteurs planétaires sont plus légers et plus compacts, mais ils sont moins précis et moins robustes. Ils conviennent mieux aux applications exigeant un couple ou une vitesse élevés, et sont donc fréquemment utilisés en robotique. Cependant, les réducteurs cycloïdaux restent plus performants pour certaines applications, notamment celles soumises à des chocs.
De nombreux facteurs influent sur les performances des réducteurs lors de leur fabrication. Parmi eux, le nombre de dents. Dans le cas des réducteurs planétaires, ce nombre augmente avec le nombre de planètes. À l'inverse, dans les réducteurs cycloïdaux, le nombre de dents est réduit, ce qui permet d'obtenir des rapports de transmission plus élevés. Ces réducteurs présentent également un couple de démarrage plus faible, ce qui facilite leur utilisation.
Un réducteur cycloïdal se compose de trois parties principales : la couronne, le pignon solaire et l’arbre d’entrée. La couronne est fixe, tandis que le pignon solaire transmet la rotation aux satellites. L’arbre d’entrée transmet le mouvement au pignon solaire, qui le transmet à son tour à l’arbre de sortie. L’arbre de sortie possède un couple supérieur à celui de l’arbre d’entrée.
Les engrenages cycloïdes présentent une meilleure rigidité en torsion, une usure moindre et une contrainte de contact hertzienne réduite. Cependant, ils sont également plus volumineux et nécessitent une fabrication de haute précision. Leur fabrication peut s'avérer plus complexe que celle des engrenages à développante, qui requièrent une grande précision.
Les engrenages cycloïdes offrent des rapports de transmission jusqu'à 300:1, et ce, dans un format compact. Ils présentent également une usure et un frottement réduits, ce qui les rend idéaux pour les applications exigeant un rapport de transmission élevé.
Les réducteurs cycloïdaux sont généralement équipés d'un jeu angulaire d'environ une minute. Ce jeu assure la précision et le contrôle nécessaires à un mouvement précis. Ils offrent également une faible usure et une bonne résistance aux chocs.
Les réducteurs planétaires existent en versions à un ou deux étages, leur longueur augmentant avec le nombre d'étages. Outre les deux étages, ils peuvent être équipés d'un palier de sortie optionnel, qui nécessite de l'espace de montage. Dans certaines applications, un troisième étage est également disponible.

Engrenages à développante

De manière générale, les engrenages à développante sont plus complexes à fabriquer que les engrenages cycloïdaux. Par exemple, le profil d'une dent d'engrenage à développante présente une seule courbe, tandis que celui d'une dent d'engrenage cycloïdal en présente deux. De plus, la courbe en développante n'est pas inscrite dans le cercle de base.
La courbe en développante est un élément essentiel d'une dent d'engrenage et influence considérablement la qualité de l'engrènement. De nombreux travaux ont été consacrés à ce sujet, principalement axés sur les principes de fonctionnement. Par ailleurs, la caractéristique principale de la transmission cycloïdale à double enveloppe réside dans ses deux lignes de contact entre les paires de dents en prise.
Les engrenages cycloïdes sont plus puissants, moins bruyants et ont une durée de vie supérieure aux engrenages à développante. Leur fabrication nécessite également moins d'opérations. Cependant, ils sont plus coûteux. Les engrenages à développante sont plus couramment utilisés pour les mouvements linéaires, tandis que les engrenages cycloïdes sont utilisés pour les mouvements rotatifs.
Bien que les engrenages cycloïdes soient plus sophistiqués, les engrenages à développante offrent une qualité supérieure et un rendu esthétique plus agréable. Les engrenages cycloïdes sont utilisés dans diverses applications industrielles, notamment les pompes et les compresseurs. Ils sont également très répandus dans l'horlogerie. Cependant, les engrenages à développante n'ont pas encore supplanté les engrenages cycloïdes dans ce secteur.
Le disque cycloïde possède plusieurs ergots sur son pourtour, tandis que la denture en développante présente une seule courbe. De plus, les engrenages cycloïdes sont plus robustes et fiables. Les engrenages en développante, quant à eux, utilisent une crémaillère moins coûteuse et des dents en développante moins onéreuses.
La précision de transmission du disque cycloïdal est d'environ 98,51°TP3T, tandis que celle de la couronne dentée est d'environ 961°TP3T. La vitesse de rotation du disque cycloïdal est de 3 rad/s. Une légère variation de l'entraxe n'affecte pas la précision de transmission. En revanche, les fluctuations de la vitesse de rotation peuvent l'affecter.
Les engrenages cycloïdes possèdent également une vitesse de rotation du disque d'engrenage cycloïde. Ce disque comporte N lobes. Cependant, la précision de transmission de l'engrenage cycloïde n'est pas encore parfaite. Ceci est dû aux grands angles de rotation entre les lobes. Cela rend également sa fabrication difficile.

Vibrations

Cet article présente une nouvelle approche de surveillance de l'état des réducteurs cycloïdaux, basée sur des techniques modernes de diagnostic vibratoire et des méthodes d'analyse de données. Cette approche vise à identifier la cause première des défaillances et propose une méthode unifiée aux concepteurs d'engrenages.
Un réducteur cycloïdal est un réducteur de haute précision utilisé dans les machines industrielles. Son rapport de réduction élevé exige une vitesse d'entrée très importante. Les engrenages cycloïdaux offrent une grande précision, mais sont sensibles aux vibrations. Cet article décrit le fonctionnement d'un réducteur cycloïdal et la méthode de mesure des vibrations. Il présente également son application à la détection de défauts.
Ce réducteur est utilisé dans les positionneurs, les robots multi-axes et les machines lourdes. Ses principales caractéristiques sont sa haute précision, sa capacité de surcharge et son rapport de réduction élevé.
Il existe peu de documentation sur les vibrations et la surveillance de l'état des réducteurs cycloïdaux. Les auteurs décrivent leur approche du problème, à l'aide d'un réducteur cycloïdal et d'un banc d'essai. Leur approche consiste à mesurer la fréquence du réducteur pour différentes vitesses d'entrée.
Les résultats montrent une nette distinction entre les états sains et endommagés. Les défauts apparaissent dans les basses fréquences. Leur détection est possible grâce au binning, qui dispense de l'utilisation d'un tachymètre. De plus, le binning est combiné à l'analyse en composantes principales pour déterminer l'état de la boîte de vitesses.
Cette méthode est comparée aux techniques traditionnelles. De plus, les résultats montrent comment le regroupement par catégories peut être utilisé pour calculer les fréquences de défauts des roulements. Il est également utilisé pour déterminer les fréquences des composants.
Les signaux provenant du banc d'essai sont acquis à l'aide de quatre capteurs. Ces capteurs sont des accéléromètres de sensibilité moyenne (100 mV/g). Les signaux sont ensuite traités par différentes techniques de traitement du signal. Les résultats montrent que les signaux de vibration sont corrélés au mouvement interne de la boîte de vitesses. Cette information est utilisée pour identifier la fréquence interne de la transmission.
L'analyse fréquentielle des signaux de vibration est réalisée en conditions cyclostationnaires et non cyclostationnaires. Les signaux sont ensuite analysés afin de déterminer l'amplitude de la fréquence d'engrènement.

Conception

Grâce à des réducteurs de précision, les servomoteurs peuvent désormais contrôler des charges importantes à grande vitesse. Contrairement aux systèmes d'indexage à cames, les engrenages cycloïdaux offrent un positionnement extrêmement précis et un couple élevé. Ils présentent également une excellente rigidité en torsion et une grande capacité d'absorption des chocs.
Les engrenages cycloïdaux sont spécialement conçus pour minimiser les vibrations à haut régime. Contrairement aux engrenages à développante, ils ne sont pas empilés, ce qui réduit le frottement et les forces exercées sur chaque dent. De plus, les engrenages cycloïdaux présentent une contrainte de contact hertzienne plus faible.
Les engrenages cycloïdes sont fréquemment utilisés dans les robots multiaxes pour les positionneurs. Ils offrent des rapports de transmission jusqu'à 300:1 dans un format compact. On les retrouve également dans les articulations primaires des machines lourdes. Cependant, leur fabrication exige une extrême précision et s'avère plus complexe que celle des engrenages à développante.
Un réducteur cycloïdal est un type de réducteur planétaire. Les engrenages cycloïdaux sont spécialement conçus pour les rapports de réduction élevés. Ils permettent également d'obtenir un rapport de réduction important en un seul étage. On les utilise de plus en plus dans les premières liaisons des machines lourdes et ils se généralisent également en robotique.
Pour obtenir un rapport de réduction important, la vitesse d'entrée de l'engrenage doit être très élevée. Généralement, elle se situe entre 500 et 4 500 tr/min. Toutefois, dans certains cas, elle peut être inférieure.
Une cycloïde est formée par le roulement d'un cercle de roulement sur un cercle de base. Le rapport entre le diamètre du cercle de roulement et celui du cercle de base détermine la forme de la cycloïde. Une hypocycloïde est formée par un roulement principalement à l'intérieur du cercle de base, tandis qu'une épicycloïde est formée par un roulement principalement à l'extérieur du cercle de base.
Les engrenages cycloïdes présentent un jeu angulaire très faible, ce qui minimise les forces exercées sur chaque dent. Ils offrent également une bonne rigidité en torsion, un faible frottement et une excellente résistance aux chocs. Enfin, ils garantissent une précision de positionnement optimale.
Le réducteur cycloïdal a été conçu et réalisé à l'Université de Radom. Sa conception repose sur trois engrenages cycloïdaux différents. La première paire présente un profil extérieur aux dimensions nominales, tandis que la seconde paire présente un profil inférieur à la tolérance. La plaque de charge comporte des trous taraudés disposés à 15 mm du centre.

Édité par CX le 1er juin 2023