Réduction du bruit des engrenages en plastique.
19 mai 2020
Il y a dix ans, la plupart des producteurs d’engrenages ne considérait même pas le plastique comme une option, en particulier dans les applications à haute puissance. Les énormes progrès de la recherche de technopolymères appliqués dans divers secteurs et les avantages indéniables garantis par les engrenages en plastique par rapport aux engrenages en métal, ont entraîné un retournement de la tendance dans le choix du matériau pour produire des engrenages. Les avantages sont nombreux, mais nous nous arrêterons dans cette news sur le caractère silencieux des engrenages en plastique.
Par rapport au métal, les engrenages en plastique sont beaucoup plus silencieux parce que leurs dents réussissent à se déformer, en compensant les défauts d'alignement éventuels dans la rotation. De plus, ils ont la capacité d'absorber les vibrations. Cela est dû à la nature intrinsèque des technopolymères et du plastique en général, qui permet d'atténuer le bruit et d'abattre la transmission des vibrations.
Principales causes des émissions sonores des engrenages.
Étudions plus en profondeur quelles sont les causes potentielles du bruit des engrenages :
- Erreurs d'engrènement : l'absence de continuité de transmission dans une paire de roues dentées, c'est-à-dire l'absence de la condition pour que deux dents en prise ne se séparent pas complètement avant que deux autres dents aient commencé l'engrènement, augmente le bruit des engrenages.
- Erreurs du profil : il s'agit d'erreurs de développante, c'est-à-dire la différence du profil réel de la denture par rapport au profil théorique qui peut entraîner une augmentation du bruit des engrenages.
- Interférences : elles sont le résultat du contact entre la tête d'un engrenage et le fond d'un autre, ce qui entraîne une augmentation considérable du bruit.
- Finition superficielle : la rugosité doit être minime car les irrégularités sur deux surfaces d'accouplement qui se superposent génèrent du bruit.
Comment rendre les engrenages en plastique encore plus silencieux : Stagnoli a la réponse.
Aujourd'hui le défi est de rendre les engrenages en plastique encore plus silencieux. La clé pour avoir des engrenages en technopolymère encore plus silencieux, c'est le design, c'est-à-dire adopter une approche attentive à la réduction du bruit dès les premières phases de la conception. Stagnoli est le leader dans ce domaine grâce au savoir-faire acquis au cours des ans, aux instruments de conception utilisés et aux nombreux cours de formation auxquels participent ses techniciens. À ce propos, dans un cours récent, nous avons discuté sur des aspects fondamentaux qui concernent la réduction du bruit des engrenages en plastique : continuité d'engrènement, recouvrement spécifique et glissement spécifique. Pour clarifier ces concepts, l'image ci-dessous peut être utile.
Fig.1 Recouvrement spécifique et glissement spécifique
En général, dans une condition donnée de départ, pour réduire le bruit des engrenages en plastique, il faut :
- garantir une continuité de transmission ; les dents en prise doivent se séparer progressivement et, de la même manière, les dents suivantes doivent commencer l'engrènement de manière progressive. Ainsi, la transmission du mouvement résulte silencieuse, régulière, sans chocs ni vibrations ;
- augmenter le recouvrement spécifique, autrement dit augmenter le nombre moyen de dents contact pendant la rotation ; cela favorise une répartition des forces de contact plus homogène ;
- diminuer le glissement spécifique qui tient compte des forces de frottement développées pendant l'engrènement.
Mais au-delà de la conception pure, Stagnoli, sur la base aussi de l'expérience acquise grâce à l'étude constante de la littérature existante, fournit des conseils précieux pour réduire le bruit des engrenages dans la pratique, en se focalisant sur les matériaux et sur les meilleurs types d'accouplement.
Fig.2 Pression sonore en fonction du couple
Les graphiques relatifs à l'image 2 sont tirés de l'article scientifique Acoustic Emissions from Polymeric Gears de K D Dearn* et D Walton. Ils montrent le niveau de pression sonore (SPL) en dB en fonction du couple dans deux tests à vitesse de rotation différente de trois paires différentes d'engrenages produits avec trois matériaux différents (POM, PA et PA+30%FV+15%PTFE). À part l'accouplement en POM, les niveaux d'émissions sonores ne changent pas même lorsque le couple change. Le PA chargé en fibre de verre et le PTFE est l'accouplement le plus silencieux à toutes les vitesses et avec tous les couples testés. Les conclusions tirées dans cet article sont les suivantes:
- de tous les matériaux testés, l'accouplement POM avec POM est la combinaison la plus bruyante. Par rapport aux autres matériaux, le POM est plus sensible aux variations de couple;
- la paire d'engrenages en matériau composite PA chargé en fibre de verre et PTFE est non seulement indifférente au couple mais c'est qui garantit les émissions sonores les plus basses;
- tous les accouplements des matières plastiques avec l'acier produisent de faibles émissions sonores des engrenages;
- la paire d'engrenages en POM en présence de lubrification fournit un niveau de bruit faible;
- la paire d'engrenages POM/acier ne présente pas de différences substantielles qu'il y ait une lubrification ou pas.
L'article fait aussi référence à la rugosité et donc à la finition superficielle comme l'une des causes du bruit des engrenages.
À ce propos, nous vous invitons à lire l'article et à nous Contacter si vous souhaitez consulter nos techniciens pour concevoir ou optimiser les engrenages en plastique qui améliorent le caractère silencieux de vos machines.
