Comment Spécifier Engrenage à vis sans fin — La liste de contrôle complète de l'ingénieur

Commencez par la vitesse de votre moteur (n₁) et la vitesse de sortie requise (n₂). Le rapport i = n₁ ÷ n₂ est le paramètre de conception principal ; tout le reste en découle. Un moteur à 4 pôles tournant à 1 450 tr/min et entraînant un arbre devant tourner à 29 tr/min nécessite un rapport i = 50:1. Calculez toujours d’abord le rapport exact requis, puis sélectionnez le rapport standard le plus proche ou spécifiez un rapport personnalisé. Les rapports standard (10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 80, 100:1) peuvent ne pas correspondre exactement à vos besoins. Des rapports non standard sont disponibles avec une spécification semi-personnalisée de niveau 3, sans outillage supplémentaire. Le rapport d’engrenage détermine également la possibilité d’un autoblocage : pour les rapports élevés (≥ 30:1 avec une vis sans fin à un seul pas), l’autoblocage est généralement possible ; pour les rapports faibles, une vérification est nécessaire.

Le nombre de démarrages détermine simultanément deux propriétés : la capacité d'autoblocage et le rendement. Démarrage simple (z1=1) : angle d'hélice faible → autoblocage pour la plupart des rapports → rendement de 50 à 75 % (TP3T). Démarrage double (z1=2) : le rendement s'améliore (72 à 82 % TP3T) → autoblocage marginal. Démarrage quadruple (z1=4) : rendement de 83 à 90 % TP3T → autoblocage impossible. Spécifiez z1=1 lorsque le maintien de charge (autoblocage de sécurité) est requis, notamment pour les convoyeurs inclinés, les palans et les articulations de cobots. Vérifiez l'autoblocage à la température de fonctionnement maximale, et non à température ambiante : le coefficient de frottement diminue avec la température, ce qui peut empêcher l'autoblocage d'un système qui s'autobloque à 20 °C mais pas à 70 °C (température du carter).

Le module est sélectionné en fonction du couple de sortie requis, et non du rapport. La relation couple-module pour une roue en bronze à l'étain est la suivante : T₂_nominal ≈ 0,9 × m³ × z₂ × 120 MPa (valeur approximative pour ZCuSn10Pb1 à vitesse modérée). Pour un couple T₂ requis de 300 Nm à un rapport de 50:1 (z₂ = 50) : m³ ≥ 300 / (0,9 × 50 × 0,12) → m³ ≥ 55,6 → m ≥ 3,82 → sélectionner M4. Modules standard : M1, 1,25, 1,5, 2, 2,5, 3, 4, 5, 6, 8, 10. Les modules non standard (M3,5, M4,5, M7) nécessitent un outillage sur mesure de niveau 4. Choisissez toujours un module standard supérieur à la valeur minimale calculée afin de prévoir une marge de sécurité.

Couple calculé à partir de l'application : T₂ = F × r pour les mécanismes linéaires (F = force de charge, r = bras de levier), ou T₂ = P/ω pour les mécanismes rotatifs. Appliquer un coefficient de service : 1,0–1,25 pour une charge constante et régulière (ventilateurs, pompes) ; 1,5 pour des chocs modérés (convoyeurs démarrant en charge) ; 2,0–2,5 pour des chocs importants (manutention de matériaux avec risques de blocage, cycles marche/arrêt fréquents). Le couple nominal T₂_design = T₂_load × SF. Couple moteur à l'arbre de sortie ≠ couple nominal : T₂_motor = T_motor × i × η — la réduction de rendement signifie que le moteur doit fournir un couple d'entrée supérieur au couple de charge divisé par le rapport.

Une fois le module, le nombre de départs et le nombre de dents fixés, l'entraxe est déterminé : a = m(q + z₂)/2, où q est le quotient du diamètre (généralement compris entre 8 et 16, souvent choisi comme q = 12 ou q = 10). Pour un engrenage M4, q = 12 et z₂ = 50 : a = 4(12 + 50)/2 = 124 mm. L'entraxe n'est pas une variable libre. Le carter de la machine doit permettre d'accueillir l'entraxe calculé, dans la tolérance requise pour la classe de précision (généralement ±0,10 mm pour les engrenages standard et ±0,05 mm pour les engrenages de précision). La conception ou le choix du carter découle de l'entraxe ; il ne faut pas concevoir le carter avant d'y adapter le train d'engrenages.

L'alésage est usiné selon la tolérance H7 (alésage standard). Type d'ajustement : H7/k6 — ajustement de transition, démontable pour maintenance ; H7/n6 — ajustement serré léger, assemblage permanent standard pour applications moyennes ; H7/p6 — ajustement serré moyen, applications à fortes contraintes (nécessite une presse hydraulique ou un chauffage pour l'assemblage). Les diamètres d'alésage non standard (toute valeur, et pas seulement les valeurs du catalogue) sont disponibles en tant que commande personnalisée de niveau 2 avec un délai de 2 à 4 semaines et sans frais d'outillage. Spécifiez explicitement le diamètre d'alésage au 0,1 mm près et le type d'ajustement. Les arbres à vis sans fin duplex (jeu réglable) nécessitent un ajustement différent — ajustement avec jeu H7/g6 — pour permettre le réglage axial.

Les dimensions des rainures de clavette sont conformes à la norme DIN 6885A et dépendent du diamètre d'alésage. Alésage de 30 mm : clavette de 8 × 7 mm (8 mm de large × 7 mm de haut). Alésage de 50 mm : clavette de 14 × 9 mm. Veuillez préciser : (1) le standard de la rainure de clavette (norme DIN 6885A : métrique par défaut), (2) la tolérance de largeur de la rainure de clavette (JS9 pour un jeu normal ; P9 pour un ajustement serré), (3) la nécessité d'un trou pour vis de blocage. Si aucune rainure de clavette n'est requise, veuillez l'indiquer explicitement ; en l'absence d'instructions, une rainure de clavette sera usinée par défaut sur tous les alésages supérieurs à 10 mm. Si deux rainures de clavette sont nécessaires (espacées de 90° pour l'équilibrage ou la redondance), veuillez le préciser lors de la commande.

Le matériau de l'arbre détermine sa dureté et sa trempabilité ; celui de la roue détermine sa résistance à l'abrasion et sa solidité. Ces deux éléments sont indissociables : la combinaison optimale dépend de la classe de service et de l'environnement. D1 léger : C45 trempé par induction + ZCuSn10Pb1. D2 moyen : 40Cr trempé à cœur + ZCuSn10Pb1. D3 lourd : SCM415 cémenté + ZCuAl10Fe3. Agroalimentaire/marin : SS316 + SS316 ou SS316 + ZCuSn10Pb1. Indiquer uniquement la nuance d'acier de l'arbre (« J'ai besoin d'un arbre en 40Cr ») est insuffisant ; l'alliage de la roue doit également être spécifié. Un arbre en 40Cr associé à une roue en ZCuAl10Fe3 présente un différentiel de dureté insuffisant dans certaines conditions ; voir… guide de sélection des matériaux pour les règles d'appariement.

La classe de précision DIN spécifie la tolérance admissible sur l'écart de pas, l'écart de profil, l'erreur de pas et l'épaisseur des dents. DIN 12 : usage commercial (taille par fraise-mère uniquement, usage industriel général) ; DIN 9-10 : usage industriel standard (taille par fraise-mère + rectification de finition possible) ; DIN 7-8 : précision (filetage rectifié) ; DIN 5-6 : haute précision (rectification et rodage, pour les entraînements robotisés et de positionnement). Chaque classe plus stricte double approximativement le coût de fabrication. Spécifiez la classe minimale requise par votre application. Surdimensionner la classe DIN 6 pour un entraînement de convoyeur d'entrepôt engendre des coûts supplémentaires sans avantage opérationnel ; sous-dimensionner la classe DIN 9 pour un robot indexeur provoque des erreurs de positionnement. Indiquez la classe de précision requise ainsi que le type d'application afin que Korea Ever-Power puisse confirmer que la spécification est appropriée.

Le niveau de documentation doit correspondre aux exigences de votre système qualité. Fourniture standard : certificat de matériau (numéro de coulée traçable) + rapport d’inspection dimensionnelle CMM. Agroalimentaire/HACCP : ajouter un rapport de rugosité de surface (mesure Ra) + confirmation de compatibilité avec les lubrifiants NSF H1 + déclaration de zone HACCP. Secteur maritime/offshore : ajouter un certificat de test au brouillard salin ASTM B117 de 500 h. Dispositif médical (ISO 13485) : ajouter une référence de biocompatibilité ISO 10993-1 + un rapport de traitement thermique + un certificat d’essai en usine. OEM automobile (PPAP) : préciser le niveau PPAP (1, 2 ou 3). Les exigences documentaires ne peuvent pas toujours être satisfaites a posteriori après l’expédition d’une commande ; veuillez les indiquer lors de la passation de commande. Korea Ever-Power confirmera leur disponibilité avant d’accepter la commande.