Réducteurs à vis sans fin pour Machines d'emballage — Fiabilité, indexation et coût de l'erreur

Un train d'engrenages à vis sans fin correctement spécifié pour une utilisation standard sur une machine d'emballage (couple modéré, 2 à 3 équipes/jour, étanchéité IP65, lubrifiant non EP) devrait offrir une durée de vie de 3 à 5 ans avant remplacement. Si vous devez le remplacer tous les 6 mois, l'un des quatre problèmes suivants est presque certainement présent : (1) différence de dureté non conforme — la dureté de l'arbre est inférieure aux spécifications, généralement due à un arbre en acier C45 spécifié comme étant en acier 40Cr ; vérifiez la dureté de l'arbre avec un testeur Rockwell portable ; (2) contamination de l'huile par un lubrifiant contenant un additif EP — vérifiez la présence d'une teinte verte et de dépôts de sulfure de cuivre dans l'huile vidangée ; (3) contamination par l'eau de lavage due à une étanchéité insuffisante — vérifiez la présence d'un aspect blanchâtre dans l'huile (contamination par l'eau) ; (4) fonctionnement au-delà du couple nominal en raison d'un blocage ou d'un rapport de transmission inadapté à la charge réelle. Vidangez l'huile et inspectez-la lors de la prochaine panne afin d'identifier la cause première des dommages caractéristiques (abrasion, corrosion ou éraflures).

L'augmentation de la vitesse du moteur de 25% accroît la vitesse de l'arbre à vis sans fin de 25%, ce qui augmente la vitesse de glissement à l'engrènement de 25%. Ceci a deux conséquences : (1) le rendement peut s'améliorer légèrement (vitesse de glissement plus élevée → meilleure lubrification hydrodynamique → coefficient de frottement plus faible) ; et (2) plus important encore, le couple RMS à la roue à vis sans fin augmente si la charge du mécanisme d'emballage entraîné ne diminue pas proportionnellement. Si le couple du mécanisme d'emballage est constant (par exemple, un carrousel de remplissage), la roue à vis sans fin subit alors 25% cycles de charge supplémentaires par unité de temps, ce qui réduit sa durée de vie en fatigue d'environ 40% (la durée de vie en fatigue est inversement proportionnelle au cube de la fréquence de cycle pour la fatigue à grand nombre de cycles). Avant d'augmenter la vitesse, vérifiez la classe de service et la fréquence de cycle actuelles du train d'engrenages par rapport au nouveau point de fonctionnement. Si le train d'engrenages fonctionne actuellement à 60–70% de son couple nominal, une augmentation de vitesse de 25% peut être envisagée. Si le couple nominal dépasse 80%, une mise à niveau du module est conseillée.

L'indice IP65 est le minimum absolu ; il protège contre les jets d'eau basse pression quelle que soit leur direction, ce qui convient aux tuyaux de nettoyage standard à distance normale. Pour les machines d'emballage utilisant un nettoyage haute pression ou à la vapeur, l'indice IP67 est la spécification minimale requise. Dans les environnements d'emballage de produits alimentaires à mélange ouvert (produits laitiers, viande), où le corps de la machine est régulièrement soumis à un nettoyage équivalent à une immersion complète avec un détergent chaud et un désinfectant, l'indice IP69K est nécessaire. Il est important de noter que l'indice IP concerne le carter, et non le train d'engrenages. Le train d'engrenages lui-même (arbre, roue, clavette) doit être compatible avec le lubrifiant et l'environnement, mais l'indice IP est garanti par la conception du carter, du joint et de l'évent. Korea Ever-Power peut vous confirmer les spécifications du train d'engrenages et du joint (joints NBR ou FKM, type de lubrifiant) compatibles avec l'indice IP requis pour le carter.

Deux solutions : (1) Rapport de transmission unique avec variation de vitesse par variateur de fréquence — un seul train d’engrenages avec un rapport équivalent à 80 ou 60 tr/min, la vitesse du moteur étant ajustée par variateur de fréquence pour chaque produit. Cette solution convient si la plage de vitesse du variateur de fréquence ne descend pas en dessous de la vitesse de glissement minimale de l’arbre à vis sans fin pour une lubrification adéquate (généralement à éviter en dessous de 300–400 tr/min). (2) Deux roues dentées interchangeables — nombre de dents différent pour chaque rapport, même carter. Cette solution, qui implique un changement de format, offre des rapports de transmission précis aux points de fonctionnement optimaux du moteur. La seconde solution est préférable si le point de fonctionnement du moteur est important (rendement énergétique, marge de couple) ou si les limitations de la plage de fréquence du variateur de fréquence contraignent la solution (1). Korea Ever-Power peut fabriquer les deux variantes de roues dentées avec les mêmes spécifications d’alésage, de moyeu et de largeur de face pour une interchangeabilité directe dans le même carter.

À 200 mm de l'axe de la roue à vis sans fin, une précision linéaire de ±0,5 mm correspond à une précision angulaire de ±0,143° sur l'arbre. Pour une approche bidirectionnelle (l'applicateur d'étiquettes oscille), le jeu doit être inférieur à cette valeur ; en pratique, ≤ 0,1° (environ 0,08 mm pour une roue à vis sans fin de rayon primitif de 50 mm), marge comprise. Une roue à vis sans fin standard de précision DIN 8–DIN 9 avec un jeu de 0,05–0,10 mm est conforme ou proche de cette spécification ; acceptable à l'état neuf, mais susceptible de dépasser la spécification dans les 12 mois suivant la production. Pour une précision fiable de ±0,5 mm sur toute la durée de vie de la machine, il est recommandé d'utiliser une roue à vis sans fin duplex de précision DIN 7 avec un jeu initial quasi nul. La roue duplex permet un réétalonnage périodique à mesure que l'usure augmente le jeu, rétablissant ainsi la précision de positionnement des étiquettes sans remplacement de l'engrenage.

Commencez par les mesures : diamètre d'alésage (mesuré avec un micromètre d'intérieur, tolérance H7), dimensions de la rainure de clavette (largeur et profondeur selon la norme DIN 6885A), nombre de dents de la roue (comptez-les) et pas de vis sans fin (mesurez le pas d'un filet multiplié par le nombre de filets, ou demandez à Korea Ever-Power de le calculer à partir des dimensions de l'arbre). Le module peut généralement être déterminé à partir du nombre de dents de la roue et du diamètre primitif (diamètre primitif = module × nombre de dents). À partir du module et du nombre de dents, vous pouvez déterminer l'entraxe. Grâce à ces paramètres, Korea Ever-Power peut identifier la spécification standard correspondante ou confirmer une spécification personnalisée si l'engrenage n'était pas standard. Apportez l'ancien engrenage lors de toute inspection (ou envoyez des photos et des mesures) et nous identifierons la spécification et confirmerons sa disponibilité. La documentation du nouvel engrenage fournira alors la spécification du matériau qui était absente lors de l'achat initial.

Huile pour engrenages synthétique PAO certifiée NSF H1, de grade ISO VG, adaptée à la température de fonctionnement de votre carter (consultez le Guide de lubrification pour le choix de la viscosité en fonction de la température). Les lubrifiants NSF H1 sont formulés pour un contact alimentaire accidentel ; leur utilisation est approuvée lorsque de petites quantités peuvent entrer en contact avec des produits alimentaires. N’utilisez pas de lubrifiants NSF H2 (surfaces non destinées au contact alimentaire uniquement) dans les zones où un contact avec le produit est possible. Pour les machines d’emballage fonctionnant en zone HACCP 2 (zone d’éclaboussures, comme pour un entraînement situé près d’une station-service), la certification NSF H1 est obligatoire. En zone 3 (zone propre à température ambiante, sans contact avec le produit), une huile minérale ou PAO standard non EP est acceptable. La spécification du lubrifiant NSF H1 est documentée dans le dossier de documentation Korea Ever-Power relatif aux engrenages à vis sans fin en acier inoxydable 316 de qualité alimentaire, et est disponible en annexe pour les engrenages en acier allié standard commandés pour des applications d’emballage à proximité de produits alimentaires.

Les réducteurs à vis sans fin sont intrinsèquement plus silencieux que les engrenages cylindriques à denture droite, mais peuvent générer un bruit important dans certaines conditions. Principales mesures de réduction du bruit : (1) Vérifier la zone de contact : un contact ponctuel dû à un profil de fraise inadapté produit un bruit d’engrènement nettement supérieur à celui d’un contact linéaire (≥ 70%) ; demander une photo de la zone de contact du nouvel engrenage pour confirmer que ce point est pris en compte ; (2) Vérifier la viscosité du lubrifiant : une huile trop fluide (en raison d’une spécification de grade incorrecte ou d’une température du carter trop élevée) génère davantage de bruit de contact ; vérifier le grade d’huile en fonction de la température du carter ; (3) Vérifier le serrage : un carter d’engrenage à vis sans fin mal serré sur sa surface de montage agit comme un radiateur de bruit, amplifiant le bruit d’engrènement dans toute sa structure ; (4) Pour les applications à très faible charge (entraînements d’étiquetage, indexeurs petit format), envisager l’utilisation de roues dentées en nylon (PA66) : celles-ci réduisent le bruit d’engrènement de 8 à 12 dB(A) au prix d’une capacité de couple réduite.