Les défis courants dans la conception structurelle des réducteurs incluent le contrôle de la force axiale, la gestion de la déformation thermique, l'équilibre entre la capacité portante et le volume, les exigences élevées de précision d'assemblage et la fiabilité de la lubrification et de l'étanchéité. Ces défis affectent directement la stabilité, la durée de vie et l’efficacité opérationnelle des équipements.
1. Problème de contrôle de la force des axes
Dans des conditions de travail à grande vitesse, le réducteur à engrenages hélicoïdaux générera une force axiale importante en raison de l'angle d'hélice, ce qui entraînera :
(1) À mesure que la charge du roulement augmente, des roulements à contact angulaire ou à rouleaux coniques doivent être utilisés et une force de précharge doit être appliquée ;
(2) Le risque de mouvement axial augmente, affectant la précision du positionnement ;
(3) L'accumulation de chaleur de friction s'accélère, raccourcissant la durée de vie de la graisse et des roulements ;
(4) La force axiale est transmise à l'extrémité du servomoteur, ce qui peut provoquer une défaillance précoce des roulements du moteur.
Afin de résoudre ce problème, certains fabricants adoptent une conception hétérogène « engrenage droit à grande vitesse + engrenage hélicoïdal à basse vitesse », utilisant des engrenages droits dans l'étage d'entrée pour éliminer la source de force axiale et améliorer la stabilité du système.
2. Contrôle de la déformation thermique et de l'échauffement
La chaleur de friction est importante lors d’un fonctionnement à grande vitesse. Si la dissipation thermique est mauvaise, cela entraînera :
(1) À mesure que la température de l'huile augmente, les performances de lubrification diminuent et accélèrent l'usure des composants ;
(2) La dilatation thermique de la boîte et de l'engrenage est inégale, provoquant un désalignement de l'engrènement, une augmentation du bruit et même un blocage ;
(3) Les températures élevées à long terme réduisent la résistance du matériau et sa durée de vie.
Les solutions incluent l'optimisation de la structure de dissipation thermique du boîtier (comme l'ajout d'ailettes de guidage), l'utilisation de lubrifiants synthétiques haute température (comme l'huile Flender HT), etc.
3. La contradiction entre capacité portante et compacité structurelle
(1) Des exigences de charge élevées entraînent une augmentation du module d'engrenage, de la largeur des dents et de la taille du roulement, mais en raison de l'espace d'installation, un compromis doit être fait entre volume et résistance ;
(2) Bien que le réducteur RV ait une forte capacité de charge et une haute précision, il présente des problèmes de grande taille et de coût élevé en raison de sa structure complexe et de ses nombreuses pièces accessoires ;
(3) L'orientation de l'optimisation est de parvenir à une réduction de poids et à une amélioration de l'efficacité grâce à la mise à niveau des matériaux (comme la carburation et la trempe de l'acier allié) et à l'allègement structurel (comme la conception modulaire, l'élimination des épaisseurs de paroi redondantes).
4. Exigences élevées de précision de fabrication et d’assemblage
(1) Une conception déraisonnable des paramètres d'engrènement des engrenages (module, nombre de dents, angle de pression, modification) entraînera une concentration de contraintes, une transmission instable et un bruit fort ;
(2) Si la boîte n'est pas recuite ou vieillie, des contraintes internes subsisteront, une déformation se produira pendant le fonctionnement et une fuite ou une charge déséquilibrée se produira ;
(3) La chaîne de dimension axiale, le jeu des roulements et la phase de l'engrenage doivent être strictement contrôlés lors de l'assemblage, sinon une défaillance précoce pourrait survenir.
5. Fiabilité de la lubrification et de l’étanchéité
(1) L'absence de trous de ventilation ou un blocage entraîneront une augmentation de la pression à l'intérieur de la machine, forçant l'huile lubrifiante à s'échapper des espaces ;
(2) Si le couvercle du trou d'inspection est trop fin et que la surface du joint est inégale, cela provoquera également une fuite d'huile ;
(3) Une conception d'étanchéité efficace (telle qu'une combinaison joint labyrinthe + joint d'huile) et un dispositif d'équilibrage de pression (tel qu'un bouchon de reniflard) sont des garanties clés.
