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Tout savoir sur les crémaillères

Comment sélectionner la crémaillère parfaite ?
Découvrez les critères essentiels de choix, d’installation et d’entretien pour garantir une utilisation optimale et durable. Cet article vous fournira les informations nécessaires pour comprendre et choisir la crémaillère adaptée à vos besoins.

Points Clés

  • Les crémaillères convertissent un mouvement de rotation en mouvement linéaire, offrent des performances dynamiques élevées et sont utilisées dans diverses applications, comme les portails coulissants, les monte escaliers et les systèmes de convoyage

  • Elles sont fabriquées dans divers matériaux comme l’acier, le laiton ou le plastique, chacun offrant des avantages et inconvénients spécifiques, et doivent être sélectionnées en fonction de l’application visée en tenant compte de la durabilité, du coût et de la précision

  • Un entretien correct et régulier ainsi qu’une installation soignée sont nécessaires pour le bon fonctionnement et la longévité des crémaillères, avec des ajustements tels que l’alignement, la lubrification et le resserrement périodique des fixations

Comprendre les crémaillères

Une crémaillère est un type d’actionneur linéaire qui permet de convertir le mouvement de rotation d’un pignon en mouvement linéaire. C’est un mécanisme essentiel dans de nombreux dispositifs, et une compréhension approfondie de sa terminologie est nécessaire pour sa conception et son utilisation dans les systèmes à crémaillère.

Actionneur linéaire

Une crémaillère agit comme un actionneur linéaire, convertissant le mouvement de rotation en mouvement linéaire. Imaginez une étagère fixée au mur sur laquelle sont placées plusieurs objets, y compris une équerre. Lorsque vous tournez une des équerres, elle entraîne la crémaillère à se déplacer linéairement, convertissant ainsi un mouvement rotatif en un mouvement linéaire. C’est comme si vous faisiez tourner une manivelle pour faire monter ou descendre une charge sur une table - le mouvement de rotation de la manivelle est transformé en mouvement linéaire de la charge.

Ce mécanisme simple mais efficace a de nombreux avantages qui le rendent idéal pour une multitude d’applications. Voyons quels sont ces avantages.

Avantages des crémaillères

L’un des principaux avantages des crémaillères est qu’elles offrent des performances dynamiques élevées. Voici quelques raisons pour lesquelles les crémaillères sont avantageuses :

  • Elles utilisent des engrenages de servo de haute qualité et des actionneurs avec des jeux de moins de 1 minute d’arc, ce qui leur permet d’accélérer les charges plus rapidement que les vis à billes

  • Elles maintiennent des vitesses élevées tout en étant rigides

  • Elles sont capables de déplacer de grandes charges à des vitesses élevées avec une grande précision

  • Elles résistent aux forces extérieures

Ces caractéristiques font des crémaillères un choix idéal pour les applications nécessitant des performances dynamiques élevées et des supports adaptés.

De plus, contrairement aux moteurs linéaires, les crémaillères présentent plusieurs avantages :

  • Elles sont moins chères, moins complexes et plus économiques à produire

  • Elles ne sont pas limitées en longueur et peuvent donc gérer des distances de déplacement illimitées

  • Elles ont une faible erreur cumulative sur la durée. Cela les rend idéales pour des applications nécessitant un déplacement linéaire sur de longues distances, comme les chemins de fer à crémaillère

Applications courantes

Les crémaillères ont de nombreuses applications dans divers secteurs.
Par exemple, les chemins de fer à crémaillère utilisent des pignons sur les locomotives qui s’engrènent avec une crémaillère centrale pour gravir des pentes raides. Dans le secteur du pipeline, les crémaillères sont utilisées comme actionneurs pour la manipulation des vannes principales.

Les monte-escaliers utilisent un système de crémaillère et pignon actionné souvent par de l’énergie hydraulique ou électrique afin de déplacer un siège le long des escaliers. Les systèmes de convoyage intègrent des crémaillères stationnaires permettant le déplacement du pignon et le transport d’objets. De plus, les crémaillères contribuent également au mouvement synchronisé de plusieurs arbres dans diverses machines industrielles.

Types de matériaux pour les crémaillères

Les crémaillères peuvent être fabriquées à partir de différents matériaux.

Parmi ces matériaux, le laiton, l’acier et l’acier inoxydable sont couramment utilisés pour leur fabrication. Pour des applications spécifiques, il est également possible d’utiliser des crémaillères en plastique.

Chaque matériau offre ses propres avantages et inconvénients, c’est pourquoi il est essentiel de choisir le bon matériau pour votre application spécifique, en tenant compte de son adaptation.

Acier

L’acier est un matériau privilégié pour la construction de crémaillères, principalement en raison de sa solidité et de sa durabilité, spécialement dans des conditions d’utilisation intensives. Les crémaillères en acier sont fréquemment fabriquées en acier au carbone pour sa capacité à résister à la plupart des environnements et à maintenir la stabilité dimensionnelle. De plus, elles peuvent subir un traitement thermique pour améliorer encore leur résistance.

L’acier au carbone confère aux crémaillères une bonne résistance relative, ce qui signifie que dans un engrenage, le pignon, souvent l’élément le plus faible, échouera avant la crémaillère, augmentant ainsi la longévité de l’ensemble.

Caractéristiques techniques des crémaillères

Il est important de comprendre les caractéristiques techniques des crémaillères pour pouvoir choisir la crémaillère la mieux adaptée à votre application. Ces caractéristiques techniques incluent:

  • le module

  • les cercles et angles d’engrenage

  • la capacité maximale de transmission de force dans un système à crémaillère, qui dépend du couple sur le pignon du côté moteur et de sa taille, ainsi que de la force appliquée sur la crémaillère et de la taille du pignon

En prenant en compte ces caractéristiques, vous pourrez choisir la crémaillère qui convient le mieux à vos besoins.

Module

Le module est une unité de mesure qui indique la taille des pignons d’un engrenage. Il assure que la géométrie des dents est identique pour permettre des vitesses tangentières cohérentes entre deux engrenages en prise. La hauteur de la dent d’un pignon est 2,25 fois le module, ce qui permet de calculer le module en divisant la hauteur de la dent par 2,25. Dans ce contexte, la pièce maîtresse est le module qui garantit le bon fonctionnement des engrenages.

Cela offre une méthode pour évaluer la géométrie de la dent de l’engrenage. Le cercle primitif des engrenages est directement lié au module, il est situé à des distances spécifiques du cercle de pied et du cercle de tête de la dent qui sont proportionnelles à la hauteur de la dent, et donc au module.

Cercles et angles d'engrenage

Les cercles et angles d’engrenage sont importants pour assurer un fonctionnement correct des engrenages. Les quatre cercles importants d’une roue dentée sont:

  • Le cercle d’addendum (sommet des dents)

  • Le cercle de dedendum (base des dents)

  • Le cercle de base (générant le profil des dents)

  • Le cercle primitif (au milieu des dents)

Le cercle primitif est essentiel dans l’engrenage, car les vitesses tangentielles des cercles primitifs des roues dentées doivent être identiques pour un fonctionnement correct. L’industrie utilise généralement des angles de pression de 20 degrés pour les engrenages standard, mais des angles de 14,5 degrés, 25 degrés ou 30 degrés peuvent également être utilisés selon la conception spécifique de l’engrenage.

Installation et entretien des crémaillères

L’installation et l’entretien corrects des crémaillères sont essentiels à leur fonctionnement optimal et à leur durabilité. Avant d’installer une crémaillère sur un portail coulissant, il est crucial de choisir une crémaillère compatible avec le type de portail et les crans appropriés, en considérant des options comme l’acier pour sa robustesse ou le nylon pour un fonctionnement plus silencieux.

Exemple d'installation sur un portail

L’installation correcte d’une crémaillère est essentielle pour éviter des dommages inattendus sur le dispositif. Il est important de préparer correctement le portail pour l’installation de la crémaillère, en s’assurant que le portail est aligné et que sa surface est propre et lisse.

La fixation de la crémaillère se réalise en la vissant sur le portail, en utilisant des vis appropriées à la matière du portail, et il est impératif que la crémaillère soit parfaitement horizontale et alignée avec le pignon du moteur.

Entretien

Un entretien régulier des crémaillères est nécessaire pour garantir un fonctionnement optimal et prolonger la durabilité. Il est nécessaire de vérifier la crémaillère de manière régulière pour s’assurer qu’elle n’est ni desserrée ni dessoudée, en la resserrant ou la ressoudant si besoin.

L’utilisation d’un lubrifiant au silicone ou de la graisse blanche au lithium est conseillée pour la lubrification des mécanismes de déplacement de la crémaillère, car elle offre une protection longue durée et crée une barrière contre la corrosion.

En résumé

En résumé, les crémaillères sont des composants essentiels de nombreux mécanismes, permettant de convertir le mouvement de rotation en mouvement linéaire. Elles offrent des performances dynamiques élevées, une grande stabilité et peuvent gérer des distances de déplacement illimitées. Les crémaillères peuvent être fabriquées à partir de différents matériaux, tels que l’acier, l’acier inoxydable et le plastique, et il est essentiel de choisir le bon matériau pour votre application spécifique.

Il est également important de comprendre les caractéristiques techniques des crémaillères, y compris le module et les cercles et angles d’engrenage, pour choisir la crémaillère la mieux adaptée à votre application. Enfin, un entretien régulier est nécessaire pour garantir un fonctionnement optimal et prolonger la durabilité de la crémaillère.