Un réducteur d’engrenages est un dispositif de transmission mécanique installé entre un moteur principal et une machine ou actionneur en fonctionnement. Ses principales fonctions sont de réduire la vitesse de rotation et d’augmenter le couple de sortie, tout en adaptant les caractéristiques de fonctionnement du moteur à celles de l’équipement entraîné.
Dans les aciéries, les réducteurs d’engrenages sont des composants importants de la transmission dans de nombreux systèmes mécaniques, y compris les équipements associés au laminage de l’acier et à d’autres procédés de production. Un sélection, une lubrification, un refroidissement et un entretien appropriés sont essentiels pour un fonctionnement fiable.
Quels sont les principaux types de réducteurs d’engrenages ?
Les réducteurs de vitesses peuvent être classés selon leur type de transmission, le nombre d’étages de réduction, la forme de l’engrenage et la disposition de la transmission.
Classification par type de transmission
Les types courants incluent :
- Réducteurs de vitesses – utilisez une ou plusieurs paires d’engrenages pour transmettre la puissance et réduire la vitesse.
- Réducteurs à vis sans fin – utilisent une roue à vis sans fin et une roue à vis sans fin. Ils offrent une structure compacte et des rapports de réduction élevés, et certaines configurations peuvent offrir un autoblocage dans des conditions spécifiques.
- Réducteurs d’engrenages planétaires – utilisent des dispositifs d’engrenages planétaires. Leurs principales caractéristiques incluent une taille compacte, une grande capacité de charge, un fonctionnement fluide et une répartition de la puissance à travers plusieurs maillages d’engrenages.
Classification par nombre d’étapes
Les réducteurs à un étage utilisent un seul étage de réduction. Les réducteurs cylindriques à engrenages à un étage sont couramment utilisés lorsqu’un rapport de réduction relativement modéré est requis.
Les réducteurs multi-étages utilisent plusieurs étages d’engrenages pour obtenir un rapport global de réduction plus élevé. L’utilisation de plusieurs étages évite des différences excessivement importantes de taille d’engrenages qui peuvent survenir lorsqu’une réduction importante est obtenue par un seul étage. Selon le rapport de transmission et la conception requis, les réducteurs peuvent avoir trois ou quatre étages, tandis que les conceptions avec cinq étages ou plus sont moins courantes.
Classification par forme d’engrenage
Les configurations courantes incluent :
- Réducteurs cylindriques d’engrenages
- Réducteurs de grenais coniques
- Réducteurs d’engrenages à biseau cylindrique
Les réducteurs cylindriques sont généralement utilisés lorsque les arbres d’entrée et de sortie sont disposés en parallèle. Les engrenages cylindriques modernes peuvent utiliser un traitement thermique et un meulage pour obtenir une grande capacité de charge, une longue durée de vie et un bruit de fonctionnement relativement faible.
Les réducteurs à engrenages coniques permettent la transmission de puissance entre arbres disposés en angle et sont couramment utilisés lorsque les arbres d’entrée et de sortie ne sont pas parallèles.
Les réducteurs à engrenages cylindriques à biseau combinent des étages cylindriques et coniques. Comme la transmission à engrenages coniques implique une fabrication et un assemblage plus complexes et peut générer des forces axiales, son application dépend des conditions de fonctionnement spécifiques et de la conception de l’équipement.
Comment sont organisés les réducteurs de vitesses ?
La configuration de la transmission affecte également les caractéristiques mécaniques d’un réducteur.
Arrangement élargi
Un réducteur élargi a une structure relativement simple. Cependant, la position asymétrique des engrenages par rapport aux roulements impose des exigences plus importantes en matière de rigidité de l’arbre. Il convient généralement aux charges relativement stables.
Disposition à flux fractionné
Un réducteur à débit fractionné a une structure plus complexe, mais les engrenages peuvent être disposés de façon plus symétrique par rapport aux paliers. Cela peut offrir une répartition de charge plus équilibrée et rendre la disposition adaptée aux applications à charge variable.
Disposition coaxiale
Un réducteur coaxial a des dimensions transversales relativement petites car les arbres d’entrée et de sortie sont disposés sur le même axe. Cependant, il peut avoir des dimensions axiales et un poids plus élevés. L’arbre intermédiaire peut également être relativement long, ce qui peut affecter la rigidité de l’arbre et la répartition de la charge sur la largeur des engrenages.
Comment les réducteurs d’engrenages sont-ils lubrifiés ?
La lubrification est essentielle au fonctionnement et à la durée de vie des engrenages et des roulements. Les méthodes de lubrification courantes incluent la lubrification par bain d’huile, la lubrification par éclaboussure et la lubrification forcée.
Lubrification par bain d’huile
Avec une lubrification par bain d’huile, certains engrenages et roulements sélectionnés sont partiellement immergés dans l’huile lubrifiante. Lorsque les engrenages tournent, ils transportent l’huile vers les surfaces de maillage des engrenages.
Lubrification par éclaboussures
La lubrification par éclaboussures utilise un niveau d’huile inférieur à celui d’un système classique de bain d’huile. Les engrenages rotatifs projettent ou transportent de l’huile vers les maillages et, selon la conception, l’huile peut également être collectée et dirigée vers les points de lubrification des roulements.
Lubrification forcée
Pour les applications à haute charge ou à réducteurs spécifiques, une pompe à huile peut être utilisée pour livrer en continu de l’huile lubrifiante vers des points de lubrification désignés. La pompe peut être entraînée par le réducteur ou fournie comme un système de pompe à huile externe, selon la conception de l’équipement.
Comment un réducteur d’engrenages est-il refroidi ?
Les réducteurs d’engrenages produisent de la chaleur pendant le fonctionnement. La méthode de refroidissement doit donc être choisie en fonction de la conception du réducteur, de la puissance, des conditions de fonctionnement et de la température ambiante.
Refroidissement des ventilateurs
Un ventilateur peut améliorer la dissipation de la chaleur en augmentant la circulation de l’air autour du boîtier du réducteur. Il est relativement simple à installer et à utiliser, mais sa capacité de refroidissement est limitée par les conditions de transfert de chaleur disponibles.
Bobine de refroidissement par eau
Une bobine de refroidissement par eau peut être installée dans le boîtier du réducteur, généralement dans la partie inférieure de la boîte de vitesses, pour éliminer la chaleur via l’eau de refroidissement circulante. Son efficacité dépend de l’espace d’installation disponible et de la conception de la bobine de refroidissement.
Lubrification externe et refroidissement
Pour des applications à haute puissance ou à haute température ambiante, l’huile lubrifiante peut être circulée à travers un système de refroidissement externe puis renvoyée au réducteur.
Cette configuration peut permettre un refroidissement efficace et prolonger la durée de vie du lubrifiant, mais elle introduit également des composants supplémentaires et des points de contrôle nécessitant un fonctionnement et un entretien appropriés.
Quelles méthodes d’étanchéité sont utilisées dans les réducteurs d’engrenages ?
Un scellement efficace empêche les fuites de lubrifiant et protège le système de transmission contre la contamination.
Un composant courant de l’étanchéité est le joint d’huile squelettique, qui se compose généralement d’un corps d’étanchéité, d’un cadre d’armement et d’un ressort auto-serrant. Le joint forme un film d’huile contrôlé entre la lèvre d’étanchéité et l’arbre rotatif pour limiter les fuites de lubrifiant.
Une autre configuration est un joint de puits sec, dans lequel une marche surélevée ou une structure similaire est utilisée à l’endroit de l’étanchéité pour empêcher l’huile lubrifiante de s’écouler vers le joint de l’arbre. Cette configuration est couramment associée aux réducteurs utilisant une lubrification forcée.
Comment un réducteur d’engrenages doit-il être utilisé et entretenu ?
Un bon fonctionnement et une maintenance préventive sont essentiels pour assurer un équipement fiable à l’aciérie. Les contrôles suivants doivent être effectués conformément aux instructions du fabricant du réducteur et à la conception spécifique de l’équipement :
- Utilisez le lubrifiant spécifié. Vérifiez la plaque nominative du réducteur et la documentation de l’équipement pour connaître le type et la quantité de lubrifiant requis. Après le remplissage, faites pivoter ou tourner manuellement l’équipement selon les conditions mécaniques normales.
- Démarrez d’abord le système de lubrificationlorsque le réducteur est équipé d’une pompe à huile. Vérifiez que les points de lubrification nécessaires sont correctement fournis avant de démarrer le réducteur.
- Vérifiez l’alimentation en huile dans les systèmes lubrifiés à l’huile. Assurez-vous que les points de lubrification nécessaires reçoivent suffisamment d’huile avant le fonctionnement.
- Surveillez le niveau d’huile, l’état et la température. Vérifiez le niveau d’huile à l’aide du manomètre de niveau désigné ou du viseur, inspectez l’état de l’huile et surveillez la température de fonctionnement. Surveillez la température de l’huile selon la plage de fonctionnement spécifiée par le fabricant de l’équipement.
- Vérifiez les fixations et les connexions. Les boulons ou autres composants de fixation desserrés doivent être identifiés et corrigés rapidement.
- Surveillez l’état de fonctionnement. Vibrations anormales, bruits inhabituels, température excessive ou changements importants dans l’état du lubrifiant doivent être signalés et examinés rapidement.
Une inspection régulière peut aider à identifier les problèmes mécaniques ou de lubrification en développement avant qu’ils ne provoquent une défaillance grave de l’équipement.
Formation au réducteur d’engrenages dans le cadre de la livraison EPC dans une aciéfique
Pour une aciérie, la livraison des équipements ne s’arrête pas à l’installation mécanique. Les opérateurs et le personnel de maintenance doivent comprendre les exigences opérationnelles de l’équipement et les procédures de maintenance de routine.
En tant qu’entrepreneur EPC, les services du groupe SME peuvent couvrir l’ensemble du processus du projet, de la conception et l’approvisionnement des équipements pour laminage sidérurgique à la construction, l’installation, la mise en service et l’exploitation des essais, ainsi que les services de gestion de production lorsque nécessaire.
Le SME Group fournit également une formation détaillée au personnel local d’exploitation et de maintenance lors de la mise en œuvre du projet. Pour les équipements tels que les réducteurs d’engrenages, cette formation couvre les principes de fonctionnement de base, la lubrification, le refroidissement, l’étanchéité, l’inspection de routine et les exigences de maintenance.
L’objectif n’est pas seulement de finaliser l’installation et la mise en service de l’aciérie, mais aussi d’aider l’équipe locale à exploiter et entretenir correctement l’équipement après la relève, en soutenant la stabilité de la ligne de production.
