Roues dentées et arbres cannelés

Les roues dentées sont des éléments d’une machine qui transmettent les mouvements de rotation d’arbres en s’y engrenant avec des dents disposées de manière appropriée tout en évitant le patinage des éléments. Fondamentalement, on fait la différence entre des roues dentées ouvertes et des roues dentées de transmissions fermées qui fonctionnent avec une lubrification par barbotage. On différencie également entre les roues dentées en acier et en plastique. 

L’évolution de la technique des transmissions a entraîné une réduction considérable du poids des roues dentées par rapport à leurs performances. Les exigences par rapport au lubrifiant ont donc fortement augmenté. Cela s’applique en particulier aux propriétés de réduction de l’usure et de l’érosion ainsi qu’à la stabilité envers les températures élevées à l’intérieur de la transmission. On a de plus en plus recours aux roues dentées en plastique car elles réduisent le bruit, amortissent les vibrations, ont une bonne résistance à la corrosion ou de faibles coefficients de frottement.

Cela signifie qu’à l’avenir la demande de lubrifiants spéciaux pour la lubrification de transmissions ne pourra que croître.

L’apparition brève et fréquente de très fortes sollicitations mécaniques entre les flancs des dents est caractéristique pour les conditions de frottement auxquelles les roues dentées sont soumises. Cela signifie que le lubrifiant utilisé subit une très forte sollicitation pendant de courtes périodes suivi de périodes pendant lesquelles il est non sollicité. En fonction des conditions de sollicitation, on observe consécutivement des phénomènes hydrodynamiques, élastohydrodynamiques, des frottements mixtes et, dans des cas extrêmes, un frottement limite lors de l’effondrement du système de lubrification.

Le lubrifiant mis en œuvre sert aussi bien à l’absorption de la sollicitation mécanique qu’à la réduction des frottements au niveau des flancs des dents lors du mouvement de glissement des dents entre elles et donc à l’amélioration de l’efficacité de la réduction d’usure, de la dissipation de chaleur de frottement et de la réduction de bruits engendrés lors de la collision des flancs des dents. 

Compte tenu de la diversité des types de transmissions, des exigences de fonctionnement, des conditions environnementales et des plages de températures d’utilisation, la sélection du lubrifiant est un facteur décisif pour la sécurité de fonctionnement et la durée de vie de la construction en question.

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Les liaisons par arbres cannelés transmettent un multiple du couple que les liaisons par clavette ou par ressorts de glissement sont capables à transmettre. Les arbres cannelés appropriés à la transmission de couples ou de forces survenant par à-coups ou intermittents. La transmission de la force est plus homogène car elle est transmise sur toute la circonférence. Les arbres cannelés peuvent être utilisés aussi bien en tant que liaison arbre-moyeu qu’en tant que liaisons mobiles sur un axe.

On les trouve principalement dans la construction automobile, dans la construction de machines agricoles et dans la construction de machines-outils où ils servent de liaison mobile sur un axe entre des transmissions à pignons baladeurs.

Les liaisons par arbres cannelés sont souvent soumises à un fonctionnement par à-coups et à des couples variables. Une forte pression sur les flancs conjuguée à de faibles mouvements relatifs entraîne des détériorations par corrosion de contact. Le fonctionnement des arbres cannelés mobiles sur un axe est donc perturbé et l’arbre peut se bloquer. 

C’est pourquoi les exigences de lubrification des arbres cannelés ciblent principalement l’empêchement de la tribo-corrosion. Les huiles et les graisses ne sont appropriées que dans une mesure limitée, alors que les lubrifiants secs contenus dans des pâtes et des revêtements AF sont des composants éprouvés dans le but d’empêcher la formation de tribo-corrosion. De plus, l’utilisation de combinaisons de lubrifiants secs peut augmenter la capacité d’absorption de la pression.

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