Soutenance mémoire
Les engrenages ont pour fonction de transmettre une puissance d’un arbre en rotation à un autre arbre tournant à une vitesse généralement différente, les deux vitesses restant dans un rapport constant [5]. Un engrenage est souvent composé d’un pignon (c’est ainsi que l’on nomme la seule roue dentée ou la roue dentée la plus petite) et d’une roue, une crémaillère, une vis sans fin… Le rapport de transmission : est un rapport entre le nombre de dents de l’entrée («Roue menante») et le nombre de dents de la sortie de l’engrenage («Roue menée»). Si ce rapport est supérieur à ‘1’ on parle de «Multiplicateur», s’il est inférieur à ‘1’ on parle de «Réducteur».
La typologie des engrenages
Les engrenages sont classés en différentes catégories caractérisées par [42] :
– la position relative des axes des arbres d’entrée et de sortie ;
– la forme extérieure des roues dentées ;
– le type de denture.
Selon la position relative des deux arbres, nous distinguons trois classes d’engrenages : Engrenages parallèles : les deux arbres sont parallèles :
denture droite :
– Les dents sont parallèles à l’axe des roues.
denture hélicoïdale :
– Les dents sont enroulées sur les cylindres primitifs suivant une hélice
denture en chevron :
– Deux dentures hélicoïdales juxtaposées, de même inclinaison mais de sens opposés.
Le profil en développante de cercle et ses propriétés
Définition mathématique [09] : La développante d’un cercle est la trajectoire d’un point d’une droite ‘‘ D’’ qui roule sans glisser sur La circonférence sur laquelle roule la droite s’appelle circonférence de base (rb) ; la droite qui roule sur la circonférence de base s’appelle droite génératrice.(n-n). Faisant rouler sans glisser la droite génératrice n-n sur la circonférence de base (figure 1-2). Chaque point de cette droite y compris Co décrit la développante de cercle [04]. Les branches D1, D’1sont symétriques par rapport au rayon OCo. Le point Y est le point quelconque sur la développante D1.
La tangence commune aux circonférences de base est le lieu géométrique des points de contact des profils conjugués des dents et elle est la normale (n-n) aux profils du point de contact. Cette droite s’appelle ligne d’action (d’engrènement).
Conjugués D1 et D2 ont au point de contact la normale commune. Cette normale comme celle du profil D1 doit être tangente au cercle de base de la roue 1 et la même normale comme celle du profil D2 est tangente au cercle de base de la roue 2 (d’après la propriété de la développante). Donc la normale commune aux profils D1et D2 coïncide avec la tangente commune aux cercles de base et le point de contact étant d’un point de la normale repose sur cette tangente. Ce résultat est valable pour tout point de contact [04]. D’ou il vient de la ligne d’action des deux profils en développante de cercle est la droite tangente à deux cercles de base.
Le segment N1N2=g s’appelle ligne d’action théorique. En dehors de ce segment les développantes D1et D2 ne sont pas conjugués parce qu’elles n’ont pas la normale commune, c’est pourquoi elles se coupent. Pendant le mouvement de contact de deux profils D1 et D2 commence au point a (la roue 1 est menante). Ce point s’appelle, point de début de l’engrènement. Le contact de deux profils se termine en b qui est appelé point de fin d’engrènement. Les cercles de tête limitent la partie de la ligne d’action théorique ou s’opère l’engrènement des profils de cette partie ab s’appelle partie utile de la ligne d’action (ligne d’action pratique). On la désigne par gα. En menant les arcs de centre O1 et des rayons O1 a et ra1 jusqu’au profil D1 on obtient le profil actif e1f1 de la dent de la roue 1. De la même façon on trouve le profil actif e2f2 conjugué de la dent de la roue 2. Dans ce but on mène les arcs de centre O2 et des rayons O2b et ra2 jusqu’au profil D2. Les courbes e1f1 , e2f2 sont les profils actifs conjugués.
Le rapport de transmission d’un engrenage en développante de cercle est constant
On sait que le rapport de transmission est invariable si la position du pole d’engrènement ne change pas et on sait que le pole d’engrènement est le point d’intersection de la normale commune des profils au point de contact avec la ligne passant par [04] les centres O1 et O2. Donc pour que le rapport de transmission soit constant il faut et il suffit que la normale commune occupe la même position. L’angle formé par la ligne d’engrènement et par la perpendiculaire à la droite des centres s’appelle angle de pression de fonctionnement1 (rw) et quand il est sur le cercle primitif de taillage 2 (r).
L’angle de pression d’un engrenage en développante est contant
L’angle formé par la ligne d’engrènement et par la perpendiculaire à la droite des centres s’appelle angle de pression de fonctionnement. On le désigne par αw Considérant deux positions particulières du point quelconque (figure I.4). Lorsqu’un point repose sur la circonférence primitive de fonctionnement 1 (rw) et quand il est sur le cercle primitif de taillage 2 (r).
L’angle qui correspond au premier cercle est désigné par αw, l’autre par α. On appelle l’angle αw angle de pression de fonctionnement et l’angle α de génération [04]. L’angle α étant normalisé, on prend α=20°.
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Table des matières
Introduction Générale
Chapitre I : Notions générale sur les engrenages
I.1 Introduction
I.2 La typologie des engrenages
I.3 Le profil en développante de cercle et ses propriétés
I.4 Les propriétés de l’engrenage en développante de cercle
I.5 Eléments géométriques des roues dentées
I.6 Les dimensions géométriques des roues à dentures normales
I.7 Les avantages et les inconvénients des engrenages à denture en développante
I.8 Cycle de fonctionnement d’un engrenage parallèle extérieur à denture droite
I.8.1 Période d’approche et de retraite
I.8.2 Efforts sur les dentures
I.9 L’interférence de fonctionnement
1.9.1 Principe d’interférence
1.10 Les différents types de détérioration des dentures d’engrenages
I.10.1 Les défauts répartis sur toutes les dents
I.10.2 Les défauts localisés sur certaines dents
I.11 Conclusion
Chapitre II : L’analyse vibratoire
II.1 Introduction
II.2 La maintenance par analyse vibratoire
II.2.1 Les différents types de maintenance
II.2.1.1 La maintenance préventive conditionnelle
II.2.1.2 La maintenance préventive systématique
II.2.1.3 La maintenance corrective
II.2.2 La surveillance et le diagnostic
II.3 Notion et généralités sur les vibrations
II.3.1 Les signaux vibratoires
II.3.1.1 Structure des signaux vibratoires
II.3.1.2 Les signaux
II.3.2 Les modes de détections
II.3.3 Les grandeurs de mesures et ses unités
II.4 Présentation du signal vibratoire
II.4.1 Présentation spectrale
II4.2 Présentation temporelle
II.4.3 Présentation d’un signal quelconque
II.5 Les outils de l’analyse vibratoire
II.5.1 Capteur de vibration
II.5.1.1 Capteur de déplacement
II.5.1.2 Vélocimètre
II.5.1.3 Accéléromètre
II.6 Intensités vibratoires et normes
II.6.1 La définition des seuils d’alarme
II.6.2 Les normes en valeur RMS
II.6.3 Les Seuils de jugement
II.7 Application de l’analyse en fréquence aux machines tournantes
II.8 Conclusion
Chapitre III : Analyse des signaux des engrenages
III.1 Introduction
III.2 Analyse spectrale
III.2.1 Signal d’engrènement
III.2.2 Modulations
III.2.3 Spectre du signal
III.3 Défauts d’engrenages
a. Défauts réparties
b. Défauts localisés
III.4 Les fréquences caractéristiques de défauts des engrenages
III.5 Les signaux vibratoires délivrés par un engrenage
III.5.1 Engrenage sans défauts
III.5.2 Engrenage avec défauts
III.5.3 Spectre d’engrenage
III.6 L’influence des défauts sur la structure des signaux
III.7 L’apparition des défauts d’engrenages
III.8 La gravité des défauts des engrenages
III.9 Les principales sources de vibrations dans un engrenage
III.10 Les détériorations des engrenages dans l’analyse spectrale
III.11 Conclusion
Chapitre IV : La famille des avaries dans les engrenages
IV.1 Introduction
IV.2 Origines d’avaries d’engrenages
IV.3 Familles des avaries
IV.3.1 Les avaries superficielles
IV.3.1.1 Usure
a. Analyse quantitative
b. Analyse qualitative
IV.3.1.2 Piqures
IV.3.1.3 Ecaillage
IV.3.1.4 Micro-écaillage
IV.3.2 Les détériorations par rupture
IV.3.2.1 Rupture par surcharge
IV.3.2.2 Rupture par fatigue
IV.3.2.3 Rupture par concentration de contrainte
IV.4 Conclusion
Conclusion Générale
