Bien choisir un réducteur

Un réducteur est un dispositif de transmission mécanique reliant un moteur à une charge entraînée. Il permet de modifier le couple et la vitesse entre un moteur et une charge. L’ensemble réducteur est constitué d’un jeu d’engrenages. C’est le taux de réduction (le rapport de nombre de dents entre arbre entrant et sortant) qui définit le rapport de démultiplication.

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Quels sont les critères de choix pour un réducteur ?

Réducteur de la marque Flender
Réducteur de la marque Flender

Avant d’acheter un réducteur, il est important que vous preniez plusieurs facteurs en considération.

Un réducteur permet d’adapter les caractéristiques (couple et vitesse) de l’axe d’entrée et de sortie d’un mécanisme. C’est pour cela qu’il faut bien connaître le couple et la vitesse de rotation.

Il convient donc que vous vous interrogiez tout d’abord sur le couple. Un réducteur permet d’augmenter le couple de votre moteur et permet ainsi à un organe récepteur d’entrer en rotation sous l’effet d’un nouveau couple. Les fabricants de réducteurs indiquent parfois, pour chacun de leur produit, le couple minimal et le couple maximal (exprimé en newtons-mètres, N.m) pouvant être supporté. La densité de couple varie selon les réducteurs. Par exemple, les réducteurs planétaires ont une grande densité de couple.

L’autre fonction d’un réducteur étant de réduire la vitesse d’un moteur, nous vous recommandons de prendre en considération le rapport de réduction idéal pour votre application. Établi à partir de la vitesse de rotation de votre moteur, le rapport de réduction permet de déterminer la vitesse de rotation en sortie. Cette donnée est également indiquée par les fabricants sur les fiches produits. Elle est exprimée en tours par minute.

Enfin, vous devez vous interroger sur le type de montage du réducteur. Les arbres d’entrée et de sortie de votre réducteur peuvent être coaxiaux, parallèles ou orthogonaux. Cela dépendra de votre application.

Quels sont les différents types de réducteurs ?

Il existe quatre principaux types de réducteurs : les réducteurs planétaires, les réducteurs à vis sans fin, les réducteurs à train d’engrenages et les réducteurs à couple conique. Chacun de ces différents réducteurs présente des avantages et des inconvénients. Il vous faudra donc trouver celui qui correspond le plus à votre application.

Par exemple, si vous recherchez un bon rendement, peut-être devriez-vous vous diriger vers un réducteur planétaire plutôt qu’un réducteur à couple conique.

Les principaux types de réducteurs :

  • les réducteurs planétaires
  • les réducteurs à vis sans fin
  • les réducteurs à train d’engrenages
  • les réducteurs à couple conique

Dans quel cas utiliser un réducteur planétaire ?

Réducteur planétaire de la marque Wittenstein
Réducteur planétaire de la marque Wittenstein

Les réducteurs planétaires sont d’une grande efficacité. Ils permettent d’obtenir un rapport de réduction très élevé. Le rapport de réduction par train est évalué de 3 à 10 selon les modèles. On notera également la faible inertie des éléments tournants des réducteurs planétaires.

Parmi les avantages des réducteurs planétaires, on notera en particulier : leur taille compacte, leur rendement élevé, leur faible jeu et leur rapport couple/poids élevé. En revanche, leur conception complexe et coûteuse requiert une maintenance spécialisée.

Nous vous conseillons l’utilisation d’un réducteur planétaire autant pour les applications dynamiques (robotique) que pour les applications avec une vitesse lente mais un couple élevé (fours rotatifs industriels). Ils sont également beaucoup utilisés pour les centres d’usinage et autres machines-outils, et les engins mobiles employés dans les travaux publics et agricoles.

Avantages principaux

  • jusqu’à 50% de couple en plus par rapport aux réducteurs planétaires à engrenages droits équivalents
  • meilleure répartition de la charge, ce qui augmente la durée de vie
  • fonctionnement plus silencieux
  • jeu réduit qui ne dépasse pas 2 arcs-minute

Dans quel cas utiliser un réducteur à vis sans fin ?

Réducteur à vis sans fin de la marque Dunkermotoren
Réducteur à vis sans fin de la marque Dunkermotoren

Les réducteurs à vis sans fin ont un arbre d’entrée et un arbre de sortie perpendiculaires. Ils sont généralement utilisés pour des applications nécessitant une très grande démultiplication.

Le mécanisme des réducteurs à vis sans fin est non réversible. Cela signifie que la roue ne peut pas entraîner la vis. L’avantage de ce mécanisme non réversible, c’est qu’il assure une plus grande sécurité du système.

Moins onéreux que les réducteurs planétaires, les réducteurs à vis sans fin sont également plus silencieux. En effet, les réducteurs à vis sans fin ne vibrent pas, ils génèrent donc peu de bruit et leur utilisation est plus confortable.

Néanmoins, à l’instar des réducteurs planétaires, les réducteurs à vis sans fin chauffent rapidement en raison de leur grande compacité. De plus, leur niveau de rendement est variable. Il vous sera néanmoins possible d’améliorer le rendement en associant votre réducteur à vis sans fin à d’autres réducteurs et à d’autres trains.

Nous vous recommandons de vous orienter vers ce type de technologie pour les convoyeurs, les treuils et la manutention.

Dans quel cas utiliser un réducteur à train d’engrenages ?

Réducteur à train d’engrenages de la marque Flender
Réducteur à train d’engrenages de la marque Flender

Les réducteurs à train d’engrenages à axes parallèles sont généralement utilisés pour des applications nécessitant une grande puissance, comme par exemple les convoyeurs.

La simplicité de leur technologie vous permettra d’économiser en coûts de maintenance. De plus, les réducteurs à train d’engrenages ont un rendement élevé, proche de 1.

Ils disposent d’un faible rapport de réduction par train.

Dans quel cas utiliser un réducteur à couple conique ?

Réducteur à couple conique de la marque MOTOVARIO
Réducteur à couple conique de la marque MOTOVARIO

La principale caractéristique des réducteurs à couple conique, c’est leur renvoi d’angle, qui permet à l’utilisateur de changer le système de rotation de la machine. Vous pourrez ainsi passer d’un système de rotation transversale à un système de rotation longitudinale.

Les réducteurs à couple conique sont compacts. Ils sont également robustes et peuvent supporter de grandes puissances. Aussi, si vous avez besoin d’un couple élevé, nous vous recommandons de choisir cette technologie. La robustesse de leur denture vous permettra de les utiliser avec des moteurs asynchrones triphasés, ou des servomoteurs synchrones ou asynchrones.

Les réducteurs à couple conique sont silencieux, ce qui permet une utilisation agréable. De plus, ils ont un rendement élevé et sont peu gourmands en énergie. Néanmoins, leur rendement reste inférieur à celui des réducteurs planétaires. De plus, les réducteurs à couple conique sont très onéreux et leur maintenance est difficile.

Les réducteurs à couple conique sont généralement utilisés pour les convoyeurs à forte puissance, mais aussi pour les engins mobiles employés dans les travaux agricoles ou publics.

Comment dimensionner votre réducteur ?

Pour dimensionner votre réducteur, vous devez choisir l’arbre adéquat. Il existe trois types d’arbres d’entrée et de sortie : les arbres orthogonaux, les arbres coaxiaux et les arbres parallèles.

Dans un réducteur à arbres orthogonaux, les arbres d’entrée et de sortie sont perpendiculaires. C’est souvent le cas pour les réducteurs à couple conique et les réducteurs à vis sans fin. On les retrouve également dans les installations industrielles et les ponts différentiels d’automobile.

Dans un réducteur à arbres coaxiaux, les arbres d’entrée et de sortie sont alignés. C’est le cas par exemple des réducteurs planétaires ou des réducteurs employés dans les moteurs et turbopropulseurs utilisés en aéronautique.

Dans un réducteur à arbres parallèles, les arbres d’entrée et de sortie sont parallèles.

Tendance : les réducteurs magnétiques

Réducteur magnétique de la marque GEORGII KOBOLD
Réducteur magnétique de la marque GEORGII KOBOLD

Les réducteurs magnétiques peuvent avantageusement remplacer les réducteurs conventionnels pour assurer la multiplication de la vitesse et du couple en utilisant l’attraction magnétique au lieu du contact physique entre les éléments mobiles. Jusqu’à présent, des assemblages complexes, un poids élevé et un faible couple ont ralenti la diffusion de cette technologie magnétique.

Pourtant, les engrenages magnétiques éliminent les besoins de lubrification et, par conséquent, minimisent les frais d’entretien. L’absence de lubrification permet également aux mécanismes de fonctionner à des températures extrêmes (actuellement testé de -200˚C à 350˚C).

Ces avantages sont particulièrement intéressants pour les applications avec des coûts de maintenance élevés ou pour celles qui travaillent dans des environnements extrêmes tels que les satellites et d’autres dispositifs aérospatiaux.

Avec la fatigue et la corrosion, l’usure est l’un des trois principaux facteurs limitant la durée de vie et les performances d’un composant mécanique et d’un système technique. Grâce aux réducteurs magnétiques, l’absence de frottement n’élimine pas seulement l’usure et la fatigue du système, elle a également une répercussion directe sur la durée de vie, qui peut être la clé de l’entretien des mécanismes qui ne peuvent pas être facilement remplacés.

Le matériau détaché de la surface usée dans les boîtes de vitesses conventionnelles ne peut pas être facilement éliminé, ce qui peut constituer une cause importante de contamination. La contamination est un problème particulièrement grave pour les appareils qui ne peuvent pas être entretenus en permanence.

Avantages d’un réducteur magnétique :

  • pas de lubrification
  • pas d’usure
  • pas de débris