Normes et tests sur les engrenages en technopolymère: la combinaison fait la différence

6 mars 2023

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L’utilisation d’engrenages en technopolymère dans les applications nécessitant de faibles charges à faible puissance de transmission est bien établie, grâce à un certain nombre d’avantages que présentent les composants en plastique par rapport aux composants en métal, tels que :

• réduction du poids et de l’inertie ;
• réduction du bruit ;
• l’absence de lubrification externe ;
• inertie chimique vis-à-vis d’un grand nombre de substances, ce qui se traduit par une utilisation dans des environnements chimiquement agressifs

Le défi actuel et le besoin du marché sont donc de se concentrer davantage sur les applications de transmission de puissance avec des charges élevées, un grand nombre de cycles et des températures élevées, qui sont les véritables limites de la résistance des engrenages en plastique. En fait, il est bien connu que les causes de défaillance des engrenages en technopolymère sont les suivantes :

• la rupture due à la flexion des dents ;
• l’usure ;
• les dommages thermiques.

Contrairement aux engrenages en acier dont la conception est consolidée par les directives des normes (ISO, DIN, AGM), les méthodes analytiques, les équations et les données de la littérature, la conception des engrenages en polymère technique est plus complexe. Les concepteurs d’engrenages sont souvent confrontés à un manque de données sur les matériaux plastiques qui les oblige à surdimensionner l’application.

La correspondance entre les calculs théoriques et les données expérimentales selon Stagnoli

Stagnoli est un expert dans la conception et la production d’engrenages en technopolymère. Connaissant parfaitement toutes les caractéristiques et le comportement de ces composants et comprenant les nouvelles exigences techniques, nous avons décidé ces dernières années de garantir nos produits en effectuant des tests internes afin de fournir des données utiles sur la durabilité et les charges de rupture des engrenages en technopolymère.

Plus précisément, l’élément sur lequel l’attention a été portée est l’usure. Le graphique ci-dessous reproduit le Wildhaber (distance entre les cordes qui tient compte du pas et de l’épaisseur des dents) en fonction du nombre de cycles effectués par l’engrenage pendant le test. La réduction de cette dernière est une indication de l’usure de l’engrenage en plastique.

Développement du Wildhaber en fonction du nombre de cycles.

Si l’on considère l’ensemble du phénomène de la rupture de l’engrenage, un autre aperçu tiré de l’observation des tests est que le pourcentage d’usure de l’échantillon augmente avec le nombre de tours par minute. Si le nombre de tours par minute augmente, le poids de la composante d’usure joue un rôle plus important que le rôle de la composante de contrainte de fatigue. 

Développement du Wildhaber en fonction du nombre de tours.

Au cours de ces années, la plupart des projets qui nous ont été soumis ont porté sur la question de l’usure. Notre expertise a été déterminante dans la sélection de la géométrie des dents, l’optimisation et l’analyse structurelle selon la norme VDI2736, qui est maintenant devenue la norme industrielle internationale pour les engrenages en plastique.

En combinant les données de la conception VDI2736 avec celles de nos propres tests internes, nous pouvons estimer la durée de vie de chaque type d’engrenage et donner une réponse définitive quant à la faisabilité de l’application. À l’aide du logiciel KissSoft, nous avons également optimisé les dents des engrenages en technopolymère pour l’aérodynamique active, avec des corrections et des ajustements pour augmenter leur revêtement, leur résistance à l’usure et la résistance du pied de la dent. Une valeur ajoutée unique de nos produits qui peut vraiment faire la différence pour tous les professionnels qui souhaitent utiliser des engrenages en plastique dans leur travail.

Optimisation de la géométrie des engrenages à l’aide du logiciel KISSsoft.

Vous souhaitez recevoir plus d’informations sur la résistance des engrenages en technopolymère de Stagnoli ? Contactez-nous, nous répondrons à toutes vos questions et trouverons ensemble une solution au phénomène d’usure des engrenages en technopolymère.