Pignon à 18 dents : comment le nombre de dents affecte la vitesse, le couple et l'usure de la chaîne

Une formeuse de cartons est évaluée à 42 caisses par minute, mais le convoyeur qui l'alimente n'en délivre que 40. Le premier réflexe d'un constructeur de machines est souvent d'augmenter la vitesse du moteur ou d'installer un entraînement à fréquence variable, mais de nombreuses usines résolvent le même problème avec un seul composant : un pignon à 18 dents remplaçant une unité à 19 dents sur l'arbre mené. Il s'agit de l'un des changements de rapport les plus simples disponibles, mais il affecte la vitesse, le couple, l'engagement de la chaîne et l'usure des composants d'une manière qui est facile à sous-estimer. Voici ce qui change réellement, pourquoi les chiffres sont importants et ce qu'il faut vérifier avant d'en installer un.

Ce qu'un pignon à 18 dents change dans un entraînement

Chaque transmission par chaîne transmet le mouvement selon une relation simple : la vitesse de sortie est égale à la vitesse d'entrée multipliée par le nombre de dents du pignon menant et divisée par le nombre de dents du pignon mené. En commençant par un entraînement à 18 dents à 1 750 tr/min, un pignon mené à 19 dents produit 1 658 tr/min au niveau de l'arbre de sortie. Remplacez-le par un pignon mené à 18 dents et la puissance s'élève à 1 750 tr/min, soit une augmentation d'environ 5,5 pour cent. Étant donné que la chaîne agit désormais sur un cercle primitif plus petit, le couple relatif diminue d'environ 5,3 pour cent.

Le sens du changement dépend du pignon que vous remplacez. Le remplacement d'un entraîneur à 19 dents par un entraîneur à 18 dents, comme cela est courant sur les équipements entraînés par moteur, réduit la vitesse de sortie et augmente le couple au niveau de l'arbre mené. Le remplacement du pignon mené, comme dans le tableau ci-dessus, a l'effet inverse. Confirmez quel pignon est le pilote avant d'interpréter l'effet. Dans les deux cas, le changement en pourcentage est suffisamment faible pour qu'un changement de 19 dents à 18 dents ne modifie pas radicalement le comportement de la machine, c'est précisément pourquoi il est utilisé pour un réglage précis plutôt que pour des refontes majeures.

Pourquoi le nombre de dents affecte l'engagement et l'usure de la chaîne

Dix-huit dents se situent près de l’extrémité inférieure de la plage recommandée pour une chaîne à rouleaux standard à vitesse modérée. Un pignon avec moins de dents produit plus d'action en corde : la chaîne entre et sort du pignon le long d'un polygone plutôt que d'un vrai cercle, créant des pulsations, des vibrations et une usure accrue des axes et des bagues. À 17 dents, ces effets commencent à se manifester, et à 18 dents, ils restent acceptables pour la plupart des entraînements fonctionnant en dessous d'une vitesse de ligne d'environ 500 pieds par minute.

Le nombre de dents détermine également le diamètre primitif. Pour une chaîne à pas de 1/2 pouce, un pignon à 18 dents a un diamètre primitif d'environ 2,88 pouces, tandis qu'un pignon à 19 dents mesure environ 3,04 pouces. La différence influence l’entraxe et le nombre de maillons requis. Le passage de 19 à 18 dents raccourcit la boucle de chaîne d'environ un pas de maillon, de sorte qu'une chaîne existante peut souvent être réutilisée si l'entraînement est doté d'une base réglable ou d'un tendeur avec une course suffisante. Si l'entraînement est à centre fixe, vérifiez si un demi-maillon ou un maillon décalé est nécessaire, bien que ceux-ci doivent être évités là où un fonctionnement continu et une charge élevée rendent la résistance du maillon critique.

Associer le pignon avec la bonne chaîne

Un pignon à 18 dents n'a aucune signification dimensionnelle sans sa chaîne correspondante. Le pas de la chaîne et la largeur du rouleau doivent correspondre exactement au profil des dents du pignon : une chaîne avec un pas de 1/2 pouce ne conviendra pas à un pignon coupé pour un pas de 5/8 pouce, même si le nombre de dents est le même. Pour la transmission générale de puissance, une chaîne à rouleaux de précision à pas court constitue la combinaison naturelle, et les versions des séries A et B ne sont pas interchangeables car la largeur des rouleaux diffère.

Notre chaînes à rouleaux de précision à pas court de la série B sont fabriqués selon les dimensions ISO et DIN, avec des options en acier inoxydable en SS304, SS316 et d'autres qualités. Lorsque l'entraînement est soumis à des charges de choc, à des démarrages fréquents ou à de fortes tensions, une chaîne avec des maillons plus épais offre plus de marge. Dans les deux cas, inspectez le profil des dents du pignon avant l’installation. Un pignon usé en forme de crochet endommagera toute nouvelle chaîne au cours des premières centaines d'heures.

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Pour les équipements fonctionnant en continu, évitez les tolérances commerciales incompatibles. Commandez le pignon et la chaîne auprès du même fabricant afin que le pas, la largeur du rouleau et la forme des dents soient vérifiés par rapport à la même jauge. Ceci est particulièrement important sur un pignon à 18 dents, où l'engagement fonctionne déjà avec un nombre relativement petit de dents.

Où s'adapte un pignon à 18 dents dans la pratique

Un pignon à 18 dents apparaît le plus souvent dans les machines qui nécessitent une enveloppe d'entraînement compacte sans sacrifier un engagement en douceur. Les convoyeurs d'emballage, les lignes de transformation des aliments, les petits systèmes de manutention et les entraînements auxiliaires des équipements agricoles utilisent régulièrement cette taille car elle offre un bon équilibre entre le diamètre du cercle primitif et le nombre de dents en contact avec la chaîne. Dans les usines agroalimentaires, les versions en acier inoxydable résistent aux produits chimiques de lavage et à l'humidité beaucoup plus longtemps que l'acier au carbone.

Lorsque la charge est irrégulière, comme un convoyeur à indexage ou une machine avec des arrêts-démarrages fréquents, la chaîne subit le plus gros de l'impact. Chaîne à rouleaux robuste est le compagnon idéal d'un pignon à 18 dents dans ces conditions, car des plaques plus épaisses et des axes durcis résistent mieux à la fatigue qu'une chaîne standard. Le nombre de dents lui-même n’a pas besoin d’être modifié ; le profil du pignon est identique pour les chaînes standard et robustes du même pas, donc la mise à niveau de la chaîne seule améliore la durabilité sans modifier le rapport d'entraînement.

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Vérifications d'installation qui empêchent l'usure précoce

Un pignon à 18 dents ne réparera pas un entraînement mal aligné, et un entraînement mal aligné usera rapidement un nouveau pignon. Les deux pignons doivent être placés dans le même plan et les arbres doivent être parallèles. Un alignement correct est plus important à 18 dents qu'à 25 dents, car chaque dent supporte une plus grande part de la charge et toute force latérale est concentrée sur moins de points de contact.

Réglez la tension de la chaîne de manière à ce que le brin détendu présente un léger affaissement, généralement de 2 à 4 % de l'entraxe. Une tension excessive charge les roulements et accélère l'allongement de la chaîne ; une sous-tension permet à la chaîne de grimper sur les flancs des dents et de sauter, ce qui produit des marques d'usure visibles sur la face du pignon. Vérifiez régulièrement l'allongement et remplacez la chaîne lorsqu'il atteint 1 à 3 pour cent. Lorsque l'usure apparaît, remplacez le pignon et la chaîne en même temps. Le montage d'une nouvelle chaîne sur un pignon 18 dents usé est l'une des causes les plus courantes de défaillance prématurée d'une chaîne dans les installations industrielles.

Trouver un pignon à 18 dents : ce qu'il faut spécifier

Avant de commander, confirmez ces dimensions : nombre de dents, pas de chaîne, largeur du rouleau, diamètre d'alésage, largeur et profondeur de la rainure de clavette, diamètre du moyeu et largeur totale de la face. Indiquez si le pignon est destiné à une position motrice ou entraînée et spécifiez la norme, ANSI, ISO ou DIN, afin que la forme de la dent soit fabriquée correctement. Pour un service de lavage ou corrosif, sélectionnez SS304 ou SS316 ; pour les températures élevées, des qualités d'alliage plus élevées sont disponibles.

Étant donné que la taille de 18 dents est souvent utilisée pour un réglage fin, de petites différences de fabrication comptent. Pour les options d'alésage et de rainure de clavette personnalisées, notre fabrication de pignons sur mesure couvre les formes de dents conformes aux normes ANSI, ISO et DIN, avec des nuances d'acier inoxydable sélectionnées pour votre environnement d'exploitation. Si vous n'êtes pas sûr de la taille adaptée à votre disque, parlez à notre équipe d’ingénieurs avec le pas de votre chaîne, la vitesse du moteur et la vitesse d'entraînement dont vous avez besoin ; ils peuvent confirmer le nombre correct de dents et la configuration d'alésage avant que vous passiez la commande.

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Le pignon à 18 dents est une petite pièce ayant des effets mesurables sur les performances de la machine. La réduction à partir de 19 dents augmente la vitesse de sortie d'environ 5,5 pour cent et réduit le couple d'environ 5,3 pour cent lorsque le conducteur reste inchangé ; inverser le changement fait le contraire. Faites correspondre le pignon au pas de chaîne et à la largeur de rouleau corrects, installez-le avec un alignement et une tension appropriés, et remplacez la chaîne et le pignon comme un ensemble lorsque l'usure apparaît. Pour un aperçu complet des pignons adaptés aux chaînes, notre guide de sélection des pignons de chaîne de convoyeur parcourt les mêmes décisions plus en profondeur. La bonne réponse commence par le nombre de dents, mais elle se termine par la chaîne qui supporte la charge.