Lifetime, precision and torque ratings

Couple et durée de vie

 

Comment le couple d'un réducteur planétaire influe-t'il sur sa durée de vie? 

 

Vous l'aurez constaté, la comparaison frontale avec des produits concurrents n'est pas facile, car il n'existe pas de manière normalisée de présenter ses données. Pour n'importe quel réducteur, des valeurs très différentes peuvent être publiées, en fonction du choix de l'ingénieur qui en réalise les calculs. Il est fréquent de selectionner des hypothèses de calcul qui permettront d'afficher un couple plus élevé que celui des produits des concurrents avec un produit pourtant inférieur. Par exemple:

  • Montrer des charges axiales ou radiales associées à une vitesse de rotation lente améliore la durée de vie (ou, au choix, la valeur de l'effort admissible sur l'arbre, car plus l'une des deux valeurs monte, plus l'autre descend)

  • ​Calculer des réducteurs en utilisant un facteur "L10" (qui autorise 10% des produits à faillir avant la durée de vie) augmente fortement le couple nominal. De la même manière, les facteurs d'application ou de sécurité utilisés pour les calculs ont une influence importante sur la valeur de couple aparaissant au catalogue. Nous vous recommandons d'éviter les fabricants qui ne sont pas transparents sur leurs hypothèses de départ.

  • Les efforts admissibles sur l'arbre doivent être donnés pour un effort appliqué au milieu de l'arbre et non à fleur de roulement, età une vitesse correspondant à l'usage normal du produit.

  • Méfiez-vous donc des produits qui annoncent significativement plus de couple que les autres à encombrement égal, et n'hésitez pas à demander des explications sur la durée de vie annoncée, cette transparence vous est dûe car elle est gage de fiabilité.

 

Chez Reckon,

  • Nous n'utilisons pas de facteur L10 pour nos calculs car cela gonfle artificiellement les valeurs de couple et nous considerons que cela induit le client en erreur. Qui accepterait la probabilité statistique que 10% de ses produits défaillent avant leur durée de vie nominale?

  • Nos calculs de roulements et d'engrenages ont pour hypothèse de calcul des valeurs de vitesse, température et un facteur d'application qui correspondent à des conditions réelles en utilisation industrielle. Nos valeurs sont valides pour un fonctionnement en cycle S1 ou S5

  • ​Malgré cela, il n'existe pas de données "prêtes à utiliser" qui correspondraient éxactement à votre application. La durée de vie du réducteur dépendra de la manière dont votre application :

  • provoquera l'usure de la surface des dents des engrenages internes, ce qui engendrera une perte de précision et réduira la durée de vie (cela arrive quand le couple réel est supérieur au couple nominal de la fiche technique du réducteur)

  • fera trop (ou trop souvent) fléchir les dents des engrenages internes, causant peu à peu une rupture de fatigue en pied de dent (quand le facteur d'application n'a pas été correctement pris en compte : le couple admissible du réducteur est suffisant par rapport à l'usure de la dent, mais l'application est trop dynamique pour cette taille : vous aurez besoin d'un réducteur plus gros, donc disposant de dents de plus gros module et qui flechiront donc moins.)

  • cassera une dent instantanément (en cas de choc ou d'accélération au delà du couple d'arrêt d'urgence). Il est à noter qu'une telle rupture peut survenir plusieurs semaines après le surcouple, les dents fragilisées n'ayant pas rompu "sur le coup".

 

La durée de vie d'un train d'engrenages n'est pas toujours proportionnelle au couple de sortie. Celle des roulements oui.

 

  • Quand un réducteur de vitesse est dimensionné avec précautions pour une application, il n'y a aucune raison que la durée de vie ne soit "que" de 20 000 heures. Au contraire, le résultat des calculs issus de la norme ISO 6336-2 (donc strictement théorique) est une durée de vie "illimitée", car d'une part le film de lubrifiant entre les engrenages n'est pas rompu, et d'autre part car la rupture de fatigue n'est pas normale en dessous du couple nominal, même après des années d'utilisation. Nous avons tous vu (moulins, ponts, etc) des engrenages qui fonctionnent parfaitement après des décennies d'utilisation.

  • A l'inverse, des applications peu sollicitées ou à faible durée de vie peuvent tout-à-fait fonctionner en utilisant le réducteur au-delà des valeurs figurant au catalogue. Le "downsizing" est en effet fréquemment utilisé, mais ne permet pas de conserver la précision du produit dans le temps.

 

 

Chez Reckon,

  • La durée de vie théorique des engrenages est illimitée en fonctionnement S1 si votre couple est inférieur au couple nominal figurant sur la fiche technique,
  • Le couple d'accélération peut être utilisé 3 600 fois par heure pendant 20 000 heures tant qu'il se situe sous la valeur tmax, par contre il engendrera une lente dégradation de la précision du produit, car au delà du couple nominal T2n, le film de lubrifiant est rompu et les engrenages entrent en contact, ce qui entraîne leur usure.

 

 

Le graphique ci-dessous illustre le lien qui unit le couple nominal de n'importe quel réducteur de vitesse planétaire à sa durée de vie. Ce graphique est uniquement illustratif du phénomène d'usure de contact des engrenages au delà du couple nominal, et provient de calculs effectués en suivant la norme ISO 6336-2. Il ne prend pas en compte la durée de vie des roulements, qui a un lien direct avec la vitesse et les efforts radiaux et axiaux.

  • Vous noterez toutefois à quel point la durée de vie chute à partir du couple nominal. Attention donc à utiliser le couple d'accélération avec parcimonie!

  • Vous noterez aussi qu'il est inutile de cumuler les précautions, il faut juste bien dimensionner son réducteur. Surdimensionner par précaution sera couteux, encombrant, et fera chuter le rendement.

 

 

S'il est bien dimensionné, la durée de vie d'un réducteur planétaire dépend donc largement de celle de ses joints, de son lubrifiant, et surtout de ses roulements. Elle pourra aussi être affectée par des variations de couple rapides ou des inversions violentes (se référer à la section relative aux facteurs d'application).

Même si les réducteurs Reckon ont été amplement testés, les valeurs publiées dans les catalogues sont le résultat de calculs. Nous avons choisi de suivre la norme ISO 6336-2, car nous pensons qu'elle est la plus fiable (elle est notamment utilisée pour les calculs de mécanismes spatiaux européens). Nos données sont conservatrices, cependant il faudra noter que les couples admissibles peuvent être affectés par différents facteurs, et il vous appartiendra de tester les produits en conditions réelles. Ces facteurs sont :

 

La temperature

 

L'hypothèse de calcul retenue est 40°C à l'intérieur du réducteur. La viscosité du lubrifiant diffère avec la température, qui doit donc être prise en compte au moyen d'un facteur de température. Si le réducteur a été bien dimensionné, vous ne devriez pas noter une différence de plus de 40°C entre le réducteur et les composants inertes alentours. Dans tous les cas, la température au toucher ne devra pas dépasser 90°C (limite de la graisse Sumico que nous utilisons - en cas de fonctionnement à plus haute température, nous le faire savoir afin que nous adaptions le lubrifiant et le type de roulements internes).

 

La vitesse

 

Vous pouvez dépasser ponctuellement la vitesse nominale indiquée dans la fiche technique, mais cela provoque un échauffement qui peut être préjudiciable aux engrenages (chaleur = pertes de rendement x puissance), aux joints (frottement accru) et aux roulements (à cause de la fluidité accrue du lubrifiant). Si vous avez besoin d'utiliser une vitesse plus importante que la vitesse nominale, contactez-nous et nous adapterons le réducteur en conséquence (roulements à cages au lieu des aiguilles jointives, valeur de couple dégradée).

 

Le facteur d'application

 

Vous trouverez des explications dans les pages suivantes. Le facteur d'application est une valeur empirique, basée sur l'expérience, que vous devrez multiplier par le couple moyen necéssité par l'application pour obtenir une approximation de votre couple nominal. N'hésitez pas à nous solliciter en cas de doute.

 

En conclusion, toute donnée publiée dans une fiche technique de réducteur planétaire doit être considérée comme indicative car elle ne correspondra jamais aux conditions exactes de votre application.

Nos ingénieurs sont équipés pour estimer (gracieusement) la durée de vie d'un réducteur en fonction de votre application. N'hésitez pas à nous consulter!

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