1. Présentation de la boîte de vitesses à trois axes

Une boîte de vitesses à trois axes est un dispositif de transmission mécanique conçu pour transférer la puissance et ajuster la vitesse ou le couple entre trois arbres rotatifs. Il est largement utilisé dans les machines-outils, l'automatisation industrielle, les Laminoirs et les machines lourdes, où une distribution précise du couple et un contrôle de la vitesse à plusieurs étages sont nécessaires.

Contrairement aux simples boîtes de vitesses à deux arbres qui n'ont qu'un arbre d'entrée et un arbre de sortie, une boîte de vitesses à trois axes possède trois arbres parallèles ou sécants, communément appelés arbre d'entrée, arbre intermédiaire et arbre de sortie. Grâce à une combinaison d'engrenages avec différents nombres de dents, il permet d'obtenir une réduction de vitesse à plusieurs étages, une amplification de couple ou une transmission directionnelle.

La conception d'une boîte de vitesses à trois axes offre une plus grande flexibilité de transmission, une structure compacte et une capacité de couple élevée, ce qui en fait un composant essentiel des systèmes de puissance mécaniques modernes.

2. Principe de fonctionnement de la boîte de vitesses à trois axes

La boîte de vitesses à trois axes fonctionne sur le principe de l'engrènement des engrenages et du transfert de puissance de rotation. Lorsque la puissance est introduite dans l'arbre d'entrée, elle entraîne un engrenage qui engrène avec un autre engrenage monté sur l'arbre intermédiaire. L'arbre intermédiaire, à son tour, transfère le mouvement à un autre engrenage qui engrène avec l'engrenage de l'arbre de sortie.

En ajustant le rapport de transmission entre ces arbres, différentes réductions de vitesse ou multiplications de couple peuvent être obtenues. Par exemple, si le rapport intermédiaire est plus grand, la vitesse de sortie diminue mais le couple augmente.

Dans certaines conceptions, l'arbre intermédiaire peut porter plusieurs engrenages, permettant un fonctionnement à plusieurs vitesses, contrôlé par des mécanismes de changement de vitesse ou des embrayages. Cela permet à la boîte de vitesses de basculer entre différents niveaux de vitesse, adaptés aux applications nécessitant une vitesse et un couple variables.

3. Composition structurelle de la boîte de vitesses à trois axes

Une boîte de vitesses à trois axes typique se compose des principaux composants suivants :

1. Boîtier (boîtier de boîte de vitesses) :
   La structure rigide qui supporte et protège les engrenages et arbres internes. Généralement fabriqué en fonte ou en acier allié pour garantir la résistance et l'amortissement des vibrations.

2. Arbre d'entrée :
   Connecté au moteur d'entraînement ou au moteur principal ; transmet la puissance à la boîte de vitesses.

3. Arbre intermédiaire :
   L'arbre de transfert de puissance entre l'entrée et la sortie ; porte plusieurs vitesses pour le réglage de la vitesse.

4. Arbre de sortie :
   Fournit la vitesse et le couple ajustés à l’équipement entraîné.

5. Ensembles d'équipement :
   Incluez des engrenages droits, des engrenages hélicoïdaux ou des engrenages coniques, selon l'application.

6. Roulements :
   Soutenez le mouvement de rotation, réduisez la friction et maintenez l’alignement des arbres.

7. Système de lubrification :
   Assure un engagement en douceur des engrenages, réduit l'usure et dissipe la chaleur.

8. Systèmes d'étanchéité et de refroidissement :
   Empêche les fuites d'huile et contrôle la température de fonctionnement.

4. Caractéristiques techniques et avantages

1. Conception compacte :
   La disposition multi-arbres permet une transmission de couple élevé dans un espace limité.

2. Efficacité de transmission élevée :
   Efficacité jusqu'à 95 à 98 % selon le type d'engrenage et la lubrification.

3. Rapports de vitesse flexibles :
   La conception à plusieurs étages prend en charge différents rapports de démultiplication pour un contrôle précis de la vitesse.

4. Forte capacité de charge :
   Les surfaces d'engrenage trempées et les roulements de haute qualité garantissent une longue durée de vie sous de lourdes charges.

5. Fonctionnement fluide et silencieux :
   Les engrenages hélicoïdaux et la meulage de précision minimisent les vibrations et le bruit.

6. Entretien facile :
   La conception modulaire permet un assemblage, une inspection et un remplacement de pièces pratiques.

7. Application polyvalente :
   Peut être personnalisé pour un montage vertical, horizontal ou incliné.

5. Applications de la boîte de vitesses à trois axes

La boîte de vitesses à trois axes est largement utilisée dans :

• Machines-outils : tours, fraiseuses et équipements CNC pour le réglage de la vitesse.

• Laminoirs : Utilisés pour la synchronisation de la vitesse des rouleaux dans les aciéries.

• Systèmes de convoyage : pour entraîner des convoyeurs à vitesse variable.

• Robots industriels : Distribution de puissance pour plusieurs articulations.

• Machines textiles : Assure un fonctionnement coordonné de plusieurs rouleaux.

• Éoliennes et systèmes électriques : pour la conversion du couple et le contrôle de la charge.

6. Directives d'entretien et d'exploitation

Pour garantir des performances fiables à long terme, les mesures suivantes doivent être respectées :

• Utilisez des lubrifiants de haute qualité et vérifiez régulièrement les niveaux d’huile.

• Maintenir les filtres à air et les joints d’étanchéité propres pour éviter toute contamination.

• Inspectez l’usure des engrenages et des roulements tous les 3 à 6 mois.

• Maintenir la température de fonctionnement en dessous de 80°C.

• Assurer un alignement correct de l’arbre et une précision de montage.

• Remplacez périodiquement les joints et les joints pour éviter les fuites d'huile.

Conclusion

La boîte de vitesses à trois axes joue un rôle essentiel dans la transmission de puissance industrielle moderne. Sa structure compacte, son rendement élevé et son contrôle de vitesse flexible le rendent indispensable dans l'automatisation, la fabrication et l'industrie lourde.

Grâce à l'innovation continue en matière de matériaux, de systèmes de contrôle et de surveillance numérique, la boîte de vitesses à trois axes évolue vers une solution de transmission intelligente, efficace et durable, pilotant la prochaine génération de systèmes mécaniques.