Pompe de direction LiuGong : arbre de transmission

En tant que composant principal du système de direction des machines de construction, la qualité de conception et de fabrication de l'arbre d'entraînement ainsi que des engrenages/dents de la pompe de direction de type LiuGong détermine directement la précision de réponse, la capacité de charge et la durée de vie du système de direction.Pompe de direction de type LiuGongDans les opérations de machines de construction lourdes telles que les chargeuses et les excavatrices, la pompe de direction doit supporter continuellement des charges de choc à haute fréquence, un fonctionnement à vitesse variable et des conditions de travail difficiles.

En tant qu'éléments clés de la transmission de puissance, la rationalité structurelle, la compatibilité des matériaux et la précision d'usinage de l'arbre d'entraînement et des engrenages/dents deviennent des éléments fondamentaux garantissant la performance globale de direction de la machine.

Du point de vue de la conception structurelle, l'arbre d'entraînement de la pompe de direction de type LiuGong adopte une structure d'arbre encastré monobloc. Une extrémité est reliée au moteur par une rainure cannelée, tandis que l'autre extrémité s'engage rigidement avec l'engrenage d'entraînement via une clavette, assurant ainsi une transmission de puissance fluide.

L'avantage principal de cette conception réside dans la transition progressive des diamètres de l'arbre, qui optimise la répartition des contraintes du système d'arbre tout en garantissant sa résistance, évitant ainsi la rupture de l'arbre due à une concentration de contraintes pendant la transmission de puissance.

L'ajustement entre l'engrenage d'entraînement et l'arbre d'entraînement utilise un ajustement serré (montage à force), avec une précision dimensionnelle maintenue dans la plage de tolérance H7/k6, garantissant l'absence de glissement relatif pendant la rotation à grande vitesse et réduisant les pertes de transmission. En tant que pièce centrale du contact dans la transmission par engrenages, les dents adoptent un profil en développante de cercle.

Le module est adapté à la puissance nominale de la pompe de direction, compris entre 2,5 et 3,5 mm, le coefficient de saillie est de 1,0, et l'angle de pression est fixé à 20°. Cette conception paramétrique améliore efficacement le recouvrement d'engrènement des dents, réduit les charges d'impact lors de l'engrènement et assure une transmission de puissance régulière.

Le choix des matériaux et les procédés de traitement thermique sont des aspects techniques clés déterminant la durée de vie de l'arbre d'entraînement et des engrenages/dents. L'arbre d'entraînement de la pompe de direction de type LiuGong utilise un acier allié 40CrNiMoA pour pièces mécaniques.

Ce matériau possède d'excellentes propriétés mécaniques combinées, avec une résistance à la traction supérieure à 980 MPa et une limite d'élasticité d'au moins 835 MPa. Après trempe et revenu à haute température, la dureté de l'arbre peut être maintenue entre 28 et 32 HRC, offrant à la fois une résistance et une ténacité suffisantes, tout en conservant une bonne usinabilité.

L'engrenage d'entraînement est fabriqué en acier cémenté 20CrMnTi. Après cémentation, trempe et revenu à basse température, la dureté superficielle des dents atteint 58-62 HRC, tandis que la dureté du cœur reste comprise entre 30 et 35 HRC. Cette combinaison d'une surface dure et d'un cœur tenace permet de résister efficacement à l'usure, aux chocs et aux ruptures par fatigue durant l'engrènement.

En outre, la surface de l'engrenage subit un traitement de phosphatation afin de former un film protecteur dense de phosphate, améliorant ainsi sa résistance à la corrosion et lui permettant de s'adapter aux environnements de travail poussiéreux et humides des machines de chantier.

En ce qui concerne les exigences techniques, la précision d'usinage et de montage de l'arbre d'entraînement et des engrenages/dents respecte des normes strictes. La tolérance de battement radial de l'arbre d'entraînement doit être inférieure à 0,02 mm, et la tolérance de rectitude ne doit pas dépasser 0,015 mm/m. Un battement excessif de l'arbre génère une force centrifuge pendant la rotation, provoquant des vibrations et affectant la précision d'engrènement des engrenages.

La précision d'usinage des engrenages doit respecter les exigences de précision de classe 6 selon la norme GB/T 10095.2-2008, avec une erreur cumulative de pas ne dépassant pas 0,03 mm, une déviation totale de profil de dent inférieure à 0,012 mm, et une tolérance d'inclinaison de dent de moins de 0,01 mm.

Lors du montage, le jeu d'engrènement entre les engrenages menant et mené doit être strictement contrôlé. Cette valeur est généralement fixée entre 0,15 et 0,25 mm. Un jeu trop faible entraîne un engrènement trop serré, accélérant l'usure et générant une surchauffe anormale ; un jeu trop grand provoque un retard dans la transmission de puissance, affectant la rapidité de réponse de la direction. Parallèlement, le jeu entre l'arbre d'entraînement et les roulements doit être précisément maîtrisé pour éviter tout blocage en rotation et réduire le taux d'usure des roulements.

Du point de vue du diagnostic et de la maintenance, les pannes courantes des arbres d'entraînement et des engrenages/dents comprennent principalement la rupture de l'arbre, l'usure des engrenages, l'écaillage et le grippage. Les ruptures d'arbre sont souvent causées par des défauts d'usinage, un ajustement trop serré ou une exposition prolongée à des charges de surcharge. Lors du diagnostic, il est nécessaire d'inspecter l'arbre pour détecter des fissures ou des déformations des cannelures, et de vérifier les paramètres du processus d'assemblage.

L'usure des engrenages se manifeste principalement par une diminution de l'épaisseur des dents et une augmentation de la rugosité de surface, souvent due à une lubrification insuffisante, à l'intrusion de poussière ou à un jeu d'engrènement anormal. L'entretien courant exige de vérifier régulièrement le niveau et la qualité de l'huile de lubrification de la pompe de direction, de remplacer rapidement toute huile dégradée et de nettoyer le filtre d'admission.

L'écaillage des dents est une défaillance par fatigue de surface provoquée par une contrainte de contact dépassant la limite de fatigue du matériau. Il est fréquent dans les conditions de charge variable à haute fréquence. Les mesures préventives incluent l'optimisation du traitement thermique du matériau de l'engrenage, l'augmentation de la dureté de la surface dentaire et la garantie qu'huile lubrifiante possède une bonne résistance aux pressions extrêmes.