Les installations de concassage de pierre et de granulats constituent l'un des environnements de travail les plus difficiles pour un moteur électrique. Un couple de démarrage élevé, des variations de charge soudaines, des vibrations permanentes et la fine poussière de pierre qui remplit l'air s'y trouvent réunis. Choisir les moteurs utilisés dans les entraînements de concasseurs à mâchoires, de concasseurs giratoires, de concasseurs à percussion, de cribles vibrants et de longues lignes de convoyeurs de manière à résister à ces conditions est la condition de base du fonctionnement sans interruption de l'installation. Dans ce contenu, nous abordons les détails techniques du choix d'un moteur pour les installations de concassage.

Le besoin de couple élevé dans les entraînements de concasseur

Les concasseurs à mâchoires et giratoires doivent le plus souvent démarrer avec la trémie pleine, autrement dit sous charge. Dans ce cas, le moteur doit pouvoir fournir un couple de démarrage élevé ; sinon, le moteur ne peut pas démarrer et absorbe un courant excessif. C'est pourquoi les moteurs de concasseur sont généralement choisis à 4 ou 6 pôles (1500 / 1000 tr/min). Une vitesse basse signifie un couple plus élevé et un entraînement plus calme. La masse du lourd volant utilisé sur les concasseurs à mâchoires équilibre, par l'énergie qu'elle stocke, les charges de choc soudaines du moment du concassage et évite ainsi une surcharge instantanée du moteur.

Caractéristique du moteur selon le type de concasseur

Chaque type de concasseur attend un profil de charge différent de l'entraînement et le moteur doit être choisi en conséquence :

  • Concasseur à mâchoires : il est utilisé au concassage primaire ; il présente une charge de choc périodique et une forte inertie. Il est compatible avec des moteurs à 6 pôles et à volant lourd.
  • Concasseur giratoire : au concassage secondaire et tertiaire, il tire une charge continue et relativement régulière ; on préfère des moteurs à 4 pôles et à haut rendement.
  • Concasseur à percussion (à rotor) : il travaille à vitesse élevée et porte une grande masse tournante ; comme le démarrage est long, un démarrage contrôlé est indispensable.
  • Crible vibrant et alimentateur : comme il est soumis à des vibrations permanentes, il exige une classe de vibration supplémentaire et des roulements renforcés.

Plus le moment d'inertie (GD²) de l'équipement entraîné est grand, plus la durée de démarrage s'allonge et plus l'échauffement du moteur augmente. C'est pourquoi le profil de charge n'est pas établi d'après un catalogue, mais calculé avec les valeurs réelles de l'équipement.

Protection contre la poussière et les vibrations

La poussière de pierre fine et abrasive présente dans l'air de l'installation de concassage est la plus grande menace pour les roulements et le bobinage. C'est pourquoi l'indice de protection est maintenu élevé :

  • Protection IP55 : elle empêche l'infiltration dans le carter de la poussière de pierre dense du site de concassage et les projections d'eau lors du lavage au jet.
  • Isolation de classe F : elle laisse au bobinage une large marge de sécurité thermique dans l'ambiance chaude du site de granulats en été.
  • Carter en fonte : il absorbe les secousses permanentes et les charges de choc produites par le concasseur et les supporte sans altérer l'alignement arbre-palier.
  • Boîte à bornes étanche : grâce à ses joints, elle protège les points de raccordement de la poussière et de l'humidité.

Dans ce type d'applications de service lourd, vous pouvez évaluer les avantages apportés par le carter en fonte avec les explications structurelles de notre contenu moteurs AC asynchrones.

Méthodes de démarrage

En raison de la lourde charge de démarrage, la méthode de démarrage des moteurs de concasseur est choisie avec soin. Le démarrage direct (DOL) est simple mais absorbe un courant de démarrage élevé et sollicite le réseau. Le démarrage étoile-triangle abaisse le courant de démarrage mais exige un démarrage à vide. Le démarreur progressif (soft starter) augmente quant à lui le courant par paliers et protège ainsi le réseau comme la transmission mécanique ; il prolonge la durée de vie des courroies, des poulies et des engrenages. Sur les grands concasseurs à très fort moment d'inertie, un moteur à bagues ou un variateur de fréquence est préféré afin d'obtenir un démarrage contrôlé et à faible courant.

Refroidissement et régime de fonctionnement continu

Les lignes de concassage travaillent le plus souvent en régime de fonctionnement continu S1, à pleine charge et de longues heures. Le refroidissement du moteur doit donc être suffisant. Même si le ventilateur à ailettes en bout d'arbre suffit sur les moteurs standard, un ventilateur de refroidissement à entraînement séparé (forcé) est recommandé sur les entraînements qui travaillent longtemps à basse vitesse et à charge élevée. Comme les ailettes de refroidissement du moteur obstruées par la poussière provoquent un échauffement, le nettoyage régulier du capot de ventilateur et de la surface extérieure du carter préserve les performances du régime. La surchauffe est la cause la plus fréquente de raccourcissement de la durée de vie du bobinage, même avec une isolation de classe F.

Puissance et dimensionnement adaptés à l'installation

Lors de la définition du moteur dans une installation de concassage, la puissance (kW), la vitesse, le type de montage et l'indice de protection sont directement mis en correspondance avec les valeurs données par le fabricant de l'équipement. Choisir un moteur trop petit entraîne une surcharge et une panne précoce ; le choisir trop grand entraîne une perte de rendement à faible charge et un coût initial élevé. DRG Motor fournit des moteurs de service lourd de 5,5 kW à 355 kW en classe de rendement IE3 ; un fonctionnement sans interruption et une consommation d'énergie raisonnable sont ainsi assurés ensemble. Pour un dimensionnement correct, le moment d'inertie et la charge de démarrage du concasseur entraîné sont impérativement pris en compte.

Consommation d'énergie et bénéfice de la classe de rendement

Les installations de concassage sont des entreprises travaillant par postes, et le plus souvent en trois postes ; cela signifie que les moteurs tournent à pleine charge des milliers d'heures par an. Dans une telle utilisation, même un écart de quelques points entre les classes de rendement se transforme en un montant concret. Par exemple, si le moteur d'un concasseur giratoire de 90 kW fonctionne 6000 heures par an, le gain de rendement d'environ 1,5 à 2 % obtenu en choisissant IE3 au lieu d'IE2 apporte des milliers de kilowattheures d'économie par an. Dans une installation comportant plusieurs entraînements lourds, lorsque ces postes s'additionnent, l'écart d'investissement initial des moteurs à haut rendement est compensé en peu de temps. C'est pourquoi la décision d'investissement se prend non pas selon le seul prix affiché, mais selon l'énergie que le moteur consommera pendant sa durée de vie.

Maintenance et gestion des roulements

Sur les moteurs travaillant sous vibrations permanentes, le roulement est la pièce la plus souvent remplacée. Le choix d'un roulement de qualité, le bon type de graisse et une période de lubrification régulière prolongent nettement la durée de vie du moteur. En milieu poussiéreux, les intervalles de lubrification sont raccourcis par rapport à la valeur de catalogue. L'usure des roulements peut être détectée tôt par mesure de vibration ; le contrôle du jeu axial de l'arbre et de l'équilibrage de l'accouplement évite aussi les pannes non planifiées. Le serrage périodique des connexions de bornes supprime quant à lui le risque d'échauffement et d'arc dû au desserrage.

Réduire les arrêts non planifiés

Sur une ligne de concassage, la panne imprévue d'un moteur signifie l'arrêt de tous les alimentateurs, cribles et convoyeurs de la ligne ; cela représente une perte de production élevée. Un moteur correctement dimensionné, doté de roulements de qualité, disposant d'un refroidissement suffisant et fonctionnant avec un démarreur adapté travaille régulièrement même sous charge lourde. Garder en stock un moteur de rechange pour les entraînements critiques permet de remettre la ligne en service en quelques heures en cas de panne. Pour des solutions de moteurs de service lourd et une assistance technique, vous pouvez nous contacter via drgmotor.com.

Type de montage et choix de la transmission

Dans les installations de concassage, le moteur transmet généralement la puissance à l'arbre du concasseur par poulie-courroie ou par accouplement. La transmission par poulie-courroie, qui offre l'avantage de régler le rapport de vitesse et d'amortir en partie les charges de choc soudaines, est répandue sur les concasseurs à mâchoires ; dans cet usage, le carter B3 à pattes est préféré. Sur les entraînements à accouplement direct, un réglage d'axe précis est assuré avec le carter B5 à bride. Si le type de montage est mal choisi, la charge radiale exercée sur le palier de l'arbre augmente et la durée de vie du roulement se raccourcit. C'est pourquoi la tension de la courroie, le diamètre de la poulie et la capacité de charge du bout d'arbre sont évalués avec le choix du moteur. Dans les installations montées en plein air, un capot de protection supplémentaire ou la qualité de la peinture sont également pris en compte pour protéger le carter de la pluie et du soleil.