Moteur de concasseur à mâchoires : puissance et choix en concassage primaire

Le moteur d’un concasseur à mâchoires est un moteur asynchrone triphasé standard, le plus souvent 6 pôles (environ 1000 tr/min), qui entraîne l’arbre excentrique du concasseur par courroies trapézoïdales et volant ; sa puissance est fixée par le constructeur du concasseur selon l’ouverture d’alimentation. Les catalogues indiquent 30 kW pour un petit concasseur primaire de 600×380 mm d’ouverture, 90 kW pour un modèle de 1 100×700 mm et 400 kW pour les plus grands modèles de 2 000×1 500 mm [1][2][3]. Le moteur ne concasse pas directement : il fait tourner le volant, et l’énergie stockée dans celui-ci est restituée à la mâchoire à chaque course d’écrasement.

Cette page présente la place du concasseur à mâchoires dans l’installation, le travail du moteur dans cette machine, les puissances des catalogues et les moteurs correspondants de la gamme DRG. Tous les moteurs et leurs prix actuels sont sur la page Acheter un moteur électrique en ligne ; pour les autres concasseurs et cribles, voir Moteurs pour installations de concassage.

Qu’est-ce qu’un concasseur à mâchoires et où se place-t-il dans la ligne ?

Un concasseur à mâchoires brise la roche en l’écrasant entre une mâchoire fixe et une seconde mâchoire qui avance et recule contre elle. Les deux mâchoires forment un espace en V, large en haut et étroit en bas. En descendant, la pierre est comprimée et sort en morceaux plus petits par le réglage inférieur (CSS). Le concassage se fait par compression, ce qui le distingue des machines à percussion.

C’est le premier concasseur de l’installation : il travaille au stade primaire. Les gros blocs abattus à l’explosif passent d’abord par un alimentateur vibrant et un grizzly, les fines sont écartées et la roche grossière entre dans les mâchoires. Le produit part ensuite vers le concasseur secondaire. Alimentateurs et grizzlys fonctionnent le plus souvent avec des moteurs vibrants ; voir la page Moteurs vibrants.

On choisit le concasseur à mâchoires pour les roches dures et abrasives : basalte, granite, andésite, quartzite, minerais de fer et de cuivre. On l’utilise aussi en carrière calcaire, et il est le premier concasseur des unités mobiles de recyclage de béton de démolition et d’enrobés.

Ce qui le distingue des autres concasseurs

• Concasseur primaire à percussion : brise la roche par les chocs d’un rotor rapide ; il donne un produit cubique dans une roche peu abrasive comme le calcaire, mais l’usure devient vite coûteuse en roche dure et abrasive.
• Concasseur à cône : il écrase aussi, mais reçoit la roche plus petite sortie du primaire ; il travaille aux stades secondaire et tertiaire.
• Concasseur à mâchoires : accepte les plus gros blocs, ses pièces d’usure (plaques de mâchoire) se changent simplement, mais son produit peut être plus plat.

Comment le moteur entraîne la mâchoire : arbre excentrique, volant, courroies

La mâchoire mobile est suspendue en haut à un arbre excentrique et s’appuie en bas sur une plaque de genouillère. À chaque tour de l’arbre, la mâchoire se ferme et s’ouvre une fois. Deux volants lourds sont montés aux extrémités de l’arbre ; l’un d’eux sert aussi de grande poulie. Le moteur entraîne ce volant par une petite poulie et des courroies trapézoïdales.

Un modèle de 90 kW de la fiche d’un constructeur montre cette disposition en chiffres : le moteur tourne à 985 tr/min, 7 courroies SPC sont utilisées, la poulie moteur mesure 335 mm et le concasseur tourne à 270 tr/min [2]. Les courroies réduisent la vitesse et amortissent aussi les chocs qui atteindraient le moteur.

Le volant stocke de l’énergie. La résistance d’écrasement monte fortement quand la mâchoire se ferme et tombe presque à zéro quand elle s’ouvre. Le volant prend l’énergie du moteur pendant l’ouverture et la rend pendant la fermeture ; le moteur couvre ainsi la charge moyenne et non la pointe. La même fiche donne un moment d’inertie de 388 kg·m² pour ce modèle et de 4 200 kg·m² pour le plus grand [2].

Puissance moteur des concasseurs à mâchoires du marché

Le concasseur à mâchoires a un seul moteur principal ; chaque valeur du tableau correspond à ce moteur unique. Les options comme une centrale hydraulique de réglage ont leurs propres petits moteurs, dont la puissance se prend sur la fiche du constructeur.

Dans ce groupe de machines, on voit des options de moteur d’environ 30 à 400 kW selon le modèle et la capacité du constructeur [1][3].

Le facteur principal de la puissance est l’ouverture d’alimentation : plus elle est grande, plus la roche est lourde et plus l’effort d’écrasement augmente. Sur une même machine, la capacité varie avec le réglage : le modèle de 1 100×700 mm donne 110–160 t/h à CSS 60 mm et 300–490 t/h à CSS 200 mm [2]. Un réglage plus ouvert laisse passer plus de roche avec moins de travail d’écrasement par tonne ; la puissance installée reste la même. En roche plus dure, on travaille avec un réglage plus ouvert et le même moteur.

Un constructeur écrit clairement que son concasseur est conçu pour la puissance moteur indiquée et que monter un moteur plus gros raccourcit nettement la vie du concasseur [2]. Autrement dit, « un cran de kW au-dessus, c’est plus sûr » est faux pour un concasseur à mâchoires : un démarrage lourd se règle par la bonne méthode de démarrage, pas par un moteur plus gros.

Correspondance de cette plage avec la gamme DRG

Les modèles de 30 à 355 kW du tableau peuvent être équipés de moteurs DRG en fonte ; la série DRG 6 pôles (1000 tr/min) monte jusqu’à 355 kW. Les plus grands modèles de 400 kW et les conceptions qui demandent un moteur 750 tr/min (8 pôles) sont hors de la gamme DRG.

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Lire le tableau de sélection : poulie, vitesse et démarrage

Sur un concasseur à mâchoires, la puissance moteur ne se calcule pas ; elle se lit dans le tableau du constructeur. Lors d’un remplacement, les vrais contrôles portent sur la vitesse, la poulie et le démarrage. Avec le modèle de 90 kW de la fiche :

• Rapport : 985 / 270 ≈ 3,65. Avec une poulie moteur de 335 mm, le diamètre utile de courroie sur le volant est d’environ 1 222 mm [2].
• Vitesse avec DRG : le DRG-315M-6 90 kW 6 pôles tourne à 988 tr/min. Avec la même poulie de 335 mm, le concasseur tourne à 988 × 335 / 1 222 ≈ 271 tr/min, soit les 270 tr/min de la fiche ; la poulie ne change pas.
• Couple : le couple nominal de ce moteur est 869,9 Nm et le rapport de couple de démarrage 2,0, soit environ 1 740 Nm en démarrage direct. Côté arbre du concasseur, ces 90 kW à 270 tr/min représentent environ 3 183 Nm.
• Inertie : le volant de 388 kg·m² stocke environ 155 kJ à 270 tr/min ; ramenée à l’arbre moteur, son inertie vaut 388 / 3,65² ≈ 29 kg·m². Sur le plus grand modèle (4 200 kg·m², 200 tr/min), l’énergie stockée est d’environ 921 kJ [2]. Plus le volant est gros, plus le démarrage est long.
• Courant : le DRG-315M-6 absorbe 161 A sous 400 V avec un rapport de courant de démarrage de 6,7 ; un démarrage direct provoque une pointe d’environ 1 080 A.

Vous pouvez vérifier la vitesse avec votre propre poulie dans le calculateur poulie-courroie.

Données nécessaires pour choisir le moteur d’un concasseur à mâchoires

• Modèle et ouverture du concasseur, puissance et vitesse moteur recommandées par le constructeur (plaque de l’ancien moteur).
• Diamètre de la poulie moteur, nombre de gorges et profil de courroie ; moyeu de poulie et diamètre d’arbre.
• Moteur sur glissières (tendeur de courroie) ou sur socle fixe ; entraxe des trous de fixation.
• Mode de démarrage : étoile-triangle, démarreur progressif ou variateur ; capacité en courant de l’armoire et des câbles.
• Comment le concasseur est vidé s’il s’arrête plein (le réglage peut-il s’ouvrir hydrauliquement ?).
• Environnement : poussière dense à la sortie du concasseur, pluie sur site ouvert, froid d’hiver et altitude.

Vitesse, méthode de démarrage et montage

La vitesse du concasseur se situe entre 200 et 350 tr/min [1] ; les courroies y ramènent la vitesse du moteur. Les fiches donnent un moteur de 985 tr/min à 50 Hz [2], c’est-à-dire un 6 pôles. Un 4 pôles est techniquement possible, mais le rapport de poulies passe à environ 5,5, la poulie moteur rapetisse et il faut plus de courroies ; ce changement doit être validé par le constructeur du concasseur.

En pratique courante, le concasseur à mâchoires démarre à vide et l’alimentation s’ouvre une fois le volant lancé. Le moteur doit alors vaincre l’inertie du volant. En étoile-triangle, le couple tombe à environ un tiers ; pour le moteur de l’exemple, cela fait près de 580 Nm. Sur les modèles à gros volant, le démarrage peut devenir très long. Un démarreur progressif limite le courant mais réduit aussi le couple ; un variateur donne un démarrage proche du couple nominal avec un faible courant. Voir la page démarrage étoile-triangle et notre article sur le courant de démarrage. Le raccordement doit être fait par un électricien qualifié.

Le moteur est presque toujours monté à pattes (B3) sur des glissières ou un socle articulé qui tend les courroies. La forme exacte et la taille du socle viennent du plan du constructeur du concasseur ; les dimensions des moteurs DRG sont sur la page dessins techniques. Pourquoi un couple élevé compte en concassage, de façon générale : notre article sur les moteurs d’installations de concassage.

Correspondance avec les moteurs DRG

DRG Motor est fabricant, fournisseur et vendeur de moteurs électriques. Notre gamme couvre 0,25–11 kW en carcasse aluminium et 0,55–355 kW en fonte ; 1000, 1500 et 3000 tr/min ; triphasé, 230/400 V ou 400/690 V ; montage B3, B5, B14 et B35 (avec note de commande). Pour les concasseurs à mâchoires, on utilise nos moteurs fonte 6 pôles de 30 à 355 kW ; à partir de 4 kW, nos moteurs sont bobinés en 400/690 V et conviennent donc aux armoires étoile-triangle. À noter : dans notre série 6 pôles, le rapport de couple de démarrage est de 2,0 jusqu’à 132 kW et de 1,8 à partir de 160 kW ; sur un concasseur à gros volant, la méthode de démarrage se choisit en conséquence.

Les moteurs DRG MOTOR sont garantis 2 ans à compter de la date de livraison contre les défauts de matière et de fabrication (certificat de garantie).

Moteurs de cette puissance pour concasseurs à mâchoires

• DRG-225M-6 – 30 kW – 980 tr/min – 225M fonte
• DRG-280M-6 – 55 kW – 985 tr/min – 280M fonte
• DRG-315M-6 – 90 kW – 988 tr/min – 315M fonte
• DRG-315L2-6 – 132 kW – 988 tr/min – 315L fonte
• DRG-355M2-6 – 200 kW – 990 tr/min – 355M fonte
• DRG-355L-6 – 250 kW – 990 tr/min – 355L fonte

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Questions fréquentes

Combien de kW pour le moteur d’un concasseur à mâchoires ?

Cela dépend de l’ouverture d’alimentation et se lit dans le tableau du constructeur. Les catalogues donnent 30 kW pour 600×380 mm, 90 kW pour 1 100×700 mm et 400 kW pour les plus grands modèles. Un moteur plus gros que la valeur indiquée peut endommager le concasseur.

Moteur 1000 tr/min ou 1500 tr/min sur un concasseur à mâchoires ?

Les fiches des constructeurs donnent le plus souvent un moteur de 985 tr/min à 50 Hz, donc 6 pôles. Un moteur 1500 tr/min ne s’utilise que si le rapport de poulies est recalculé et validé par le constructeur du concasseur.

Un concasseur à mâchoires peut-il démarrer en étoile-triangle ?

À vide, les petits et moyens modèles démarrent en général ; le moteur doit être bobiné en 400/690 V. Sur les modèles à gros volant, le couple peut manquer, et l’on envisage un démarreur progressif ou un variateur.

Si le concasseur s’arrête plein de roche, le moteur peut-il redémarrer ?

Le démarrage avec une mâchoire pleine n’est pas conseillé. On dégage d’abord la mâchoire en ouvrant le réglage ou en vidant à la main, puis on démarre ; forcer fatigue les courroies, l’arbre et le moteur.

Envoyez-nous la plaque du concasseur, celle de l’ancien moteur et la dimension de la poulie ; nous définirons ensemble le bon moteur DRG. Téléphone +90 (542) 666 11 11, e-mail [email protected], page contact. Pour tous les modèles et les prix actuels : Acheter un moteur électrique en ligne.

Sources

1. Metso – Nordberg C Series jaw crushers (broşür) – C80–C200 : puissance installée maximale 75–400 kW, vitesse 350–200 tr/min, ouvertures, capacité selon le CSS.
2. Sandvik – Jaw Crusher Series, Technical Specification – CJ211–CJ815 : moteurs 75–200 kW, 985 tr/min (50 Hz), nombre de courroies et poulie moteur, vitesse du concasseur, inertie du volant ; mise en garde contre le surdimensionnement.
3. Constmach – CJC-60 Jaw Crusher – ouverture 600×380 mm, moteur 30 kW, volant à 330 tr/min, 60–110 t/h.