Moteur de concasseur à axe vertical (VSI) : choix d’un ou deux moteurs pour le sable

Le concasseur à axe vertical (VSI) reçoit la roche au centre d’un rotor à arbre vertical et la projette vers l’extérieur à environ 43–70 m/s pour produire du sable et du gravillon fin cubique. Le moteur entraîne ce rotor par courroies ; les petits modèles ont un seul moteur, les grands en ont deux, placés de part et d’autre du rotor. Sur les modèles du marché, la puissance par moteur se situe à peu près entre 55 et 250 kW, et la puissance totale des modèles bimoteurs entre 320 et 500 kW [1][2]. Dans la fiche d’un constructeur, les moteurs sont des asynchrones à cage 4 pôles [1].

Cette page présente la place du VSI dans la production de sable, la différence entre motorisation simple et double, le réglage de la vitesse du rotor par courroies et les moteurs DRG correspondants. Les prix actuels sont sur Acheter un moteur électrique en ligne ; pour les autres machines de l’installation, voir Moteurs pour installations de concassage.

Comment fonctionne un concasseur à axe vertical : pierre sur pierre et pierre sur enclume

Le matériau tombe de la trémie d’alimentation au centre du rotor. En tournant, le rotor accélère la roche dans ses canaux et l’éjecte. Le point d’impact définit le type de machine :

• Pierre sur pierre (autogène) : l’intérieur de la chambre est garni d’un lit du même matériau ; la roche projetée frappe ce lit. L’usure est faible et la courbe granulométrique reste stable dans le temps [1]. Un modèle à rotor ouvert accepte jusqu’à 90 mm d’alimentation [4].
• Pierre sur enclume : des enclumes en acier entourent le rotor ; un rotor fermé y projette la roche. Sur roche peu abrasive, l’impact est plus franc et produit plus de fines ; sur roche abrasive, les enclumes s’usent vite et l’on choisit le type pierre sur pierre [2]. Sur un modèle à rotor fermé, l’alimentation est limitée à 35 mm [3].

Sur certaines machines, une partie de l’alimentation contourne le rotor et tombe directement dans la chambre, où elle percute en vol la roche issue du rotor ; un constructeur indique que ce flux partagé permet d’ajouter environ 20 % de la charge rotor [1].

Où l’utilise-t-on ?

• Production de sable manufacturé 0–4 et 0–5 mm en carrière ; sable à béton remplaçant le sable de rivière.
• Derrière un concasseur à cône, pour rendre cubiques les grains plats.
• Béton compacté au rouleau pour barrages et minéraux industriels ; recyclage du verre et du laitier [1].

Ce qui distingue le moteur d’un VSI des autres concasseurs

Sur le Concasseur à cône et les percuteurs, le rotor ou l’arbre excentrique est horizontal ; sur le VSI, l’arbre du rotor est vertical et les courroies travaillent dans un plan horizontal. Comme les deux arbres d’une transmission par courroies trapézoïdales doivent être parallèles, le moteur est placé à côté du concasseur, arbre vertical. Un constructeur fixe le moteur sur un support qui règle hydrauliquement la tension des courroies [1]. Pour un fonctionnement vertical, le moteur doit être commandé apte au montage vertical, et la charge sur les roulements, tension de courroie comprise, doit être confirmée par le constructeur du concasseur ; le type de montage exact vient de son plan.

Deuxième différence : la vitesse. Alors que le rotor d’un Concasseur tertiaire tourne vers 800–900 tr/min, les rotors VSI d’un constructeur tournent à environ 1 380–2 100 tr/min selon le modèle et l’option de vitesse [1]. Les poulies ne réduisent donc souvent pas la vitesse : elles la maintiennent ou l’augmentent. Avec un moteur 4 pôles à 1488 tr/min, le rapport vaut environ 1,08 (légère réduction) pour un rotor à 1 381 tr/min et environ 0,75 (multiplication) pour un rotor à 1 982 tr/min. Un constructeur précise que la vitesse du rotor se modifie simplement en changeant la poulie moteur et les moyeux coniques [1]. Atteindre la même vitesse avec un 6 pôles exigerait une poulie moteur bien plus grande ; c’est pourquoi le 4 pôles est l’associé naturel de cette machine.

Troisième différence : l’alimentation. Un Concasseur à percussion primaire reçoit des blocs d’un mètre, alors qu’un VSI n’accepte que 35–90 mm au plus [1][3][4]. Chaque impact est petit ; en revanche, le rotor tourne en permanence à haute vitesse et la charge du moteur dépend fortement du tonnage.

Un moteur ou deux moteurs ?

Les VSI petits et moyens fonctionnent avec un seul moteur. Quand le rotor grandit et que la puissance dépasse environ 250 kW, les constructeurs passent à deux moteurs : l’un utilise un moteur unique jusqu’à 220 kW, puis 2×185 et 2×250 kW [1] ; un autre propose 110 kW avec un moteur et 2×160, 2×185 et 2×200 kW avec deux [2]. Les deux moteurs sont reliés par courroies de chaque côté de la poulie du rotor ; leurs charges s’équilibrent et l’on emploie deux carcasses standard au lieu d’un très gros moteur.

Points d’attention en configuration bimoteur :

• Les deux moteurs doivent être du même modèle, de même puissance et de même vitesse nominale ; diamètres de poulies et tension des courroies identiques. Sinon, le moteur au glissement le plus faible prend l’essentiel de la charge.
• Les deux moteurs démarrent ensemble et, si l’un s’arrête sur défaut, l’autre doit être arrêté aussi ; porter un rotor chargé avec un seul moteur surcharge celui-ci.
• Protection thermique et surveillance du courant se font séparément pour chaque moteur ; deux courants voisins indiquent une charge équilibrée.
• Pour les pièces de rechange, un seul moteur peut ne pas suffire ; une panne peut imposer de remplacer les deux, ce qu’il faut prévoir.

Cliquez pour voir les prix actuels des moteurs électriques et commanderVOIR LES PRIX →

Puissance du moteur de VSI : données du marché et gamme DRG

A) Puissance moteur relevée sur les modèles du marché

Dans ce groupe de machines, on observe environ 55–250 kW par moteur selon le modèle et la capacité du constructeur [1][2] ; sur les modèles bimoteurs, la puissance totale installée est de 320–500 kW [1][2]. Le total n’est pas la puissance d’un moteur unique : un VSI de 500 kW fonctionne avec deux moteurs de 250 kW. La capacité dépend aussi de la vitesse du rotor : un constructeur indique qu’à 185 kW le rotor passe 252 t/h à 52 m/s et 141 t/h à 62 m/s [1]. Une vitesse plus élevée affine le produit mais réduit la capacité du rotor et augmente l’énergie par tonne [1].

B) Équivalent dans la gamme DRG

Toute la plage de 55 à 250 kW par moteur existe dans la gamme fonte DRG en 4 pôles (1500 tr/min) ; sur les modèles bimoteurs, on utilise deux moteurs DRG identiques. Aucun VSI des sources ne dépasse 355 kW par moteur ; une machine exigeant plus de 355 kW sur un seul moteur ou un moteur 750 tr/min serait hors de la gamme DRG.

Comment lire un tableau de sélection : deux exemples

Dans la méthode de sélection manuelle d’un constructeur, on divise d’abord la quantité de sable voulue par la part que le concasseur produit à cette taille, ce qui donne le tonnage total entrant [1]. Dans l’exemple de ce constructeur, le taux de fragmentation à 5 mm est de 30 % pour une roche d’indice de travail 14 [1].

Exemple 1, moteur unique : on veut 33 tonnes par heure de sable 0–5 mm. Tonnage total : 33 × 100 / 30 = 110 t/h. Le tableau place cette valeur dans le modèle à moteur unique de 110 kW couvrant 51–121 t/h [1]. Avec un flux partagé de 20 %, le débit rotor vaut environ 92 t/h ; avec la règle du constructeur de 0,9–1 kW par tonne [1], cela fait 83–92 kW, dans les limites du moteur de 110 kW. Le moteur correspondant est le DRG-315S-4 : 110 kW, 1488 tr/min, carcasse 315S, 187 A sous 400 V, couple nominal 706 Nm. En démarrage direct, le courant de démarrage avoisine 7,0 × 187 ≈ 1 309 A.

Exemple 2, deux moteurs : une grande installation met en place un VSI de 500 t/h ; le tableau indique 2 × 250 kW pour 445–600 t/h [1]. Il faut deux DRG-355M-4 (250 kW, 1490 tr/min, 355M, 418 A). La puissance totale est de 500 kW et le courant nominal cumulé des deux moteurs atteint 836 A sous 400 V. Tableau, câbles et transformateur se dimensionnent pour ce courant total et pour le démarrage simultané des deux moteurs ; échelonner le démarrage ou utiliser des démarreurs progressifs s’évalue avec le constructeur du concasseur.

Ces exemples montrent comment lire le tableau ; pour une sélection réelle, l’indice de travail de la roche, son humidité et la charge recirculée par le crible sont transmis au constructeur pour confirmation.

Liste de contrôle pour commander le moteur et équivalent DRG

• Modèle du concasseur, un ou deux moteurs, kW par moteur.
• Vitesse du rotor ou vitesse périphérique ; diamètres des poulies rotor et moteur, profil de courroie.
• Position verticale ou horizontale du moteur ; cotes de fixation du support et type bride/pattes.
• Plaque de l’ancien moteur, diamètre et longueur d’arbre (le moyeu de poulie en dépend).
• Dimension et humidité de l’alimentation ; un matériau à 3–8 % d’humidité peut coller [1].
• Démarrage : direct, démarreur progressif ou variateur ; séquence de démarrage en bimoteur.
• Raccordement des capteurs de température de palier et de vibration (côté concasseur) [1].

Le concasseur démarre à vide ; l’alimentation s’ouvre quand le rotor atteint sa pleine vitesse. Un constructeur demande de ne pas faire tourner la machine sous son tonnage minimal recommandé ; avec une alimentation faible, le concassage diminue, le lit de roche s’amincit et la chambre peut être endommagée [1]. Pour le moteur, cela signifie qu’un long fonctionnement à faible courant n’est pas souhaitable non plus. Pour la méthode de démarrage, voir l’outil démarrage étoile-triangle ; pour les poulies, le calculateur poulie-courroie.

DRG Motor est fabricant, fournisseur et vendeur de moteurs électriques. Notre gamme couvre la carcasse aluminium de 0,25 à 11 kW et la fonte de 0,55 à 355 kW ; vitesses de 1000, 1500 et 3000 tr/min ; triphasé, 230/400 V ou 400/690 V ; montage B3/B5/B14/B35 précisé par une note de commande. Modèles 4 pôles adaptés à un VSI :

Les moteurs DRG MOTOR sont garantis 2 ans à compter de la date de livraison contre les défauts de matériau et de fabrication (certificat de garantie). Informations générales sur le couple et le démarrage des concasseurs : pourquoi le concassage exige un couple élevé.

Moteurs DRG pour concasseurs à axe vertical

• DRG-250M-4 – 55 kW – 1485 tr/min – 250M fonte
• DRG-280M-4 – 90 kW – 1486 tr/min – 280M fonte
• DRG-315S-4 – 110 kW – 1488 tr/min – 315S fonte
• DRG-315L1-4 – 160 kW – 1488 tr/min – 315L fonte
• DRG-315L2-4 – 200 kW – 1490 tr/min – 315L fonte
• DRG-355M-4 – 250 kW – 1490 tr/min – 355M fonte

Cliquez pour voir les prix actuels et commander ces moteursVOIR LES PRIX →

Moteur de concasseur à axe vertical : questions fréquentes

Quelle puissance pour le moteur d’un concasseur VSI ?

On observe environ 55–250 kW par moteur. Les grandes machines au-delà de 200 t/h utilisent surtout deux moteurs, pour une puissance totale de 320–500 kW.

Si l’un des deux moteurs d’un VSI tombe en panne, la machine peut-elle tourner sur un seul ?

Ce n’est pas recommandé. Le rotor est alimenté pour la puissance cumulée des deux moteurs ; un moteur seul serait surchargé. Jusqu’au remplacement, il faut arrêter le concasseur ou réduire le tonnage dans la limite admise par le constructeur.

Pourquoi choisir un moteur 4 pôles pour un VSI ?

Le rotor d’un VSI tourne vers 1 400–2 100 tr/min. Un 4 pôles à 1490 tr/min atteint cette vitesse avec des rapports de poulies raisonnables ; un 6 pôles demanderait une très grande poulie moteur.

Combien d’ampères absorbe un moteur de VSI de 110 kW ?

Le DRG-315S-4 absorbe 187 A sous 400 V et 197 A sous 380 V ; en démarrage direct, on observe environ 7 fois ce courant.

Indiquez-nous le modèle de votre VSI, le nombre de moteurs, les dimensions des poulies et la plaque de l’ancien moteur ; nous choisirons ensemble le moteur DRG adapté. Joignez-nous au +90 (542) 666 11 11, à [email protected] ou via le formulaire de contact. Les prix actuels des 120 modèles sont dans la boutique en ligne.

Sources

1. Sandvik – CV200 Range VSI Crushers, Technical Specification – tableau moteurs : 55 / 110 / 185 / 220 kW simple, 2×185 et 2×250 kW double ; 4 pôles à cage ; options de vitesse de rotor et périphérique ; courroies SPC crantées, support moteur à tension hydraulique ; alimentation 40–55 mm ; exemple de sélection manuelle et règle Bi-Flow.
2. Constmach – Vertical Shaft Impact Crushers (VSI serisi) – rotors de 700 à 975 mm ; 110 kW moteur unique, 2×160, 2×185, 2×200 kW double moteur ; 60–300 t/h ; rotor fermé/enclume et rotor ouvert/pierre sur pierre.
3. Constmach – VSI-700-CR teknik föy – moteur unique de 110 kW, alimentation maxi 35 mm, rotor 60–70 m/s, 60–100 t/h.
4. Constmach – VSI-1000-OR teknik föy – rotor ouvert (pierre sur pierre), Ø975 mm, alimentation maxi 90 mm, 2×200 kW, 50–60 m/s, 250–300 t/h.