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Les mélangeurs d'aliments transforment le grain broyé, les tourteaux, les additifs minéraux et les composants liquides en un mélange homogène. Dans les mélangeurs à arbre horizontal à pales ou à ruban, l'arbre mélangeur tourne à faible vitesse, quelques dizaines de tours par minute. Comme un moteur électrique tourne autour de 1000, 1500 ou 3000 tr/min, il y a toujours un réducteur de vitesse entre les deux : le plus souvent un réducteur à engrenages, parfois précédé d'un étage à poulies et courroies ou à chaîne. Cet article traite de ce qu'il faut vérifier côté moteur pour choisir un moteur adapté à un entraînement par réducteur sur un mélangeur d'aliments, de ce qu'exige le réducteur et des informations nécessaires à la commande.
Répartition des rôles entre moteur et réducteur dans un mélangeur
Dans un entraînement par réducteur, le moteur produit la puissance et le réducteur abaisse la vitesse et augmente le couple. Le couple en sortie de réducteur s'obtient en gros en multipliant le couple moteur par le rapport de réduction et en déduisant les pertes du réducteur. Qu'un mélangeur soit « puissant » ne dépend donc pas seulement d'un gros moteur ; un réducteur au bon rapport permet d'obtenir un couple élevé sur l'arbre mélangeur avec un moteur de puissance raisonnable.
L'erreur la plus fréquente dans le choix du moteur est de confondre la vitesse de l'arbre mélangeur avec celle du moteur. La vitesse du mélangeur est fixée par le rapport du réducteur choisi par le fabricant de la machine. Monter un moteur de 1000 tr/min à la place d'un moteur de 1500 tr/min en gardant le même réducteur ralentit le mélangeur d'un tiers et augmente le couple sur l'arbre moteur à puissance égale. Le temps de mélange s'allonge et la qualité du mélange peut changer. À l'inverse, un moteur plus rapide accélère le mélangeur ; il accroît l'usure des pales et de la cuve et peut écraser le produit. La vitesse du moteur se choisit donc d'après la vitesse d'entrée indiquée sur la plaque du réducteur.
Ce qu'il faut lire sur la plaque du réducteur
- Rapport de réduction (i) : le rapport entre la vitesse d'entrée et la vitesse de sortie. En divisant la vitesse du moteur par ce rapport, on obtient la vitesse du mélangeur.
- Vitesse et puissance d'entrée : elles indiquent pour quelle vitesse et quelle puissance moteur le réducteur a été choisi. La puissance du moteur ne doit pas dépasser la puissance d'entrée admise par le réducteur.
- Facteur de service : la marge prévue par le fabricant du réducteur pour les charges à chocs comme celles d'un mélangeur. Cette marge protège le réducteur ; ce n'est pas la valeur qui détermine la puissance du moteur.
- Type de liaison : le moteur est-il fixé par bride (avec adaptateur IEC) ou sur un châssis séparé avec accouplement.
Modes de liaison du moteur au réducteur
Trois liaisons typiques se rencontrent sur les mélangeurs d'aliments. Celle qui est utilisée détermine directement la forme de montage du moteur à commander.
- Liaison directe par bride : le moteur s'emboîte avec sa bride B5 ou B14 sur l'adaptateur d'entrée du réducteur ; l'arbre moteur entre dans l'arbre d'entrée du réducteur avec une clavette. Dans cette disposition, la hauteur d'axe IEC, la taille de bride et le diamètre d'arbre du moteur doivent correspondre exactement à l'adaptateur du réducteur. Pour un même code de carcasse, les dimensions des brides B5 et B14 diffèrent ; un nom identique ne signifie pas compatibilité.
- Châssis séparé avec accouplement : le moteur est monté à pattes (B3) sur un châssis commun à côté du réducteur, avec un accouplement élastique entre eux. Dans cette disposition, la hauteur d'axe, l'entraxe des trous de pattes et l'alignement de l'accouplement sont importants.
- Poulies et courroies + réducteur : le moteur entraîne l'arbre d'entrée du réducteur par une courroie. Les poulies forment un étage de vitesse supplémentaire et permettent un réglage fin. Ici, la tension de courroie impose une charge radiale au roulement avant du moteur ; monter la poulie au plus près de l'épaulement de l'arbre soulage le roulement.
Les formes de montage sont proposées selon la carcasse et la taille de bride est confirmée à la commande ; les options sont résumées dans la question sur les formes de montage. Les dimensions d'arbre et de bride à faire correspondre avec le réducteur sont données par carcasse dans les plans techniques 2D. Pour une vue d'ensemble des applications avec réducteur, consultez la page moteurs électriques pour réducteurs.
Le caractère de charge propre à un mélangeur
Un mélangeur d'aliments n'est pas une charge régulière comme une pompe ou un ventilateur. Les caractéristiques suivantes doivent impérativement être abordées lors du choix du moteur.
- Démarrage en charge : dans de nombreuses usines, le mélangeur travaille par lots : il est rempli, mélangé puis vidé. Après une coupure de courant ou un arrêt d'urgence, il peut falloir le redémarrer plein. Le moteur doit alors mettre en mouvement une masse lourde au repos ; c'est le moment où le besoin de couple de démarrage est le plus élevé.
- Variations de densité et d'humidité : lorsqu'on ajoute de la mélasse, de l'huile ou de l'eau, le mélange s'alourdit et la résistance sur les pales augmente. Quand la recette change, le courant du moteur change aussi.
- Charge pulsée : à mesure que les pales avancent dans le mélange, la charge monte et descend périodiquement. Cette fluctuation provoque de la fatigue dans le moteur, l'accouplement et les engrenages du réducteur.
- Poussière : le chargement des composants secs génère beaucoup de poussière ; les ailettes de refroidissement et le capot de ventilateur du moteur doivent être nettoyés régulièrement.
Sur les machines susceptibles de démarrer en charge, on préfère souvent le démarrage direct ou le variateur de fréquence. En démarrage étoile-triangle, le couple chute en position étoile, si bien qu'un mélangeur plein peut ne pas atteindre une vitesse suffisante en étoile. Le variateur de fréquence adoucit le démarrage et permet aussi d'adapter la vitesse de mélange à la recette ; toutefois, un fonctionnement prolongé à plein couple à basse vitesse réduit le refroidissement assuré par le ventilateur propre du moteur. La règle générale est expliquée dans la question sur l'utilisation avec variateur ; si un tel fonctionnement est prévu, le besoin d'une ventilation séparée est discuté à la commande.
