Vitesse et transmission par courroie du moteur électrique de broyeur à cylindres en minoterie

Dans une minoterie, le broyeur à cylindres est la machine qui casse et réduit le blé par étapes ; l'arbre de chaque paire de cylindres doit tourner à une vitesse définie dans le diagramme du moulin. Dans la plupart des installations, cette vitesse n'est pas fixée directement par le moteur, mais par la transmission par courroie et poulie entre le moteur et le broyeur. C'est pourquoi, lors du remplacement d'un moteur de broyeur à cylindres, il ne suffit pas de regarder les kilowatts : la vitesse nominale du moteur, les diamètres des poulies et la charge que la courroie exerce sur l'arbre du moteur doivent être considérés ensemble. Nous abordons ci-dessous ces trois points dans l'ordre, à partir des modèles en fonte que HEM Motor propose à la vente.

Qui fixe la vitesse du cylindre : le moteur ou la poulie ?

Le fabricant du broyeur prévoit des vitesses d'arbre déterminées pour les cylindres rapide et lent de la machine. L'écart de vitesse entre les deux cylindres est généralement fixé par un engrenage ou une courroie à l'intérieur de la machine ; le rôle du moteur est de fournir la bonne vitesse et un couple suffisant à l'arbre d'entrée du cylindre rapide. Le rapport de poulies entre le moteur et le broyeur est le dernier maillon qui règle cette vitesse d'entrée.

La relation de base est simple : la vitesse de la poulie du broyeur est égale à la vitesse du moteur multipliée par le rapport des diamètres des poulies. En formule, n_cylindre = n_moteur × d_{poulie moteur} / d_{poulie cylindre}. Il ne faut pas oublier que la courroie glisse légèrement et que le calcul se fait avec les diamètres effectifs ; le résultat est une valeur approchée, et le réglage final est vérifié sur site avec un tachymètre.

La conséquence pratique de cette relation est la suivante : si la vitesse nominale de l'ancien moteur du moulin diffère de celle du nouveau moteur, la vitesse du cylindre change aussi. Par exemple, lorsqu'un modèle d'une vitesse nominale de 1465 tr/min remplace un moteur dont la plaque indique 1450 tr/min, le cylindre tourne environ un pour cent plus vite avec les mêmes poulies. Ce petit écart reste généralement dans la tolérance ; en revanche, monter un modèle de 1000 tr/min à la place d'un moteur de 1500 tr/min entraîne une baisse de vitesse inacceptable si le rapport de poulies n'est pas modifié.

Les modèles en fonte qui ressortent côté moulin

En minoterie, l'entraînement des broyeurs à cylindres se fait le plus souvent avec des moteurs 4 pôles, c'est-à-dire d'une vitesse synchrone de 1500 tr/min ; le rapport de poulies est calculé pour cette vitesse. Le tableau ci-dessous présente trois modèles en fonte en vente sur le site qui correspondent à la plage de puissance fréquente pour ces entraînements. La puissance nécessaire dépend de la longueur des cylindres, du passage de mouture et de la capacité ; le tableau n'est pas une recommandation, mais un résumé des valeurs enregistrées.

Les trois modèles sont IP55, isolés en classe F et fonctionnent sous une alimentation 400/690 V (Δ/Y), 50 Hz ; sur un réseau 400 V, ils sont couplés en triangle. Les carcasses 160M et 160L ont la même hauteur d'axe, mais leur longueur et l'entraxe des trous de pattes diffèrent ; la 180M est une taille de carcasse au-dessus. Vérifiez si le moteur tient sur le socle ou sur le rail tendeur sous le broyeur à l'aide des plans techniques 2D. Les autres informations sur le secteur sont regroupées sur la page moteurs électriques pour moulins à farine.

La charge exercée par la transmission par courroie sur l'arbre moteur

Contrairement à un entraînement par accouplement, dans une transmission par courroie l'arbre du moteur ne supporte pas seulement le couple de rotation ; la tension de la courroie applique une force latérale sur l'arbre. Cette charge radiale est le facteur qui sollicite le plus le roulement avant du moteur et l'une des causes courantes de bruit de roulement précoce après un remplacement.

Situations qui augmentent la charge radiale

• Poulie moteur trop petite : Pour transmettre le même couple avec un petit diamètre, la courroie doit tirer davantage. Plutôt que de réduire excessivement la poulie moteur pour obtenir le rapport, il est généralement plus sain d'agrandir la poulie du cylindre.
• Poulie montée en bout d'arbre : Plus la poulie s'éloigne de l'épaulement de l'arbre, plus l'effet de la force sur le roulement augmente. La poulie doit être placée aussi près de la carcasse que la longueur de l'arbre le permet.
• Courroie trop tendue : Tendre excessivement la courroie pour éviter le glissement reporte le problème sur le roulement. La tension est réglée selon la recommandation du fabricant de la courroie.
• Désalignement : Si la poulie moteur et la poulie du cylindre ne sont pas dans le même plan, la courroie s'use sur les flancs et les vibrations augmentent.

L'adaptation du moyeu de la poulie à l'arbre du nouveau moteur est un contrôle distinct. Le diamètre de l'arbre et la dimension de la clavette varient selon le code de carcasse ; comparez ces dimensions à l'aide du catalogue et des plans techniques, et non par estimation.

Environnement : poussière de farine, vibrations et fonctionnement continu

À l'étage des broyeurs, les moteurs tournent de longues heures, souvent pendant des semaines sans arrêt. Cela met trois points en avant dans le choix :

• Poussière et refroidissement : L'enveloppe IP55 est protégée contre la pénétration de poussière, mais si le capot de ventilateur et les ailettes de la carcasse se recouvrent de farine, le moteur ne peut plus se refroidir correctement. Un nettoyage périodique est la condition préalable pour que le moteur fonctionne à ses valeurs de plaque.
• Matériau de la carcasse : Sur les étages de broyeurs soumis aux vibrations et en fonctionnement continu, la carcasse en fonte est préférée pour sa rigidité. Le site propose aussi une option en carcasse aluminium jusqu'à 11 kW ; le choix se fait selon la construction de la machine et l'emplacement de montage.
• Risque d'explosion de poussière : Si votre installation comporte une zone classée comme atmosphère de poussière explosive, cette zone exige un moteur spécialement conçu pour elle. Un moteur triphasé standard IP55 n'est pas défini pour ce type de zone ; indiquez toujours la classification de la zone dans la commande.

Le mode de démarrage compte également. Si le broyeur démarre à vide, le démarrage étoile-triangle est courant ; en cas de démarrage en charge ou d'arrêts et démarrages fréquents, décrivez la situation au stade du devis.

Exemple hypothétique : renouvellement d'un moteur de broyeur de 15 kW

Cette section est un exemple de calcul et ne décrit pas une application client réelle. Supposons que la plaque de l'ancien moteur d'un broyeur indique 15 kW et 1460 tr/min, que la poulie moteur ait un diamètre effectif de 200 mm et la poulie du cylindre de 500 mm.

• Vitesse actuelle du cylindre : 1460 × 200 / 500 ≈ 584 tr/min.
• Nouveau moteur : Le modèle 160L-4 en fonte, de même puissance et même nombre de pôles, d'une vitesse nominale de 1465 tr/min. Avec les mêmes poulies, le cylindre tourne à ≈ 586 tr/min ; l'écart est inférieur à un demi pour cent et n'exige en pratique aucun changement de poulie.
• Contrôle de la carcasse : Si l'ancien moteur est lui aussi en carcasse 160L, le rail tendeur et les trous de boulons correspondront très probablement. Si la carcasse est différente, les dimensions du rail sont comparées au plan.
• Moyeu de poulie : Si l'ancienne poulie doit être montée sur le nouvel arbre, on compare le diamètre de l'arbre et la rainure de clavette ; s'ils ne correspondent pas, le moyeu est réusiné ou une nouvelle poulie est achetée.
• Contrôle de charge : Après la mise en service, le courant est mesuré pendant la mouture. Si le courant reste en permanence au-dessus de la valeur nominale de 27,3 A, le problème est à chercher non pas dans le moteur, mais dans la charge du passage ou le réglage de la courroie.

Ce qu'il faut préparer avant la commande

Pour associer correctement le moteur du broyeur, transmettez-nous les éléments suivants :

• Une photo de la plaque de l'ancien moteur (puissance, vitesse nominale, tension, code de carcasse)
• Les diamètres des poulies moteur et cylindre ainsi que le type de courroie
• Forme de montage : à pattes sur rail tendeur ou autre liaison
• Tension du réseau et mode de démarrage
• Conditions ambiantes à l'étage des broyeurs ; la classification de zone poussière, le cas échéant

Vous trouverez toutes les options de puissance et de vitesse, avec les prix actuels, sur la page acheter des moteurs électriques. Si vous partagez les données de votre ancien moteur via la page d'envoi de plaque signalétique, nous déterminerons ensemble le modèle équivalent ; pour toute autre question, utilisez la page contact.