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Le moteur électrique d'un concasseur à cône entraîne le plus souvent l'arbre de renvoi (arbre de pignon) du concasseur par courroies trapézoïdales ; la compatibilité d'un moteur de rechange se vérifie donc à partir de cette transmission par courroies, du sens de rotation et du verrouillage de lubrification. La puissance et la vitesse sont fixées selon les données du constructeur du concasseur ; lorsque le moteur de rechange a la même puissance, le même nombre de pôles et la même carcasse que l'ancien, la poulie, les glissières et l'armoire restent inchangées. Cet article explique la transmission d'un concasseur à cône et les points à vérifier lors du choix d'un moteur de rechange.
Comment la puissance est-elle transmise dans un concasseur à cône ?
Dans un concasseur à cône, le concassage s'effectue entre le manteau (cône intérieur), animé d'un mouvement excentrique, et le revêtement extérieur fixe (bol). Le moteur ne produit pas directement ce mouvement excentrique ; la puissance est transmise dans cet ordre :
- Moteur et poulie moteur : le moteur est placé à côté du concasseur sur des glissières ou un socle réglable.
- Jeu de courroies trapézoïdales : une courroie à plusieurs gorges transmet la puissance à la poulie de l'arbre de renvoi du concasseur.
- Arbre de renvoi et couple conique : l'arbre de renvoi fait tourner la douille excentrique par un couple d'engrenages coniques.
- Excentrique et arbre principal : l'excentrique met le manteau en giration ; la matière est concassée par ce mouvement.
Dans certaines installations, le moteur est aussi relié à l'arbre de renvoi par un accouplement élastique. Toutefois, la disposition la plus fréquente sur site est la transmission par courroies ; la courroie amortit en partie les chocs du concasseur avant qu'ils n'atteignent le moteur, et la vitesse du concasseur peut être ajustée par le rapport des poulies.
Vitesse du concasseur et rapport des poulies
Dans un concasseur à cône, la vitesse de l'arbre de renvoi influe directement sur la granulométrie et le débit ; c'est pourquoi le constructeur indique une plage de vitesse donnée. La vitesse de l'arbre de renvoi découle de la vitesse du moteur et du rapport des diamètres de poulies : vitesse de l'arbre de renvoi = vitesse du moteur × diamètre de la poulie moteur ÷ diamètre de la poulie du concasseur.
Pour cette raison, le moteur de rechange doit avoir le même nombre de pôles que l'ancien. Les concasseurs utilisent le plus souvent des moteurs 4 pôles (classe 1500 tr/min) ; certaines installations préfèrent des moteurs 6 pôles. Si le nombre de pôles change, la vitesse du concasseur change aussi avec les mêmes poulies ; la granulométrie se décale et les engrenages et roulements tournent hors de leur vitesse de conception. Si un changement de vitesse est nécessaire, il doit être fait avec l'accord du constructeur du concasseur et en changeant les poulies.
Une vérification hypothétique
Les valeurs servent uniquement à illustrer la méthode. Avec un moteur 4 pôles (nominal 1486 tr/min), une poulie moteur de 315 mm et une poulie de concasseur de 900 mm, l'arbre de renvoi tourne à environ 1486 × 315 ÷ 900 ≈ 520 tr/min. Si la vitesse nominale du moteur de rechange diffère de quelques tr/min, la vitesse de l'arbre de renvoi ne change pratiquement pas. Mais si l'on monte un moteur 6 pôles (environ 985 tr/min) sur la même disposition, l'arbre de renvoi descend à environ 345 tr/min ; cela peut sortir de la plage de fonctionnement du concasseur.
Sens de rotation et verrouillage de lubrification
Sur la plupart des concasseurs à cône, le sens de rotation de l'arbre de renvoi est fixé par le constructeur et indiqué par une flèche sur le bâti. Tourner dans le mauvais sens peut entraîner des problèmes mécaniques, comme le desserrage de l'écrou qui maintient le manteau. Après le raccordement du moteur de rechange, il faut faire une brève impulsion sans les courroies et comparer le sens avec la flèche. Si le sens est mauvais, on inverse deux phases.
Les concasseurs à cône disposent le plus souvent d'une centrale de lubrification séparée. L'armoire n'autorise pas le fonctionnement du moteur principal tant que la pression et la température d'huile ne sont pas correctes. Ce verrouillage fonctionne avec le raccordement du moteur principal dans l'armoire ; lors du remplacement du moteur, il ne faut pas toucher au circuit de verrouillage et, à la mise en service, il faut vérifier que la centrale de lubrification démarre en premier. Le moteur de la pompe de lubrification est un petit moteur distinct ; il s'évalue aussi séparément d'après sa plaque.
Démarrage et charge : démarrer avec un concasseur plein
En fonctionnement normal, le concasseur à cône démarre à vide et l'alimentation est ouverte ensuite. Toutefois, après une coupure de courant ou un arrêt d'urgence, la chambre de concassage peut rester pleine de matière. Le moteur doit alors entraîner à la fois le concasseur plein et le volant lourd ; le démarrage s'allonge et le courant reste élevé longtemps.
- Étoile-triangle : courant pour les démarrages à vide ; le couple de démarrage baissant, il peut être insuffisant avec un concasseur plein.
- Démarreur progressif : réduit le choc et le courant de démarrage ; si un démarrage en charge est requis, ses réglages doivent être adaptés.
- Variateur de fréquence : assure un démarrage contrôlé et un réglage de vitesse ; certaines installations l'utilisent pour ajuster la vitesse du concasseur selon le produit.
Dans les installations où un démarrage en charge est possible, ne pas tenter de démarrer sans vider la chambre est la pratique d'exploitation la plus sûre. Cet article traite le démarrage dans les grandes lignes ; la vraie question pour le choix du moteur est de savoir avec quelle méthode fonctionnait l'ancien moteur. Pour un démarrage étoile-triangle sur réseau 400 V, la plaque du moteur doit indiquer 400/690 V (Δ/Y) ; les modèles en vente de 4 kW et plus sont proposés avec cette tension.
