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Le concasseur à percussion brise la pierre non pas en l'écrasant, mais en la frappant à grande vitesse. Dans les modèles à arbre horizontal (HSI), un rotor lourd portant des battoirs tourne à grande vitesse ; la pierre qui tombe de l'ouverture d'alimentation heurte ces battoirs, est projetée contre les écrans de choc du bâti et se fragmente. Dans les modèles à arbre vertical (VSI), la matière est versée au centre d'un rotor tournant rapidement et projetée vers l'extérieur, contre une couronne d'enclumes ou un lit de matière. Dans les deux cas, ce contre quoi le moteur travaille réellement, c'est le rotor : sa masse, sa vitesse et la quantité de matière qui le traverse. Cet article explique sous quels angles lire la charge du rotor lors du choix du moteur d'un concasseur à percussion, et à quoi veiller lors d'un remplacement.
La charge du rotor comporte trois parties
Considérer la charge vue par le moteur d'un concasseur à percussion comme un nombre unique est trompeur. Le même concasseur peut absorber des courants très différents selon l'alimentation.
- Charge d'entraînement du rotor : Même un rotor tournant à vide demande une certaine puissance en raison de la résistance de l'air, du frottement des roulements et des pertes des courroies. Cette charge de base existe tant que la machine fonctionne.
- Charge de concassage : À mesure que la pierre frappe le rotor, celui-ci ralentit légèrement et le moteur compense cette perte de vitesse. Plus le débit d'alimentation et la dureté de la pierre augmentent, plus le besoin moyen de puissance s'élève. Une alimentation irrégulière se traduit par une fluctuation permanente du courant moteur.
- Pointes de choc : Lorsqu'un gros bloc ou une pièce incassable (dent de godet, acier cassé) entre dans le rotor, une pointe de charge brève et brutale se produit. L'inertie du rotor absorbe une partie de cette pointe ; le reste parvient au moteur par les courroies et l'arbre moteur.
La somme de ces trois composantes devient la puissance moteur fixée par le constructeur du concasseur. Celui-ci fait ce calcul selon le diamètre du rotor, sa vitesse, la granulométrie d'alimentation et le débit requis. La puissance du moteur ne se devine pas d'après le nom de la machine ou la taille de l'ouverture d'alimentation ; sur un concasseur existant, le point de départ est la plaque de l'ancien moteur et la documentation du constructeur.
Vitesse du rotor, rapport de poulies et nombre de pôles
L'un des principaux facteurs qui déterminent la taille du produit dans un concasseur à percussion est la vitesse périphérique du rotor. Plus la vitesse du rotor augmente, plus l'impact est violent et plus le produit est fin ; quand la vitesse baisse, le produit grossit. Cette vitesse résulte à la fois de la vitesse du moteur et du rapport de poulies.
- Sur les grands concasseurs à arbre horizontal, le moteur est le plus souvent à 4 pôles et le rotor est entraîné par courroies à une vitesse inférieure à celle du moteur. Certaines installations utilisent aussi des moteurs à 6 pôles.
- Changer le nombre de pôles modifie directement la vitesse du rotor et donc la granulométrie du produit. Si le nouveau moteur n'a pas le même nombre de pôles que l'ancien, les poulies sont recalculées ; cette décision se prend avec le constructeur du concasseur.
- Dans les installations où la vitesse du rotor est souvent modifiée pour les besoins du procédé, un variateur de fréquence peut être utilisé. L'indication générale de notre site est la suivante : nos séries triphasées conviennent au contrôle de vitesse par variateur de fréquence ; pour un fonctionnement prolongé à basse vitesse à couple plein, un ventilateur externe peut être nécessaire et, si le câble entre variateur et moteur est long, un filtre dv/dt ou sinus est envisagé ; ces conditions sont précisées à la commande. Pour les détails, consultez la question sur le variateur de fréquence.
Démarrage et arrêt avec un rotor lourd
Le rotor d'un concasseur à percussion tourne avec une inertie très importante pour sa taille. Pendant qu'il amène ce rotor de l'arrêt à la vitesse de service, le moteur absorbe un courant élevé pendant longtemps. Toujours démarrer à vide, c'est-à-dire ne pas ouvrir l'alimentation avant que le rotor ait atteint sa pleine vitesse, est une règle d'exploitation fondamentale.
- Mode de démarrage : Sur un rotor à forte inertie, le démarrage étoile-triangle peut allonger l'accélération, tandis que le démarrage direct peut provoquer une chute de tension marquée sur le réseau. Le mode retenu (direct, étoile-triangle, démarreur progressif ou variateur de fréquence) est décidé sur site par un ingénieur, en tenant compte de l'inertie du rotor et de la puissance d'alimentation du site.
- Fréquence des démarrages : Chaque démarrage d'un rotor lourd échauffe le moteur. Des démarrages répétés à intervalles courts ne laissent pas au moteur le temps de refroidir. Le nombre de démarrages par jour doit être indiqué à la commande.
- Arrêt : Quand l'alimentation est coupée, le rotor continue de tourner longtemps. Les trappes de maintenance ne sont pas ouvertes avant l'arrêt complet du rotor, et le moteur ne doit pas être remis sous tension tant que le rotor tourne encore.
L'organe de protection ne doit pas déclencher pendant un démarrage long, mais doit protéger le moteur en cas de surcharge réelle. L'article sur le choix du relais thermique et des fusibles guide le choix de la classe de protection.
Matière incassable et effet des chocs sur le moteur
Une pièce d'acier qui entre dans le concasseur freine le rotor d'un coup. À cet instant, les courroies patinent ou cassent, les battoirs du rotor peuvent être endommagés et le moteur subit un choc de couple très élevé et bref. Les constructeurs de concasseurs limitent généralement ce risque par un séparateur de métaux sur la ligne d'alimentation (séparateur magnétique ou détecteur de métaux) et par des dispositifs de sécurité dans le bâti.
Ce qui compte du point de vue du moteur, c'est que ces chocs ne sont pas une condition de fonctionnement à absorber par un moteur standard, mais une situation de défaut à prévenir par l'équipement. Des chocs fréquents provoquent de la fatigue dans l'arbre, la clavette, les roulements et la liaison de la poulie. Lors du remplacement, la poulie moteur, la rainure de clavette et la tension des courroies doivent aussi être vérifiées.
En montage B3 à pattes, le moteur est fixé sur une glissière de tension, qui sert à régler la tension des courroies. Les formes de montage sont proposées selon la carcasse en B3, B5, B14, B34, B35 et verticales V1/V3/V5/V6/V15 ; la taille de bride est confirmée à la commande. Sur les concasseurs à arbre vertical, l'implantation du moteur et la disposition des courroies varient selon le constructeur ; il faut impérativement préciser si le moteur sera en position horizontale ou verticale. Les dimensions d'arbre, de pattes et de bride figurent dans les plans techniques 2D et dans le catalogue 2026.
