Au-delà du couple : le défi de la gestion de la puissance pour les équipements de concassage

La gestion du couple peut être essentielle pour les machines qui doivent occasionnellement résister à des surcharges.

Mais ce n'est qu'une partie de l'histoire. Qu'il s'agisse de traiter de la roche dure, des déchets de démolition ou des granulats recyclés, les concasseurs fonctionnent dans des conditions extrêmement imprévisibles.

Les caractéristiques des matériaux peuvent changer rapidement, la régularité de l'alimentation est rarement parfaite et les surcharges constituent un risque opérationnel constant.

Les systèmes de transmission traditionnels reposent historiquement sur une transmission mécanique directe du moteur thermique au concasseur. Bien que généralement robuste, ce système peut subir des pics de couple soudains au démarrage, en cas de blocage ou si des matériaux non broyables pénètrent dans la chambre de broyage.

Ces scénarios auront pour conséquences une usure accélérée, une fatigue de la transmission, des intervalles de maintenance plus longs et, potentiellement, des temps d'arrêt coûteux.

« Les équipements de concassage doivent pouvoir absorber d'importantes variations de charge tout en maintenant une production continue », explique Gianluca Pagani, directeur technique et R&D chez Transfluid, un fabricant mondial spécialisé dans les composants industriels et maritimes de pointe.

Gianluca Pagani, directeur technique et R&D chez Transfluid

« Le défi », ajoute-t-il, « est que les systèmes mécaniques ne réagissent pas naturellement bien aux chocs et que plus l'environnement d'exploitation devient agressif, plus la gestion contrôlée du couple devient importante. »

De la transmission de l'énergie à la gestion de l'énergie

Dans le secteur du concassage mobile, on reconnaît de plus en plus que les systèmes de transmission de puissance ne doivent pas être considérés comme des liaisons mécaniques passives, mais qu'ils doivent jouer un rôle actif dans le contrôle des charges, la stabilisation des performances et la protection des composants critiques.

Cela se manifeste notamment par l'adoption de couplages hydrodynamiques à remplissage variable, qui transmettent le couple par l'intermédiaire d'un fluide plutôt que par contact mécanique direct.

En contrôlant la transmission du couple lors du démarrage et du fonctionnement, ces systèmes réduisent les chocs mécaniques et adoucissent l'interaction entre le moteur thermique, le moteur électrique et le concasseur.

Cela permet aux opérateurs d'effectuer un démarrage contrôlé sous charge. Cela réduit également les contraintes sur les boîtes de vitesses et les transmissions et contribue à améliorer la stabilité du système lors de conditions de fonctionnement avec des niveaux de demande de puissance fluctuants.

Pour les machines diesel et électriques comme pour les autres, des technologies telles que les raccords hydrauliques à remplissage variable KPT de Transfluid sont conçues selon ce principe.

« Le système utilise une pompe d'alimentation en huile à entraînement externe et un système de vannes à commande électrique pour réguler le débit d'huile à l'intérieur de l'accouplement, ce qui permet un engagement en douceur et un transfert de couple contrôlé », explique Samuele Aguggiaro, responsable R&D mécanique chez Transfluid.

Il en résulte non seulement un démarrage plus doux, mais aussi la capacité d'isoler le moteur principal des conditions de charge dommageables.

Selon Aguggiaro, « l’industrie a dépassé le stade où il suffisait de se demander si une machine pouvait démarrer sous charge.

Optimiser la disponibilité et la durée de vie des concasseurs est primordial, car certains peuvent être immenses et extrêmement coûteux.

« L’accent est désormais mis sur la gestion intelligente de cette charge tout au long du cycle de fonctionnement, car cela influe directement sur la durée de vie des composants, la consommation de carburant, l’efficacité énergétique et la disponibilité. »

Fiabilité sous pression

Pour les équipementiers, la fiabilité de la transmission est devenue de plus en plus importante à mesure que les machines deviennent plus puissantes – tout comme les attentes des clients en matière de disponibilité.

Les concasseurs modernes fonctionnent souvent dans des environnements isolés ou à coûts élevés où tout arrêt imprévu a des conséquences opérationnelles et donc financières immédiates.

Cela est particulièrement vrai dans le domaine du recyclage urbain, où les entreprises sont souvent confrontées à des délais serrés, à des matériaux d'alimentation variables et à la pression des autorités locales pour minimiser les perturbations.

Dans ces conditions, une distribution de couple plus régulière et une protection intégrée contre les surcharges peuvent offrir des avantages opérationnels significatifs.

Les accouplements hydrodynamiques contribuent à absorber les vibrations et à réduire la transmission des chocs dans la chaîne cinématique. Ces facteurs permettent d'allonger la durée de vie des composants connectés et, par conséquent, celle du concasseur.

De plus, les technologies permettant de simplifier l'entretien et de réduire la complexité des opérations de maintenance sur le terrain sont toujours les bienvenues. Cela inclut le montage externe de composants tels que les filtres à huile, les pompes d'alimentation et les vannes de régulation.

La possibilité de déconnecter le moteur thermique de la charge permet également un préchauffage à vide et une accélération contrôlée, contribuant ainsi à réduire le stress lors des séquences de démarrage de la machine.

Samuele Aguggiaro, responsable R&D mécanique chez Transfluid

Des systèmes plus intelligents pour les opérations modernes

À mesure que les équipements de concassage et de criblage deviennent plus connectés numériquement, les systèmes de transmission évoluent également au-delà des simples fonctions mécaniques.

Les systèmes de gestion électronique sont de plus en plus intégrés aux technologies d'accouplement pour assurer la surveillance, le diagnostic et le contrôle opérationnel à distance.

Des systèmes tels que la plateforme de gestion MPCB de Transfluid peuvent surveiller les vitesses d'entrée et de sortie, suivre les paramètres de couplage, fournir des signaux d'alarme aux salles de contrôle centrales et prendre en charge la mise en œuvre de la logique d'interverrouillage.

Dans les applications à moteur diesel, les systèmes de gestion peuvent également mesurer le couple et la puissance, tout en aidant les opérateurs à optimiser les profils d'engagement et de désengagement.

Pour les opérateurs, cela s'inscrit dans une tendance positive du secteur en matière de maintenance prédictive et de transparence opérationnelle.

« Dans le secteur du recyclage et des granulats, les opérateurs sont soumis à une forte pression pour optimiser la disponibilité tout en maîtrisant les coûts de maintenance », explique Pagani. « Une meilleure visibilité sur le comportement de la chaîne cinématique permet d'identifier les problèmes plus tôt et d'éviter les pannes susceptibles d'entraîner des interruptions majeures de la production. »

Les concasseurs fonctionnent régulièrement dans des environnements isolés où un arrêt imprévu peut entraîner une interruption prolongée des opérations.

Ce niveau de surveillance devient particulièrement pertinent à mesure que l'électrification se généralise dans les équipements de concassage. Les groupes motopropulseurs électriques peuvent fournir un couple élevé instantanément, ce qui engendre des contraintes supplémentaires sur les systèmes de transmission lors des accélérations et des variations de charge.

De ce fait, la gestion contrôlée du couple est de plus en plus considérée comme un facteur important d'amélioration des performances des machines diesel et électriques.

Un changement de mentalité dans le concassage et le recyclage

L'évolution plus générale qui s'opère dans le concassage, le criblage et le recyclage ne se limite pas à l'ajout de nouveaux composants. Elle reflète un changement plus profond dans la manière dont les performances des machines sont évaluées.

Historiquement, les systèmes de transmission étaient souvent considérés comme secondaires par rapport au débit ou à la puissance installée. Aujourd'hui, les équipementiers et les utilisateurs finaux accordent une importance accrue au coût total de possession, à la durée de vie des équipements et à la fiabilité opérationnelle.

Et cela modifie le rôle des technologies de transmission de puissance dans la conception des machines.

Plutôt que de servir de connecteurs mécaniques, les systèmes tels que les raccords hydrauliques à remplissage variable s'intègrent désormais dans une stratégie plus large visant à améliorer la fiabilité, l'efficacité et la protection des machines.

Pour une industrie soumise à une pression croissante pour améliorer sa productivité tout en réduisant les risques opérationnels, la capacité à gérer activement le couple, plutôt que de simplement le transmettre, pourrait s'avérer être l'une des priorités d'ingénierie déterminantes de la prochaine génération d'équipements de concassage.

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Cet article a été produit par KHL Content Studio, en collaboration avec des experts de Transfluid.

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Toutes les images sont une gracieuseté de Transfluid

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