Architecture des entraînements des broyeurs et fours à ciment — Utilisation d'engrenages hélicoïdaux
La production de ciment utilise trois grands types de machines rotatives qui nécessitent engrenage hélicoïdal Les équipements comprennent : le broyeur à boulets (pour le broyage du clinker en ciment), le broyeur à cylindres verticaux (pour le broyage alternatif) et le four rotatif (pour la calcination du calcaire). Chacun possède des caractéristiques distinctes. engrenage hélicoïdal exigences:
Un broyeur à boulets est un cylindre rotatif (diamètre 3 à 8 m, longueur 8 à 18 m) partiellement rempli de billes de broyage en acier. Le cylindre tourne à 12-20 tr/min grâce à une grande couronne dentée (la « roue dentée principale ») boulonnée à l'enveloppe du broyeur et engrenée avec un arbre de pignon entraîné par un moteur via un réducteur. Le diamètre de la roue dentée principale atteint 6 à 12 m, avec des modules de M20 à M50. La configuration à engrenages ouverts est utilisée car il n'existe pas de carter fermé pratique à cette échelle.
Un broyeur à cylindres verticaux utilise une table motorisée tournant à 20–40 tr/min, l'entraînement étant assuré par un système multi-étages fermé. engrenage hélicoïdal Le réducteur (généralement à engrenages coniques et hélicoïdaux) abaisse la vitesse du moteur à celle de la table. Le système fermé protège le engrenages hélicoïdaux en milieu très abrasif, à base de poussière de ciment. Module M12–M20 en acier 17CrNiMo6 cémenté.
Un four rotatif est un cylindre incliné massif (diamètre 4 à 8 m, longueur 50 à 200 m, masse 500 à 5000 tonnes) tournant à 0,5 à 4 tours par minute. engrenage hélicoïdal Les entraînements utilisent le même système d'engrenage et de pignon ouvert que les broyeurs à boulets, mais avec la difficulté supplémentaire que l'excentricité du four (0,5 à 2 mm de faux-rond de la coque par rapport aux anneaux de roulement) crée une variation de charge périodique à la fréquence de rotation du four.
Facteur de service des engrenages hélicoïdaux de broyeurs à ciment — Pourquoi SF = 2,0–3,5
Le facteur de service (facteur d'application KA selon la norme ISO 6336) des entraînements de broyeurs à boulets pour ciment est nettement supérieur à celui de toute autre application de cette série. Trois événements de charge indépendants nécessitent des facteurs de service élevés :
- impact cataractogène de la charge de bille : Dans un broyeur à boulets, les billes de broyage ne roulent pas simplement ; elles sont entraînées jusqu'à la position 2 heures environ par le cylindre rotatif, puis retombent en cascade (« cataracte ») sur la base de la charge de billes. Chaque cataracte produit une brève mais intense impulsion de couple sur l'enveloppe du broyeur et à travers celui-ci. engrenage hélicoïdal Entraînement — généralement de 150 à 2001 Nm de couple nominal pendant 0,05 à 0,2 seconde. À une vitesse de rotation typique d’un broyeur à boulets (15 tr/min), ces événements se produisent toutes les 4 secondes en continu pendant toute la durée de fonctionnement.
- Redémarrage de la charge bloquée : Si un broyeur à boulets est arrêté alors que sa charge de matériau humide se solidifie pendant l'arrêt (charge gelée), le couple de redémarrage peut atteindre 300 à 500 Nm de sa valeur nominale, le système d'entraînement s'efforçant de libérer le matériau solidifié. Bien que rare, cet événement peut avoir des conséquences catastrophiques pour les broyeurs de petite taille. engrenage hélicoïdal conduites.
- choc supplémentaire de la bille de broyage : Lorsque des billes de broyage sont ajoutées au broyeur en fonctionnement (à partir d'une trémie supérieure), les billes individuelles tombent jusqu'à 2–3 m avant de heurter la charge existante, créant des impulsions d'impact à haute fréquence transmises à travers l'enveloppe du broyeur à l'engrenage et au pignon.
L'effet combiné de ces événements de charge — quantifié par des mesures de couple enregistrées sur les broyeurs en fonctionnement — justifie un facteur de service AGMA SF = 2,0–2,5 pour un fonctionnement normal et SF = 3,0–3,5 pour la capacité de redémarrage en cas de charge gelée. engrenage hélicoïdal et les spécifications du pignon.
Matériaux et traitement thermique des engrenages hélicoïdaux pour grands broyeurs à ciment
Grand module engrenage hélicoïdal Pour les applications d'entraînement de broyeurs ou de fours à ciment : pignon d'attaque en acier 42CrMo trempé par induction (dureté Rockwell C 50–55) ; couronne dentée en acier moulé (dureté Rockwell C 220–280) pour les engrenages ouverts. Un coefficient de service de 2,0 à 3,5 est appliqué au couple transmis pour le calcul de la résistance des engrenages.
Le choix des matériaux pour le broyeur à ciment engrenages hélicoïdaux est déterminé par la taille de la section et l'accessibilité au traitement thermique :
| Composant | Matériau typique | Traitement thermique | Dureté | Motif du choix |
|---|---|---|---|---|
| Engrenage annulaire (diamètre extérieur 6–12 m) | Sections en acier moulé (0,35–0,45% C) ou soudées | Normaliser + tempérer ou QT | HB 180–250 | Les dimensions empêchent la cémentation ou le traitement par induction ; fabriqué en segments boulonnés à la virole du broyeur |
| Pignon (diamètre extérieur 0,4–1,2 m) | 42CrMo4 forgé | flancs de dents trempés par induction QT + | Cœur HRC 28–35 ; surface HRC 50–55 | Section de 300 à 600 mm de diamètre — Trempabilité de l'acier 42CrMo suffisante ; la trempe par induction appliquée uniquement aux flancs des dents évite toute déformation de la section. |
| Boîte de vitesses fermée engrenages hélicoïdaux | 17CrNiMo6 forgé | Cémentation gazeuse + rectification | HRC 58–62 ; cas 1,2–2,5 mm | Boîte de vitesses fermée engrenages hélicoïdaux Les pièces (M12–M20) sont cémentables ; un matériau de qualité supérieure est nécessaire pour un facteur de sécurité (SF) supérieur ou égal à 2,0 et un service continu de 24 heures. |
Lubrification des engrenages ouverts — Le défi unique des transmissions par engrenages cylindriques
L'engrenage ouvert d'un broyeur à boulets ou d'un four à ciment ne peut pas utiliser de bain d'huile fermé : l'engrenage est trop volumineux et tourne dans un environnement poussiéreux et abrasif. Le système de lubrification doit appliquer le lubrifiant directement sur les flancs des dents juste avant l'engrènement, généralement selon l'une des trois méthodes suivantes :
Une buse de pulvérisation dirigée vers la base de la dent (juste avant l'engrènement) applique de l'huile pour engrenages ouverts ISO VG 3000–6800 à intervalles réguliers (généralement 2 à 5 ml par mètre de largeur de face de la roue dentée principale toutes les 3 à 5 minutes). L'huile doit présenter une viscosité suffisante pour former un film protecteur entre les pulvérisations et une adhérence suffisante pour résister à l'éjection par la force centrifuge à la vitesse de rotation de la roue dentée principale.
Les composés traditionnels bitume-graphite (pâte semi-solide chauffée à viscosité fluide avant application) sont appliqués goutte à goutte sur les flancs des dents d'entrée. Le graphite assure une protection extrême-pression au niveau de la zone de contact ; le bitume adhère à la surface de la dent. Bien qu'efficaces, ces composés posent des problèmes environnementaux ; les huiles synthétiques modernes pour engrenages ouverts sont aujourd'hui privilégiées sur la plupart des marchés.
Pompe de lubrification à commande par automate programmable, déclenchée par la commande d'entraînement du broyeur, assurant un débit d'huile précis par tour d'engrenage. Intégrée au système de contrôle de processus, elle augmente le débit de lubrification lors des pics de charge (ajout de billes) et le réduit lors des périodes de faible charge. Solution moderne et adaptée aux broyeurs à ciment à fonctionnement continu. engrenage hélicoïdal et les entraînements par pignon.
Excentricité du four et son effet sur l'entraînement par engrenage hélicoïdal
Un four rotatif de 200 m de long et 5 m de diamètre présente un faux-rond de la bandage (anneau de roulement) de 0,5 à 2 mm en conditions de fonctionnement, dû à la dilatation thermique, au fluage du bandage et à l'ovalisation de la paroi. Ce faux-rond, combiné à la masse du four (3 000 à 5 000 tonnes), engendre une variation périodique de la force radiale au niveau de l'engrènement du pignon à la fréquence de rotation du four (0,5 à 4 tr/min = 0,008 à 0,067 Hz). engrenage hélicoïdal Lors de l'engrènement du pignon avec la roue dentée principale du four, cette variation de force à basse fréquence engendre des variations alternées de la poussée axiale (car F_a = F_t × tan β et F_t varie en fonction de la charge excentrée) que les butées de l'arbre du pignon doivent absorber. Korea Ever-Power recommande l'utilisation de butées à rouleaux sphériques pour les arbres de pignon de four ; leur capacité intrinsèque à compenser les défauts d'alignement permet de tolérer l'inclinaison cyclique de l'arbre du pignon induite par la charge excentrée du four.
Korea Ever-Power — Capacité d'engrenage hélicoïdal pour broyeur à ciment à grand module
Korea Ever-Power produit des systèmes de remplacement et des systèmes d'installation neuve. engrenages à denture hélicoïdale Pour les entraînements de broyeurs et de fours à ciment de M8 à M50, dans des diamètres allant jusqu'à 2500 mm pour les pignons et jusqu'à 5000 mm pour les engrenages segmentés (fournis sous forme de segments d'engrenage appariés pour un assemblage sur site). fabricant d'engrenages hélicoïdauxEn Corée, Ever-Power assure la production des ébauches de pignons en acier 42CrMo (à induction) et 17CrNiMo6 (étages de boîte de vitesses fermés à carburation) grâce à ses ateliers internes de forgeage et d'usinage. La documentation complète inclut la vérification des matériaux par spectromètre OES, les mesures de dureté et les analyses d'engrenages sur toutes les dents. Consultez la documentation. gamme de produits à engrenages hélicoïdaux pour les demandes de renseignements concernant l'industrie du ciment.
Foire aux questions
Une roue dentée de 10 mètres de diamètre pèse entre 50 et 200 tonnes, bien au-delà de la capacité de n'importe quelle presse à forger, four ou véhicule de transport. La fabrication par segments (généralement 4 à 8 segments par roue dentée) permet de forger, de traiter thermiquement et d'usiner avec précision chaque segment dans un atelier standard, puis de l'assembler sur site par boulonnage sur la bride de la virole du broyeur. engrenage hélicoïdal Le pas des dents au niveau des joints des segments doit être parfaitement identique et la concentricité de l'engrenage assemblé vérifiée par mesure du faux-rond avant la mise en service. Korea Ever-Power fournit des segments d'engrenages mâles appariés, avec une continuité de pas vérifiée sur tous les joints.
Oui, c'est une pratique courante pour prolonger la durée de vie de la roue dentée. La roue dentée principale est généralement chargée sur un seul flanc (le flanc menant dans le sens normal de rotation). Après 3 à 5 ans de fonctionnement, si le flanc opposé à l'entraînement est encore intact, la roue dentée principale peut être retournée axialement (inversée sur sa bride de fixation) afin d'utiliser le flanc intact comme nouveau flanc menant, doublant ainsi sa durée de vie utile avant remplacement. La même inversion s'applique au pignon. Cette pratique est spécifique aux engrenages ouverts où l'accès pour la retournement est possible ; elle est différente pour les boîtes de vitesses fermées. engrenages hélicoïdaux ne sont pas inversés en service.
Dans un couple pignon-roue, le pignon effectue environ z₂/z₁ tours pour chaque tour de la roue dentée, ce qui signifie que chaque dent du pignon s'engrène z₂/z₁ fois plus souvent que chaque dent de la roue dentée. Pour un rapport typique de 8:1, chaque dent du pignon subit 8 fois plus de cycles de fatigue par unité de temps que chaque dent de la roue dentée. Le pignon atteint donc sa limite de fatigue en premier si les deux pièces ont la même dureté. En durcissant le pignon à une dureté Rockwell C (HRC) de 50 à 55 et en conservant la dureté Rockwell C (HB) de 220 à 250, les durées de vie en fatigue des deux composants sont à peu près équivalentes : la surface plus dure du pignon compense son nombre de cycles plus élevé par une contrainte limite de fatigue (σ_H lim) plus importante, tandis que la surface plus tendre de la roue dentée est suffisamment protégée par sa fréquence de cycles plus faible.
Avec une lubrification adéquate (système de pulvérisation automatique, huile pour engrenages ouverts ISO VG 3000 appliquée au débit spécifié), les pignons en acier 42CrMo trempé par induction utilisés dans les broyeurs à boulets pour ciment ont une durée de vie de 6 à 12 ans avant que l'usure des dents ne dépasse la limite de perte d'épaisseur de dent de 20 à 251 TP3T. Une lubrification insuffisante ou une huile contaminée réduisent cette durée à 2 à 4 ans. Korea Ever-Power recommande un contrôle visuel trimestriel des flancs des dents (mesure de l'épaisseur des dents par empreinte au fil de plomb ou au pied à coulisse) et le remplacement du pignon lorsque l'épaisseur des dents au niveau de la ligne primitive est inférieure de plus de 151 TP3T à la spécification d'origine, avant que la réduction d'épaisseur ne compromette la résistance à la fatigue par flexion à la base de la dent.
Demande de renseignements sur les engrenages d'entraînement des broyeurs et fours à ciment
Veuillez indiquer le diamètre du broyeur ou du four, le module, le nombre de dents et la nuance d'acier actuelle. Korea Ever-Power confirme les spécifications de remplacement en précisant le facteur de service actualisé et en recommandant un traitement par trempe par induction ou cémentation, puis fabrique l'engrenage conformément aux spécifications confirmées, accompagné de la documentation complète.
M8–M50 · Diamètre extérieur jusqu'à 2500 mm · Engrenage segmenté · Alliage 42CrMo · Alésage 17CrNiMo6 cémenté · Documentation SF
Éditeur : Cxm
