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Moyeu d’accouplement à mâchoires fissuré sur les agitateurs d’usine de traitement : démarrages en charge, matière du moyeu et ajustement
Un moyeu fissuré ou une mâchoire cassée est une défaillance plus rare sur un accouplement à mâchoires qu’une étoile usée, mais c’est elle qui arrête l’entraînement pour de bon. Sur les agitateurs d’usine de traitement du minerai, elle suit souvent le même schéma : la cuve s’arrête, la pulpe décante, et au redémarrage l’accouplement doit transmettre un couple de décollement bien supérieur au couple de marche. Voici comment lire la fissure, quelles causes contrôler et dans quel ordre, et quand un moyeu en acier est la bonne réponse plutôt qu’une pièce identique de plus.
Lire la fissure avant d’accuser le moyeu
L’endroit où la fissure démarre en dit plus que le simple fait qu’elle existe. Traitez ces schémas comme des indices à confronter à l’historique d’exploitation, et non comme un verdict à eux seuls :
| Position de la fissure | Indique généralement | À contrôler ensuite |
|---|---|---|
| Pied d’une ou plusieurs mâchoires | Surcharge de couple ou choc direct mâchoire contre mâchoire | Historique des démarrages, état de l’étoile, taille de l’accouplement |
| Partant axialement d’un angle de rainure | Angles de rainure vifs, clavette forcée ou clavette desserrée qui travaille | Rayon de la rainure, ajustement de la clavette sur les flancs et le dessus |
| Traversant la paroi du moyeu depuis l’alésage | Frettage trop serré ou paroi trop mince pour l’alésage | Mesures de l’alésage et de l’arbre, ajustement retenu, alésage par rapport à la taille du moyeu |
| Partant d’un trou de vis de blocage | Effet d’entaille du trou taraudé | Position du trou par rapport à la rainure et aux pieds des mâchoires |
Regardez aussi le faciès de rupture. Un faciès grossier et brillant, sans marques, indique une surcharge unique, alors que des lignes d’arrêt en arcs partant d’un point montrent une fissure de fatigue qui a progressé au fil de nombreux démarrages ; dans les deux cas, comparez avec ce que le journal d’exploitation indique pour la période précédant la défaillance.
Démarrages en charge après décantation
Quand un agitateur s’arrête cuve pleine, les solides se déposent autour du mobile d’agitation, et le redémarrage demande un couple de décollement bien supérieur au couple de marche normal. Un moteur en démarrage direct applique ce couple d’un coup, et si l’opérateur donne des impulsions répétées pour dégager le mobile, l’accouplement subit en quelques minutes une série de couples de pointe.
Chacun de ces démarrages ajoute un cycle de charge au pied des mâchoires, si bien qu’un moyeu qui a survécu au premier démarrage en charge peut se fissurer après quelques autres. Le courant moteur et la durée du démarrage sont des indices utiles pour savoir à quel point le mobile était bloqué, mais lisez-les avec l’historique des arrêts plutôt que comme une mesure de couple.
L’étoile compte aussi. Une fois usée de part en part, les mâchoires se frappent directement à chaque démarrage et à chaque inversion de charge, et un moyeu qui a tourné métal contre métal pendant des semaines est souvent déjà fissuré quand quelqu’un le regarde.
Moyeu en fonte ou en acier ?
Les moyeux en fonte sont courants sur les accouplements à mâchoires standard, car ils s’usinent bien, amortissent les vibrations et coûtent moins cher. Leur point faible est le choc : la fonte a peu de ténacité et, sous un démarrage en charge brutal, elle se fissure au lieu de se déformer, souvent sans signe avant-coureur.
Un moyeu en acier, par exemple en acier C45 ou en 42CrMo4 après trempe et revenu, supporte bien mieux les chocs et les contraintes de rainure. Il vaut son surcoût quand les démarrages en charge sont inévitables, quand des moyeux se sont déjà fissurés ou quand l’alésage est grand pour la taille du moyeu ; sur un entraînement à marche régulière avec un ajustement correct il apporte peu, et sur un entraînement surchargé il ne fait que déplacer le point faible vers l’arbre, la clavette ou le réducteur.
Frettage, rainures de clavette et trous de vis de blocage
Un frettage trop serré met la paroi du moyeu en traction avant même que le couple n’arrive, et la fonte est plus faible en traction. Mesurez l’alésage et l’arbre au lieu de vous fier au plan, limitez le serrage à ce que la matière et l’épaisseur de paroi du moyeu permettent, et chauffez le moyeu uniformément plutôt qu’au chalumeau sur un point.
Les angles vifs de rainure sont des points de départ de fissures privilégiés : demandez un rayon en fond de rainure et vérifiez que la clavette porte sur ses flancs avec un jeu sur le dessus. Une clavette qui touche le fond de la rainure du moyeu fait éclater le moyeu, et un moyeu alésé près de son alésage maximal garde une paroi mince qui subit à la fois l’ajustement et la charge de la rainure.
Les trous de vis de blocage sont aussi des entailles. Gardez-les là où le plan les prévoit, loin des pieds des mâchoires, et ne percez pas de trous supplémentaires sur site pour empêcher un moyeu de se déplacer ; corrigez plutôt l’ajustement.
Corriger dans le bon ordre
Vérifiez d’abord la taille par rapport au couple nominal du moteur avec un facteur de service qui tient compte des démarrages en charge, et par rapport au couple de pointe réellement produit par ces démarrages, comparé au couple maximal Tmax de la taille choisie. Notre gamme LM couvre, selon les tailles, des couples Tn de 28 N·m à 14 000 N·m et des Tmax jusqu’à 25 200 N·m ; lisez donc les valeurs de la taille concernée et non la plage.
Réduisez ensuite le choc à la source : un démarreur progressif ou un variateur de fréquence permet au moteur de décoller le mobile selon une rampe maîtrisée plutôt que d’un coup, et une procédure de redémarrage qui limite les impulsions aide autant que n’importe quel changement d’accouplement. Gardez ensuite l’étoile en état de service pour que les mâchoires ne se touchent jamais, et corrigez l’ajustement et la rainure avant de choisir la matière et le traitement thermique du moyeu.
Exemple de situation typique : l’agitateur d’une cuve de lixiviation s’arrête lors d’une coupure de courant, la pulpe décante et, au redémarrage, le moteur reçoit plusieurs impulsions avant que le mobile ne tourne. Si le moyeu se fissure ensuite au pied d’une mâchoire et que l’étoile était déjà usée de part en part, la solution est un démarrage maîtrisé, un contrôle régulier de l’étoile et un moyeu adapté au service, pas simplement une pièce identique.
FAQ
Un moyeu fissuré peut-il être réparé par soudure ?
Non. Souder un moyeu fissuré, en fonte comme en acier, laisse une zone dure et fragile exactement là où la charge est la plus forte, et la fissure revient généralement ; remplacez le moyeu.
Faut-il remplacer les deux moyeux si un seul est fissuré ?
Contrôlez le second moyeu au pied des mâchoires et à la rainure, si possible par une méthode de détection de fissures, et cherchez des traces de choc sur ses mâchoires. S’il présente l’un ou l’autre, remplacez les deux moyeux, et montez de toute façon une étoile neuve.
Une étoile plus dure protège-t-elle les moyeux ?
Non. Une étoile plus dure transmet plus de couple mais aussi les chocs plus directement aux moyeux, si bien que sur un entraînement à démarrages en charge elle peut rendre la fissuration des moyeux plus probable, pas moins.
Envoyez-nous des photos de la fissure et du faciès de rupture, les mesures de l’alésage et de l’arbre, les dimensions de la rainure, la plaque signalétique du moteur et son mode de démarrage, ainsi qu’une note sur la fréquence des arrêts de l’agitateur cuve pleine. Nous fabriquons l’accouplement à mâchoires de la série LM, de LM50 à LM400, selon la GB/T 5272-2017, avec des alésages de 10 mm à 160 mm de type Y, J ou Z (conicité 1:10) selon la GB/T 3852, ainsi que des moyeux de remplacement en acier C45 ou en 42CrMo4 après trempe et revenu ; un certificat matière, un rapport de traitement thermique et un rapport de contrôle par ultrasons sont disponibles sur demande. Les tailles standard partent en 10 jours au plus tôt et une refabrication d’après une ancienne pièce prend au moins 20 jours, et les moyeux non standard sont confirmés après examen du plan. Envoyez-nous votre plan ou les données relevées, et nous réexaminerons la taille, l’ajustement et la matière du moyeu pour votre agitateur.
Besoin d’une validation technique pour le choix ou le remplacement ?
Envoyez la puissance, la vitesse, les diamètres d’arbre, la rainure de clavette, les dimensions de montage, les plans ou des photos de l’ancienne pièce. Nous vérifions d’abord les conditions de service avant de confirmer le modèle et le devis.