Chapitre 9 : Estimation du coût du crible rotatif à tambour
4. Cahier de charge fonctionnel
5.2 Choix des organes du crible
Le crible est constitué :
d‟une cage servant de support aux grilles de criblage ;
des grilles de criblage servant de surfaces de criblage ;
d‟un mécanisme d‟excitation pour faciliter l‟alimentation ;
une suspension support et amortisseuse ;
d‟un système de transmission du mouvement ;
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d‟un motoréducteur.
5.2.1 La cage
Il s‟agit le plus souvent d‟assemblage par soudure des profilés en acier normal avec plusieurs ceintures cintrées pour recevoir par boulonnage les surfaces criblages.
5.2.2 Les surfaces tamisantes
Selon les produits à traiter, deux principaux types de surfaces tamisantes garnissent les cribles à tambour.
Le premier possède trois formes très classiques en aciers :
les tôles perforées ;
les grilles métalliques ;
les tissus métalliques.
Le deuxième type reprend les trois formes citées ci-dessous, mais fabriqué en matière synthétique, armée ou non : caoutchouc et/ou polyuréthane et/ou nylon. Les tissus synthétiques sont peu ou pas utilisés, sauf en minoterie.
Le choix de la forme de la surface vibrante doit prendre en compte :
la précision de coupure désirée ;
les coûts dus à l‟usure ;
les dimensions de coupure ;
la taille maximale des fragments dans l‟alimentation.
La nature du matériau de la surface de criblage fait partie des critères de choix. Le choix du matériau de la surface de criblage conditionne le montant de l‟investissement, la durée de vie de la surface de criblage, la maintenance, les stocks à prévoir, et la protection de l‟environnement. La maximisation du profit dépend de ce choix. Il est lié aux caractéristiques des surfaces utilisables :
la solidité (indéformabilité, résistance à l‟usure et aux ruptures de fatigue); la préférence est donnée, par ordre décroissant, aux grilles métalliques à gros fils, aux tôles perforées, aux caoutchoucs et polyuréthane ;
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la régularité des ouvertures ; la préférence s‟oriente cette fois vers les tôles perforées, puis les toiles tissées et enfin les grilles métalliques, en caoutchouc et en polyuréthane ;
le pourcentage de vide ;
la résistance aux obstructions par goujonnage.
Nous retenons, comme surface de criblage les tôles perforées avec des perforations circulaires.
5.2.3 Le mécanisme d’excitation
Le mécanisme d‟excitation est l‟organe ou l‟ensemble d‟organes qui crée la vibration. Dans notre cas, le mécanisme d‟excitation peut être soit un moteur vibratoire, soit un système à balourds (deux masses excentriques montées de part et d‟autre d‟un arbre traversant la goulotte de la trémie et mis en mouvement par un moteur électrique).
Tableau 7 : Caractéristiques des mécanismes d'excitation
Excitatrice Caractéristiques
Moteur vibrant
moins encombrant
faible émission de bruit
installation facile
maintenance facile
Balourd
plus encombrant
émission considérable de bruit
maintenance plus complexe et couteux (changement des systèmes de transmission, des roulements, etc.)
En se basant sur le tableau ci-dessus, nous optons pour le mécanisme d‟excitation, un moteur vibrant.
Montage sur machine
Les systèmes qui utilisent les moteurs vibrants peuvent être divisés en deux catégories :
systèmes à oscillation libre, que nous allons illustrer ci-dessous ;
systèmes à oscillation assujettie à résonance, qui exigent une étude
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spécifique et approfondie d‟un bureau d‟étude technique compétant.
Le système d‟oscillation libre, à son tour, est obtenu par deux méthodes :
la méthode multidirectionnelle : la force vibrante du moteur vibrant se propage dans toutes les directions sur 360° (vibration circulaire). Un seul moteur vibrant est utilisé pour cette méthode ;
la méthode unidirectionnelle : la force vibrante du moteur vibrant se propage le long d‟une seule direction en mode alternatif sinusoïdal dans le temps. Deux moteurs vibrants ayant les mêmes caractéristiques électromécaniques, mais tournant dans le sens inverse l‟un par rapport à l‟autre, déterminent la vibration « unidirectionnelle ».
Le mécanisme d‟excitation retenu pour notre mécanisme d‟excitation est un système avec moteur vibrant à oscillation multidirectionnelle.
Figure 21 : Description des deux méthodes de vibration [13]
5.2.4 Suspension support et amortisseuse
Au cours de la vibration de la trémie, le support de la trémie doit être fixe et ne doit subir aucune vibration. Ainsi, pour l‟isoler de la trémie, on utilise des ressorts ou des coussins en caoutchoucs.
Figure 22 : (a) Suspension à ressort ; (b) Suspension en caoutchouc [7]
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Les caractéristiques de ces deux types de suspensions sont regroupées dans le tableau ci-dessous.
Tableau 8 : Caractéristiques des suspensions [7]
Suspension Caractéristiques
Ressort
Moins chers.
Entretien facile.
Contrôle facile de l‟état d‟usure.
Caoutchoucs
Plus chers.
Plus rigides, donc induisent plus de réaction dans les supports.
Difficiles à contrôler car ils peuvent se détruire par l‟intérieur sans traces visibles à l‟extérieur.
En tenant compte des caractéristiques des deux types de suspension, celle retenue pour notre conception est la suspension à ressort.
5.2.5 Système de transmission du mouvement
Dans de nombreuses applications industrielles, on est amené à choisir, pour des raisons économiques, comme actionneur un moteur dont le couple nominal et/ou la vitesse nominale ne corresponde pas aux conditions de l‟application. On prévoit alors un système de réduction ou de multiplication du mouvement.
5.2.5.1 Généralisation
Les réducteurs et multiplicateurs sont des transmetteurs de puissance.
Leur place dansla chaîne d‟énergie est la suivante :
Figure 23 : Chaîne fonctionnelle d'une transmission de puissance
L‟actionneur associé aux réducteurs et multiplicateurs, est principalement un moteurélectrique, thermique, hydraulique ou pneumatique.
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5.2.5.2 Les principaux systèmes de transmission de puissance
On classe généralement l‟ensemble des solutions en deux familles.
Les transmissions par adhérence parmi lesquelles on distingue :
les transmissions de puissance par poulies - courroie.
les transmissions de puissance par roues de friction.
Les transmissions par obstacle parmi lesquelles on distingue :
les transmissions de puissance par pignons et chaîne.
les transmissions de puissance par engrenage.
Il est clair que la transmission de puissance par engrenage est la transmission phare dessystèmes techniques industriels du fait de sa compacité et des rendements associés.
5.2.5.3 Comparatif entre les systèmes de transmission
Le tableau suivant donne une comparaison entre les différents systèmes de transmission.
Tableau 9 : Comparaison des systèmes de transmission [6]
Système de
Souplesse de transmission ;
Limiteur de couple
Conditions de travail rudes ;
Coût inférieur aux
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Précision de la transmission
Rendement > 98%