Industrie Générale

Articles et post techniques en relation avec l’industrie générale.
Industrie Minérale, Industrie Manufacturière, Industrie Mécanique et Metalmécanique

Roulements : types et montage

Roulements : types et montage

Em2GL Redaction

Roulements Types , MAINTENANCE et Montage

Les roulements sont dispositif mécaniques qui permettent à une pièce de tourner par rapport à une autre autour d’un axe de rotation spécifique (liaison rotoîde). Ils supportent des efforts importants sans opposer résitance au pivotement. Ils sont devenus indispensables et d’utilisation universelle dans de nombreuses applications.


Eléments Principaux d’un roulement

Bague Extérieure: qui determine le diamètre exterieure du roulement. Appelé aussi cuvette pour rouleaux coniques.

Bague Intérieure: (ou douille)

Ces bagues sont équipées de chemins de roulements pour guider les élements roulants.

Cage du roulement: permet de maintenir les élements roulants à leur place.

Le type et le matérieu de la cage dependra des dimensions du roulement et de sa vitesse.

Les cages peuvent être: cage tôles ou cages massives (plus robustes et pour les grandes vitesses).

Eléments Roulants: qui permettent la rotation, ils peuvent être: billes sphériques, rouleaux cylindriques ou coniques, aiguilles.

Montage des roulements


Types de Roulements

Nous pouvons classer les roulements selon différents critères:

Selon le contact:
Contact Ponctuel (roulements à billes) => Charges faibles à moderées

Contact Linéaire (roulements à aiguilles)=> Charges et chocs elevés

Selon la charge:
Roulements Radiaux

Roulements pour charges Axiales (Butées)

Selon le montage:
Roulements fermés: bague non démontable

Roulements ouverts: bague désolidarisée et démontable

Selon le nombre de ranges:
Les roulements peuvent être à une ou plusiers rangées (entre 2 et 4)


Montage des Roulements

Méthodes

Avant de commencer le montage, préparez les pièces et outillage spécifiques selon le type de montage retenu: mécanique, hydraulique.
Pour le montage mécanique: douilles de frappe, adaptateur, clés à ergot, extracteurs mécaniques
Pour le montage hydraulique: les outillages hydrauliques permettent d’appliquer des efforts importants. Il convient pour le montage de roulements de grandes dimensions avec alésage conique. Il faut un générateur de pression qui permettra l’injection d’huile (pompe manuelle ou motorisée) entre l’axe et la bague intérieure.

Le montage peut se faire:
A froid: pour les roulements de dimensions petites et moyennes.

A chaud (chauffage à induction): quand l’emmachement du roulement demande une force importante à cause de sa taille et haute tolerance d’ajustement.

Plusieurs marques de fabricants de roulement proposent des gamme d’outillages complètes pour faciliter les opérations de montage.

Procédure générale pour le montage des roulements

Préparation

Préparez les outils nécessaires, y compris des gants de protection, des clés appropriées, des dispositifs de chauffage ou de refroidissement si nécessaire, ainsi que les lubrifiants et adhésifs appropriés.

Inspection

Inspectez le roulement et vérifiez qu’il est en bon état, sans dommage ni usure excessive. Assurez-vous également que les surfaces de montage sont propres

Choix de la méthode de montage

Sélectionnez la méthode approprié (selon le type de roulement, taille, application…)

Lubrification

Appliquez le lubrifiant (type et quantité) recommandé par le fabricant

Montage

Placez soigneusement le roulement sur l’arbre ou dans le logement en vous assurant qu’il est correctement aligné. Utilisez les outils appropriés pour appliquer une pression uniforme et contrôlée pour enfoncer le roulement jusqu’à ce qu’il atteigne la position de montage souhaitée.

Vérifiez le jeu

Vérifiez le jeu axial et radial du roulement après le montage pour vous assurer qu’il est conforme aux spécifications requises par le fabricant. Réglez le jeu si nécessaire

Réf.

FAG – Montage et maintenance des roulements – Produits et Services
JP Basset – Roulements – INSA Lyon

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Les pompes à eaux chargées

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Les pompes à eaux chargées

Les slurry pumps ou pompes à eaux chargées sont très utilisées dans le monde de carrières et de mines pour le pompage de mélanges d’eau et de sables, et dans l’industrie pour le transport de boues industrielles. Cette note survole les principes de fonctionnement et de sélection de ces pompes.

Les pompes à eaux chargées sont des pompes centrifuges qui grâce à un rotor à aubes convenablement orientées, augmente l’énergie cinétique et projette à l’aide de la force centrifuge le mélange. A la sortie et à l’aide d’un divergent, une grande partie de l’énergie cinétique se transforme en pression motrice.

Le procès de sélection d’une pompe centrifuge pour liquides chargés ne s’improvise pas et il doit considérer une série de paramétrés :

* Les conditions d’opération de la pompe : température, abrasivité, érosion, corrosion…
* La conception et taille de la roue pour le passage des particules solides,
* Sélection des matériaux de fabrication adaptés à l’application (ce qui permettra de prolonger la vie de la pompe)

Définition et types de Liquides Chargés

C’est un mélange d’un liquide combiné avec quelques particules solides. Les caractéristiques du fluide sont déterminées par la combination du type de particules qu’il transporte, sa taille et sa quantité.

Il y a 2 types de fluides chargés :

Non-settling slurries: Les liquides qui transportent des particules très fines ce qui leur donne une apparence viscose et homogène. Ce genre de fluide n’ont pas le comportement d’un liquide normal, ils sont considérés non newtoniens, et demandent beaucoup de précautions lors du choix des pompes.

Settling slurries : ces liquides contiennent de particules plus grosses et ont tendance à former un mélange moins stable. Ils demandent une attention particulière aux calculs de puissances.

Principaux Composants des Pompes à eaux chargées

Ces pompes comprennent essentiellement:

La rotor ou roues à aubes (Impeller) : pièce rotative principale qui a t une forme qui donne la force centrifuge au liquide. En fonction de la forme des aubes le liquide sera projeté vers le centre ou vers les extrêmes de la roue.

Les rotor peuvent être fabriquées en : élastomères (polyuréthane, caoutchouc, élastomères synthétiques) ou en fonte résistante à l’usure (recommandées pour les particules grosses ou tranchantes).

rotor pompes à eaux chargés
Types de profiles de Rotors
corps pompes à eaux chargées
Types de Corps de Pompes

Le Corps de la pompe (Casing) : La forme est généralement circulaire ou semicirculaire, toujours axial et débouchant au centre de la roue à aubes, concentrique ou pas.

Le collecteur: toujours tangentiel et de section croissante, pour transformer l’énergie cinétique en énergie de pression.

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Sélection de Pompes à eaux chargées. L’importance de définir les contraintes

1. Les propriétés du mélange
Les pompes à eaux chargées sont soumises essentiellement à l’usure par érosion à cause de l’action des particules qui entraînent le liquide. La forme et quantité des particules détermineront les grades d’usure possibles. Pour les calculs d’une pompe le taille moyenne des particules solides sera nécessaire.

Dans certains cas on devra aussi considérer la combinaison érosion/corrosion. Beaucoup de gazes et liquides environnementaux dégradent les élastomères, pour ce cas on préconise les roues en fonte.

La concentration de solides dans le mélange (% de solides sur volume total) a des effets adverses sur les performances d’une pompe. Les particules solides provoquent une perte d’énergie au moment de l’entrée et la sortie de la roue à aubes, et augmentent les pertes par friction. Plus le liquide est visqueux, plus on aura des pertes d’énergie.

2. Volume/ Flow rate
Le volume est déterminé par une corrélation entre 3 facteurs : la gravité solide spécifique (SG) , le tonnage de solides qui vont être pompés et la concentration de solides du mélange.
Ces trois facteurs sont essentiels pour la sélection de la pompe.
 
3. Distance de Pompage
Le passage du liquide travers la tuyauterie crée de la friction contre les parois. Plus la distance est longue plus il y a aura des pertes par friction. Le nombre de vannes, raccordements, brides, etc…doivent être considérés, car ils se rajoutent aux pertes par friction.

4. Dimension du Tuyau
La sélection du diamètre optimal est un élément critique dans un circuit de pompage. L’utilisation d’un tuyau trop petit peut produire un flux insuffisant ou une consommation excessive de puissance.
Le choix du tuyau doit s’opérer en fonction de la vitesse d’écoulement d’eau. Un seuil maximum de 1,5 mètre par seconde est préconisé à l’aspiration, et 3 mètres par seconde au refoulement.
 
5. Hauteur Manométrique total (Hmt)
Elle résulte de la somme de la hauteur géométrique dans les niveaux de liquide et des pertes de charge générées par les frottements intérieurs qui se créent lorsque le liquide traverse le tuyau, la pompe et les accessoires hydrauliques.

Cavitation. C’est quoi au juste?

La cavitation est un phénomène que l’on rencontre principalement dans les industries de l’hydraulique et de l’hydrodynamique.

Il s’agit d’une ébullition locale de liquide en raison d’une baisse de la pression statique. Généralement, cette faible pression est la conséquence d’une augmentation locale de la vitesse d’écoulement.

La vaporisation du liquide reste instable et la vapeur créée se condense dans les zones de plus haute pression dans l’écoulement aval. On observe un phénomène pulsatoire de création puis collapse de bulles ou de poches de vapeur.

La cavitation a essentiellement des conséquences négatives et restrictives sur le fonctionnement des installations hydrauliques, tels que: l’augmentation de l’érosion mécanique, apparition de bruits, la diminution des performances (débit, rendement), apparition de vibrations sur la structure.

Pour aller plus loin, n’hesitez pas à consulter ces réferences:

–Slurry pump Handbook Warman -2009
–Usine Nouvelle: guide d’achat pompes
–Encyclopédie de l’énergie. La cavitation: une introduction. Avril 2016

tipos de aceros clasificacion y aplicaciones - aciers - raw materials

Aciers : classification et applications

Em2GL Redaction

Aciers : Classification et applications

L’acier est l’un des produits sidérurgiques les plus utilisés massivement car il a beaucoup d’applications. Mais tous les aciers ne se valent pas, il y a énormément de types ; mais il n’est pas facile d’effectuer une unique classification précise, car cela dépend des dénominations qui proviennent des différentes normes internationales. Dans ce post, nous aborderons la classification des aciers et leurs principales applications.

1. Qu’est-ce que l’acier?

Il s’agit d’un alliage de fer avec ajout de petites quantités de carbone (entre 0,08 et 2%). Selon la quantité de carbone et l’ajout d’autres éléments (manganèse, cuivre,…) et la façon dont il a été fabriqué; cet alliage acquiert différentes qualités.


Les principales propriétés d’un acier sont :

* Ductilité : capacité d’acier à se déformer* D
* Dureté : propriété pour s’opposer à la pénétration d’autres matériaux
* Maléabilité : capacité de l’acier à résister à la déformation
* Résistance de traction : la force par unité qu’un acier peut résister lors de l’étirement
* Ténacité : c’est la combinaison de la ductilité et de la résistance

2. Comment les aciers sont-ils classés et qui les classent?

Comme nous l’avons dit dans l’introduction, il n’est pas facile d’établir un système de classification unique, parce qu’il n’en existe pas vraiment un. Chaque pays ou région utilise des normes ou des règlements qui impliquent une dénomination. Les tables d’équivalence sont donc fréquemment utilisées.

Cependant, il existe un terrain d’entente dans les critères de ces classifications : la composition chimique des aciers (alliages) et l’application de l’acier (construction, résistance à la corrosion, chaleur…).

Chaque pays ou région travaille avec les normes et les systèmes de normes développés par les différents organismes internationaux. C’est ainsi que nous avons décidé de parler des aciers AISI XXX, aciers UNE XXX.

Organisations qui developpent des standars

Nous énumérons ici plusieurs associations et organisations techniques qui établissent des normes de classification du fer et de l’acier entre autres. Beaucoup non seulement développent des normes uniquement pour les aciers mais pour un grand nombre de matériaux; applications et d’activités.

AISI: American Iron and Steel Institute
SAE. Société d’ingénierie automobile
EN.: normes européennes. C’est le système harmonisé de normes dans les pays européens. Il s’agit de documents qui ont été ratifiés par l’une des organisations européennes de normalisation (CEN, CENELEC ou ETSI). Cependant, les anciens systèmes DIN, AFNOR, UNI sont encore utilisés dans de nombreux pays.

3. Types d’aciers: classification selon la composition chimique


Selon les différents éléments ajoutés à l’alliage, les propriétés de l’acier seront modifiées. Créant ainsi des aciers résistants au déshésage, aux températures élevées, à la corrosion, etc.

3.1. Aciers au carbone

Le nom le plus couramment utilisé est SAE, nommant l’acier:
SAE 10XX dans lequel XX est la teneur en carbone divisée par 10
Pour exemple: SAE 1010 (il s’agit d’un acier au carbone avec un pourcentage de 0,1% C; entre 0,08 et 0,13).


Aciers à faible teneur en carbone (C<0.03%)
Moyen teneur en carbone (0.03%< C<0.55%): avec une dureté et resistance plus élévée. Ils sont également appelés acier de cimentage.
Teneur en carbone élevé (0,55 %< C<1.40%): en générale ils sont soumis à un traitement thermique pour augmenter la dureté. Aciers SAE 1055 à 1095.

3.2. Aciers en alliage

Les aciers en alliage ont une plus grande résistance que les aciers au carbone, une résistance au rendement plus élevée, une résistance à la corrosion élevée et
une dureté plus élevée.

Aciers de manganèse : Quand à 12% il donne une excellente résistance à l’usure, il est donc utilisé dans les pièces d’usure de machine minière.

Nickel Steels: Cet élément permet une résistance et une dureté accrues sans augmenter la fragilité.

Aciers au Silice: avec une limite élastique élevée

Aciers au Chrome cet élément augmente la dureté et résiste à la dureté, et diminue la dureté. Lorsque dans les pourcentages de 12 à 30% résistance à la corrosion augmente.

Aciers de Molybdène : a la résistance aux températures élevées

3.3. Aciers inoxydables

L’acier inoxydable est un acier à faible teneur en carbone, contenant au moins 10,5 % des Cromo. Ils sont classés à son tour en fonction de la structure cristalline formée au cours du processus d’alliage : austenite, martresite, ferrite et duplex (austenite+ferrite).

Aciers inoxydables ferritiques: ils sont identifiés comme séries 400, ils sont essentiellement des alliages au chrome (entre 10,5% et 30%) et carbone. Certains contiennent du molybdène, du silicium en aluminium et du niobium. Faible dureté, raison pur laquelle ils sont utilisés pour les processus de déformation à froid.

Aciers inoxydables austenitiques : ce sont les séries 200 et 300 de la norme AISI : ils ont une excellente formabilité et résistance à la corrosion. Ils sont obtenus en ajoutant du nickel, du manganèse et de l’azote. La teneur en chrome varie de 16 à 26%.
Résistant à la corrosion à haute température.

Aciers stainless martensitiques: ils sont généralement également identifiés comme série 400, ils sont essentiellement des alliages de chrome (10,5%) et Cabono. Durcissables traités thermiquement pour développer de bonnes niveaux de force mécanique et de dureté.

Aciers Duplex (ferrite+austenite) : ils sont des alliages chrome+nickel+molybdène; Ils ne peuvent pas être durcis par le traitement thermique. Bonne résistance à la corrosion dans les environnements avec des ions chlorure.

3.4. Aciers à haute résistance (HSS)

Aciers renforcés : alliages avec ajout de phosphore (>0,8 %) l’augmentation de la limite élastique, de la résistance et de l’anticorrosion. Ce sont des aciers non recommandables pour la déformation et le soudage.

Aciers au Boro: avec de petits ajouts de manganèse, de chrome et de bore (0,05%). Cela permet d’augmenter la tempérabilité. Ils ont une structure martensitique avec un degré élevé de dureté et un bon rapport poids/résistance.

Aciers sans interticial : ils ont une faible teneur en carbone et une teneur minimale en alliages tels que le phosphore ou le titane. Excellente résistance à la fatigue et à l’impact

Aciers martensitiques : avec structure cristalline de martensite obtenue par traitement thermique. Il a une limite élastique élevée avec une forte résistance à la déformation.

Ultra High Strength Steels: nous trouvons ici aciers à double phase, phase complexe, ferrite-bainite et Trip entre autres. Chaque jour, de nouveaux alliages ultra-forts et légers sont développés pour des applications modernes.

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applications en acier
electric motors - moteurs électriques

Les moteurs électriques

Em2GL Redaction

Les moteurs électriques


Les principaux types de moteurs électriques sont :

1. A courant continu,
2. Pas à pas,
3. Les moteurs synchrones,
4. Les moteurs à courant alternatif triphasé (appelés asynchrones triphasés)

Parmi tous les types de moteurs, les moteurs asynchrones triphasés sont les plus utilisés, principalement les moteurs à cage.

Moteurs à courant continu
Il est utilisé plutôt pour les petites puissances.
Cette machine est constituée : d’une partie fixe (le stator ou inducteur) et une partie tournante (le rotor), d’un circuit inducteur qui est la source du champ magnétique, d’un collecteur qui est associé aux balais.



Moteurs Synchrones
Ce moteur est constitué d’un stator et d’un rotor. Après le démarrage le moteur tourne en synchronisme avec le champ tournant.
Le stator, habituellement induit, est constitué d’un bobinage triphasé généralement couplé en étoile, découpé en P paire de pôles.
L’inducteur est généralement le rotor. Suivant la technologie, le champ magnétique est crée par des bobinages ou des aimants permanents.  Dans le cas des moteurs synchrones, le rotor est un moment magnétique permanent, et la vitesse du rotor est proportionnelle à la fréquence du courant triphasé qui alimente le stator.

Moteurs Pas à Pas
Un moteur pas à pas est un moteur qui est alimenté en courant continu. Son rotor est constitué de N pôles magnétiques (Nord et Sud). Son Stator est constitué de bobines qui sont alimentées par un circuit électronique les unes à la suite des autres pour créer des pôles nord et sud en fonction du sens d’alimentation.



Moteurs Asynchrones Triphasés
Le moteur est composé de 3 bobines qui créent 3 champs magnétiques variables.  La composition de ces 3 champs magnétiques crée un champ magnétique tournant qui entraîne le rotor en rotation par la création d’une force électromagnétique.

Le fonctionnement du moteur asynchrone est quasiment semblable à celui du moteur synchrone, mais la vitesse du rotor n’est donc pas proportionnelle à la fréquence du courant qui alimente le stator.
Le transport de l’énergie en triphasé permet de véhiculer beaucoup plus de puissance. Le triphasé permet également de créer des champs magnétiques tournants qui sont à la base du fonctionnement des moteurs asynchrones triphasés.  Ce sont les moteurs les plus utilisés. Une source triphasée est composé de trois générateurs monophasés 230 V ~ ayant un point commun le point neutre.
Les trois bobines d’un moteur asynchrone doivent être couplées et raccordées au réseau triphasé. Les 2 couplages possibles sont étoile ou triangle.

Les différents types de rotor :


Rotor à cages ( à cages résistant ) : La cage est fermée par 2 anneaux résistants d’un alliage particulier. Ces moteurs présentant un fort glissement au couple nominal. Leur couple de démarrage est élevé et le courant de démarrage faible. Leur rendement est faible en raison des pertes dans le rotor.
Ces moteurs sont principalement utilisé par exemple quand on a besoin d’un fort couple de démarrage avec un courant d’appel limité ex : les convoyeurs)

Rotor à simple cage : l’ensemble a l’aspect d’une cage d’écureuil. Ces moteurs ont un couple de démarrage relativement faible et le courant absorbé lors de la mise sous tension est très supérieur au courant nominal. En contre partie ils ont un faible glissement en couple nominal.
Moteurs essentiellement utilisés pour améliorer les rendements sur des pompes et ventilateurs.


Rotor à double cage : comporte deux cages concentriques. Au début du démarrage, le courant rotorique étant de fréquence élevée, le courant ne circule que dans la cage extérieure. Le couple produit par la cage extérieure résistante est important et l’appel de courant réduit. En fin de démarrage le moteur se comporte sensiblement comme s’il était construit avec une seule cage peu résistante.


Le rotor bobine ou à bagues : En fonction de la valeur des résistances insérées dans le circuit rotorique, ce type de moteur peut développer un couple de démarrage s’élevant jusqu’à 2,5 fois le couple nominal. Le courant au démarrage est sensiblement proportionnel au couple développé sur l’arbre moteur

moteurs électriques

Différences entre moteurs électriques Synchrones et Asynchrones

Utilisation des moteurs Synchrones : moteurs pas à pas, application nécessitant une vitesse stable en fonction de la charge, production d’énergie

Utilisation des moteurs Asynchrones : entrainement divers, le plus utilisé dans l’industrie (coût de fabrication, maintenance, variation de vitesse…)

 Inconvénients des moteurs Asynchrones

·       Pour les moyens/gros moteurs (électroaimant), demande un entretiens des bagues.
·         Si le couple dépasse son couple électromagnétique maximal, il décroche. Le couple chute alors à zéro, plus d’effet moteur.

·        Il a des difficultés de démarrage,  si le moteur n’est pas associé à un variateur de vitesse, le démarrage doit s’effectuer à vide.  

Avantages des moteurs Asynchrones

·         La vitesse dépend de la charge (l’augmentation de charge fait diminuer la vitesse)

·         Pour les moteurs de moyenne et grande puissance, il faut gérer la pointe de courant de démarrage égale à 6-8 fois le courant nominal

·         Le cos à vide est très faible (non réglable)

·         Rendement moins bon ( 0.9 pour gros moteurs).  

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