Types de mâchoires Concasseurs

Les concasseurs à mâchoires sont utilisés dans la production industrielle depuis 1858. Grâce à leurs avantages – structure simple, fonctionnement fiable, facilité de fabrication et d’entretien, ainsi que faibles coûts d’exploitation et d’équipement –, ils sont encore largement utilisés aujourd’hui dans des secteurs tels que le traitement des minerais, les matériaux de construction, les silicates et l’industrie chimique. Ils sont utilisés pour le concassage grossier et moyen de minerais ou de roches durs et moyennement durs ; les concasseurs à mâchoires de petite taille sont également utilisés pour le concassage fin.

Comment installer le concasseur à mâchoires ?

Essai de fonctionnement du concasseur à mâchoires

Comment faire fonctionner le concasseur à mâchoires ?

Pannes et méthodes de dépannage d'un concasseur à mâchoires

Comment entretenir un concasseur à mâchoires ?

La mâchoire fixe (1 sur la figure 2-1) et la mâchoire mobile (2) d'un concasseur à mâchoires forment la chambre de concassage. Le minerai introduit dans la chambre de concassage est concassé, fendu et déformé par le mouvement oscillant alternatif de la mâchoire mobile, entraînée par l'arbre excentrique rotatif (4). Lorsque la mâchoire mobile s'éloigne de la mâchoire fixe, le minerai situé dans la partie inférieure de la chambre de concassage, qui a déjà été broyé à une taille inférieure à celle de l'ouverture de décharge, est évacué par gravité à travers cette ouverture. Le minerai situé dans la partie supérieure de la chambre de concassage, qui n’a pas encore été broyé à une taille inférieure à celle de l’ouverture de décharge, ne descend que d’une certaine distance au fur et à mesure que le matériau est évacué. Ensuite, lorsque la mâchoire mobile revient vers la mâchoire fixe, le minerai qui est descendu dans la chambre de concassage est à nouveau soumis à un concassage supplémentaire. Ce processus se poursuit jusqu’à ce que tout le minerai introduit dans la chambre de concassage soit évacué par l’ouverture d’évacuation.

Figure 2-1 Types de concasseurs à mâchoires
a – balancement complexe ; b – balancement simple ; c – balancement combiné
1 – mâchoire fixe ; 2 – mâchoire mobile ; 3 – bielle ; 4 – arbre excentrique ; 5 – plaque d'articulation

En fonction des caractéristiques de balancement de la mâchoire mobile, les concasseurs à mâchoires peuvent être classés en trois types : ceux dont la mâchoire mobile effectue un mouvement de balancement simple (figure 2-1b), ceux dont la mâchoire mobile effectue un mouvement de balancement complexe (figure 2-1a) et ceux dont la mâchoire mobile effectue un mouvement de balancement combiné (figure 2-1c). Actuellement, les deux premiers types sont les plus couramment utilisés.

Dans un concasseur à mâchoires à bascule simple, chaque point de la mâchoire mobile se déplace selon un arc. Cet arc est plus petit en haut et plus grand en bas, ce qui se traduit par un rendement de concassage relativement faible. Cependant, comme ce type de concasseur utilise un mécanisme à manivelle et double biellette, bien que la mâchoire mobile soit soumise à d’importantes forces de concassage, l’arbre excentrique et la bielle ne subissent que des forces plus faibles. Il est donc possible de le fabriquer sous forme de concasseurs de grande et moyenne taille destinés au concassage de minerais durs, avec un rapport de concassage de i = 3–6.

Dans un concasseur à mâchoires à mouvement complexe, la mâchoire mobile fait elle-même office de bielle dans le mécanisme à manivelle et bielle. De ce fait, chaque point de la mâchoire mobile décrit une ellipse, et ces ellipses s’agrandissent de haut en bas. L’arbre excentrique tournant dans le sens inverse des aiguilles d’une montre, la direction du mouvement de chaque point de la mâchoire mobile favorise l’évacuation du minerai. De plus, la course horizontale de la mâchoire mobile augmente de bas en haut, ce qui se traduit par une meilleure efficacité de concassage. Par conséquent, sa productivité est supérieure de 20% à 30% à celle d’un concasseur à mâchoires oscillantes simple de mêmes spécifications. Cependant, pendant le processus de concassage, l’action de broyage et de raclage entre les plaques de mâchoire et le minerai entraîne une usure plus rapide des plaques de mâchoire mobiles et fixes, génère davantage de poussière et consomme plus d’énergie. De plus, la mâchoire mobile étant directement montée sur l’arbre excentrique, celui-ci est soumis à des forces importantes. Par conséquent, le concasseur à mâchoires pendulaires complexes convient aux machines de petite et moyenne taille destinées au concassage de minerais de dureté moyenne, et son rapport de concassage i peut atteindre 10. Ces dernières années, grâce aux progrès de l’ingénierie mécanique, les concasseurs à mâchoires pendulaires composés ont également évolué vers des tailles plus importantes.

Les concasseurs à mâchoires fabriqués en Chine se déclinent en pas moins de 15 séries et plus de 300 références. En fonction de la largeur d’ouverture d’alimentation, ils peuvent être classés comme suit : grands modèles – plus de 600 mm ; modèles moyens – 300 à 600 mm ; petits modèles – moins de 300 mm. Les paramètres techniques des principales séries de concasseurs à mâchoires nationaux sont répertoriés dans le tableau 2-1. Voici un exemple d'interprétation des spécifications d'un modèle :

Tableau 2-1 : Performances techniques et paramètres des concasseurs à mâchoires

Construction d'un concasseur à mâchoires oscillantes simple

La figure 2-2 illustre la structure d'un concasseur à mâchoires oscillantes simple de 900 mm × 1 200 mm. Comme le montre la figure, la paroi avant du châssis du concasseur (1) fait office de mâchoire fixe. Afin d'éviter toute usure, une plaque de mâchoire (2) y est fixée. L'arbre (4) est supporté aux deux extrémités par des roulements, et la mâchoire mobile (5), ainsi que sa plaque de mâchoire (6), est suspendue à cet arbre.

Figure 2-2 – Concasseur à mâchoires oscillantes simple de 900 mm × 1 200 mm
1 – châssis ; 2, 6 – plaques de mâchoire ; 3 – plaque de pression ; 4 – arbre ; 5 – mâchoire mobile ; 7 – cale ; 8 – arbre excentrique ; 9 – tête de bielle ; 10 – poulie à courroie ; 11 – plaque coudée ; 12 – plaque de levier avant ; 13 – plaque de levier arrière ; 14 – siège de support arrière ; 15 – tirant ; 16 – ressort ; 17 – jeu de cales ; 18 – plaque de revêtement plate ; 19 – plaque d'acier

L'arbre excentrique (8) repose sur des paliers principaux, et la tête de bielle (9) est montée sur cet arbre. La tête de bielle est fabriquée séparément du corps de bielle, puis solidement assemblée à celui-ci à l'aide de vis. De l'eau de refroidissement en circulation est acheminée à l'intérieur de la tête de bielle afin de refroidir sa douille de palier. Le moteur entraîne la poulie (10), qui est fixée sur l'arbre excentrique, par l'intermédiaire de courroies trapézoïdales, ce qui provoque la rotation de l'arbre excentrique. Des rainures situées de part et d’autre de la partie inférieure du corps de bielle reçoivent la plaque coudée (11), et une extrémité de chacune des plaques de levier avant et arrière (12 et 13) repose sur la plaque coudée.

La tige de liaison (15) tire sur la patte située à l'extrémité inférieure de la mâchoire mobile, tandis que son autre extrémité est appuyée contre la paroi arrière du châssis par un ressort (16). Lorsque la mâchoire mobile pivote vers l'avant puis vers l'arrière, les forces d'inertie générées par la mâchoire mobile et les plaques d'articulation sont équilibrées par le ressort via la tige de liaison, ce qui permet de maintenir la mâchoire mobile, les plaques d'articulation et la bielle en contact étroit sans choc. De plus, la tige de liaison (15) est soutenue par le dessous par un galet, ce qui l'empêche d'être usée par la plaque d'appui du ressort.

Outre la poulie (10) fixée à l'une des extrémités de l'arbre excentrique, un volant d'inertie est fixé à l'autre extrémité ; la poulie fait également office de volant d'inertie. Pendant la course de ralenti du concasseur, le volant d'inertie emmagasine de l'énergie, et pendant la course de travail, il la libère, réduisant ainsi les irrégularités de la vitesse de rotation de l'arbre excentrique et garantissant une puissance de sortie stable et équilibrée du moteur.

Un jeu de cales (17) est placé entre la plaque coudée de la plaque d'articulation arrière et le siège de support arrière (14) afin de régler la taille de l'ouverture de décharge. L'augmentation de l'épaisseur de la pile de cales (17) fait avancer la mâchoire mobile d'une certaine distance, ce qui réduit l'ouverture de décharge. À l'inverse, la diminution de l'épaisseur de la pile de cales augmente l'ouverture de décharge en conséquence.

La plaque d'articulation arrière (13) fait également office d'élément de sécurité. Lorsque des matériaux non concassables, mélangés au minerai, pénètrent dans la chambre de concassage, les forces exercées sur les différents composants peuvent dépasser la résistance admissible des matériaux. Afin d'éviter d'endommager les autres composants, le concasseur est généralement conçu de telle sorte que la plaque d'articulation arrière, de forme relativement simple et de taille plus réduite, présente une résistance moindre, ce qui lui permet de faire office de dispositif de sécurité.

Les plaques de la mâchoire mobile et de la mâchoire fixe présentent une surface ondulée. La crête d'une plaque fait face au creux de l'autre, ce qui soumet le minerai à des forces de flexion et améliore ainsi l'efficacité du concassage.

Des plaques de revêtement plates en acier au manganèse (18) sont montées sur les parois latérales de la chambre de concassage et y sont fixées à l'aide de vis ou de cales. Afin d’empêcher les plaques de revêtement de se déplacer de haut en bas sous l’effet du frottement entre le minerai et les plaques de revêtement (ce qui pourrait cisailler les vis), la mâchoire fixe est non seulement fixée à l’aide de vis, mais également soutenue à son extrémité inférieure par la plaque en acier (19) et pressée à son extrémité supérieure par la plaque de pression (3). La plaque en acier (19) est soudée au châssis. L’extrémité inférieure de la plaque de mâchoire mobile repose sur un bossage situé au bas de la mâchoire mobile, et son extrémité supérieure est maintenue vers le bas par la cale (7).

Le concasseur utilise deux types de paliers : des paliers lisses revêtus de métal Babbitt et des paliers à douilles en alliage de cuivre. Les paliers de la mâchoire mobile et les supports des plaques à genouillère (12 et 13) sont lubrifiés à la graisse. Les paliers de l'arbre excentrique et de la tête de bielle sont lubrifiés par circulation forcée d'huile fluide.

Construction d'une mâchoire pivotante simple à démarrage segmenté Concasseur

La figure 2-3 présente un concasseur à mâchoires à démarrage segmenté de 1 200 mm × 1 500 mm. Sa conception est fondamentalement identique à celle du concasseur à mâchoires à oscillation simple de 900 mm × 1 200 mm illustré à la figure 2-2. Les principales différences sont les suivantes :

(1) La plaque à genouillère du concasseur à mâchoires à démarrage segmenté de 1 200 mm × 1 500 mm est un ensemble composé d'une tête de genouillère et d'une plaque plate reliées par des vis. Lorsque la tête de levier doit être remplacée, la plaque plate peut être conservée ; lorsque la plaque plate est endommagée et doit être remplacée, la tête de levier peut être conservée.

(2) Cette machine peut être mise en marche en trois étapes.

• Première étape : Le moteur principal entraîne la poulie à courroie, qui tourne.
• Deuxième étape : La poulie entraîne l'arbre excentrique, la bielle, la mâchoire mobile, etc., par l'intermédiaire de l'embrayage à friction hydraulique 1 (voir figure 2-3).
• Troisième étape : L'arbre excentrique entraîne la rotation du volant d'inertie par l'intermédiaire de l'embrayage à friction hydraulique n° 2.

Des embrayages à friction hydrauliques sont montés aux deux extrémités de l'arbre excentrique (figure 2-4). En cas de surcharge du concasseur, un relais de surintensité active un relais à temporisation, qui met en marche le moteur de la pompe hydraulique afin de désengager les embrayages et coupe simultanément le moteur principal, assurant ainsi une protection contre les surcharges.

La poulie et le volant du concasseur sont reliés à l'arbre excentrique par des embrayages à friction. Les embrayages à friction sont commandés par un système hydraulique. Au démarrage, le moteur de la pompe hydraulique est d’abord mis en marche, ce qui permet à l’huile sous pression de s’écouler à travers le passage central du piston vers le côté droit (côté poulie) ou le côté gauche (côté volant d’inertie) du piston. Cela pousse le piston, ce qui comprime les ressorts des disques d’embrayage à friction et sépare les disques, désengageant ainsi la liaison entre l’arbre excentrique et la poulie ou le volant d’inertie. À ce stade, le moteur électrique peut être mis en marche pour faire tourner la poulie. Ensuite, grâce à une électrovanne directionnelle, l’embrayage à friction entre la poulie et l’arbre excentrique est d’abord enclenché, ce qui entraîne l’arbre excentrique et la bielle. Par la suite, l’embrayage à friction entre l’arbre excentrique et le volant d’inertie est enclenché, entraînant ainsi le volant d’inertie en rotation. Le concasseur démarre et fonctionne selon la séquence en trois étapes décrite ci-dessus.

2.3 Construction de la mâchoire oscillante simple à démarrage segmenté Concasseur

Figure 2-3 Structure de la mâchoire à démarrage segmenté de 1 200 mm × 1 500 mm concasseur
1, 2 – Embrayages à friction hydrauliques

Figure 2-4 : Embrayage à friction hydraulique
1 – bouchon d'huile ; 2 – collecteur d'huile ; 3 – douille ; 4 – chemise de roulement ; 5 – cadre de serrage ; 6 – conduite d'huile ; 7 – couvercle ; 8 – ressort de serrage ; 9 – plaque de friction ; 10 – piston ; 11 – vérin hydraulique ; 12 – poulie ; 13 – châssis ; 14 – chapeau de palier ; 15 – arbre excentrique ; 16 – tête de bielle ; 17 – bielle

(côté volant d'inertie) – pousse le piston pour comprimer les ressorts des disques d'embrayage à friction, ce qui sépare les disques et désengage la liaison entre l'arbre excentrique et la poulie ou le volant d'inertie. À ce stade, le moteur électrique peut être mis en marche pour faire tourner la poulie. Ensuite, grâce à une électrovanne directionnelle, l’embrayage à friction entre la poulie et l’arbre excentrique est d’abord enclenché, ce qui entraîne l’arbre excentrique et la bielle. Par la suite, l’embrayage à friction entre l’arbre excentrique et le volant d’inertie est enclenché, ce qui entraîne le volant d’inertie en rotation. Le concasseur démarre et fonctionne selon la séquence en trois étapes décrite ci-dessus.

Les concasseurs à mâchoires d’autres spécifications utilisent un démarrage en une seule étape, c’est-à-dire que dès que le moteur principal est mis en marche, l’ensemble du système de transmission se met en mouvement. Les masses oscillantes des grands concasseurs à mâchoires (telles que la bielle et la mâchoire mobile) présentant une forte inertie, la consommation électrique au démarrage du moteur est relativement élevée, souvent trois fois supérieure à la puissance de concassage normale. Cela nécessite une puissance nominale du moteur importante, mais une fois démarré, le moteur fonctionne en sous-charge, ce qui entraîne un faible facteur de puissance sur le réseau électrique. Pour les grands concasseurs à mâchoires, l’installation de deux jeux d’embrayages hydrauliques à friction permettant un démarrage en trois étapes facilite le démarrage et réduit la puissance nominale requise du moteur. Cette solution est techniquement raisonnable et économiquement avantageuse.

Fabrication d'une mâchoire pivotante complexe Concasseur

La figure 2-5 illustre la structure d'un concasseur à mâchoires oscillantes complexe. Dans ce type de concasseur, la mâchoire mobile (11) fait également office de bielle, ce qui simplifie d'autant son mécanisme.

La mâchoire mobile (11) du concasseur est directement suspendue à l'arbre excentrique (10) au moyen de roulements à rouleaux, tandis que l'arbre excentrique lui-même est supporté par des roulements à rouleaux montés dans le châssis (12). Lorsque le moteur entraîne la poulie (13) fixée sur l’arbre excentrique par l’intermédiaire de courroies trapézoïdales, l’arbre excentrique fait effectuer à la mâchoire mobile un mouvement oscillant complexe. Une plaque d’articulation (4) est logée dans une rainure à l’extrémité inférieure de la mâchoire mobile, et les deux extrémités de la plaque de poussée (5) s’appuient sur des plaques d’articulation. La plaque d’articulation arrière est installée dans le bloc de calage avant (6), qui repose dans des rainures de glissement situées sur les deux parois latérales du châssis et est en contact étroit avec le bloc de calage arrière (7). Lorsqu’il est nécessaire de régler l’ouverture de décharge, le fait de tourner dans le sens des aiguilles d’une montre l’écrou qui maintient le bloc de calage arrière (7) soulève ce dernier, poussant ainsi le bloc de calage avant vers l’avant le long des rainures de glissement, ce qui réduit l’ouverture de décharge. Tourner l’écrou dans le sens inverse augmente l’ouverture de décharge.

Les autres composants de ce concasseur sont similaires à ceux du concasseur à mâchoires oscillantes simple. Ses caractéristiques de construction sont les suivantes : le palier de la mâchoire mobile et celui de l'arbre excentrique sont tous deux des roulements à rouleaux, ce qui garantit un rendement de transmission élevé et une lubrification simple ; la tête de la plaque de poussée et la plaque à genouillère sont en contact par roulement, ce qui réduit l'usure.

Figure 2-5 : Concasseur à mâchoires à mouvement oscillant complexe de 250 mm × 400 mm
1 – Plaque de revêtement de la mâchoire fixe 2 – Plaque de protection latérale 3 – Plaque de revêtement de la mâchoire mobile 4 – Plaque à genouillère (plaque coudée) 5 – Plaque de poussée 6 – Bloc de calage avant 7 – Bloc de calage arrière 8 – Tirant 9 – Volant d'inertie
10 – Arbre excentrique 11 – Mâchoire mobile 12 – Châssis 13 – Poulie à courroie trapézoïdale

Fabrication d'une mâchoire pivotante complexe Concasseur

La figure 2-5 illustre la structure d'un concasseur à mâchoires oscillantes complexe. Dans ce type de concasseur, la mâchoire mobile (11) fait également office de bielle, ce qui simplifie d'autant son mécanisme.

La mâchoire mobile (11) du concasseur est directement suspendue à l'arbre excentrique (10) au moyen de roulements à rouleaux, tandis que l'arbre excentrique lui-même est supporté par des roulements à rouleaux montés dans le châssis (12). Lorsque le moteur entraîne la poulie (13) fixée sur l’arbre excentrique par l’intermédiaire de courroies trapézoïdales, l’arbre excentrique fait effectuer à la mâchoire mobile un mouvement oscillant complexe. Une plaque d’articulation (4) est logée dans une rainure à l’extrémité inférieure de la mâchoire mobile, et les deux extrémités de la plaque de poussée (5) s’appuient sur des plaques d’articulation. La plaque d’articulation arrière est installée dans le bloc de calage avant (6), qui repose dans des rainures de glissement situées sur les deux parois latérales du châssis et est en contact étroit avec le bloc de calage arrière (7). Lorsqu’il est nécessaire de régler l’ouverture de décharge, le fait de tourner dans le sens des aiguilles d’une montre l’écrou qui maintient le bloc de calage arrière (7) soulève ce dernier, poussant ainsi le bloc de calage avant vers l’avant le long des rainures de glissement, ce qui réduit l’ouverture de décharge. Tourner l’écrou dans le sens inverse augmente l’ouverture de décharge.

Les autres composants de ce concasseur sont similaires à ceux du concasseur à mâchoires oscillantes simple. Ses caractéristiques de construction sont les suivantes : le palier de la mâchoire mobile et celui de l'arbre excentrique sont tous deux des roulements à rouleaux, ce qui garantit un rendement de transmission élevé et une lubrification simple ; la tête de la plaque de poussée et la plaque à genouillère sont en contact par roulement, ce qui réduit l'usure.