Dimensionnement d'un convoyeur a bande kj

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1 Informations techniques paramètres à prendre en compte pour l'étude et la conception des convoyeurs à bande

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Informationstechniquesparamètres à prendre en compte pour l'étude et la conception des convoyeurs à bande

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Sommaire 1 Informations techniques page 9

1.1 Introduction .................................................................. 11

1.2 Symboles techniques .................................................. 12

1.3 Caractéristiques techniques des convoyeurs à bande .. 14 1.4 Composants d'un convoyeur à bande ...................... 16

1.5 Paramètres à prendre en compte pour la conception .. 18 1.5.1 Produit transporté ....................................................... 181.5.2 Vitesse de la bande ......................................................... 231.5.3 Largeur de la bande ........................................................ 241.5.4 Types de stations supports en auge, écartement, longueur de transition ...................................................... 321.5.5 Effort tangentiel, puissance absorbée, resistance passive, poids de la bande, tensions et vérifi cations ....... 361.5.6 Types d'entraînement des convoyeurs à bande et dimensions des tambours ........................................... 44

1.6 Rouleaux, fonction et données critiques ................... 481.6.1 Choix du diamètre des rouleaux en fonction de la vitesse... 491.6.2 Choix du type de rouleau en fonction de la cnarge ........... 50

1.7 Sollicitation de la bande et des rouleaux amortisseurs .. 531.7.1 Calcul des combinaisons d'efforts qui s'exercent sur les rouleaux amortisseurs ........................................... 54

1.8 Accessoires ............................................................... 581.8.1 Dispositifs de nettoyage de la bande .............................. 581.8.2 Psetournement de bande ............................................... 591.8.3 Capots pour convoyeurs à bande ................................... 59

1.9 Exemples d'études ...................................................... 60

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1.1 Introduction

A cours de la phase d'étude d'un projet de manutention de matières brutes ou de produits fi nis, le choix du mode de transport doit privilégier la solution présentant le meil-leur rapport coût/effi cacité en fonction du volume de produits transporté, du matériel et de sa maintenance, de sa souplesse d'adaptation et de son aptitude à transporter diverses charges et même à accepter des périodes de surcharge.

De plus en plus utilisé ces dix dernières années, le convoyeur à bande est le mode de transport qui remplit les critères de choix cités précédemment. Par rapport a d'autres systèmes, c'est en fait le plus économique, compte tenu notamment de son adaptabilité aux conditions les plus diverses et les plus diffi ciles.

Actuellement, il ne s'agit plus uniquement de convoyeurs horizontaux ou inclinés, mais également de courbes, de convoyeurs présentant une forte déclivité et des vitesses de plus en plus élevées.

Quoi qu`il en soit, ce chapitre n‘a pas la prétention d'être la "bible" de la conception des convoyeurs à bande.

Le but est de vous fournir certains critères pour vous aider à choisir les composants les plus importants, ainsi que des calculs permettant de déterminer les bonnes dimensions.

Les informations techniques contenues dans les chapitres suivants sont destinées essentiellement à aider le concepteur et à être intégrées dans la réalisation technique du projet.

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1 1.2 Symboles techniques

a écartement des stations-supports mA longueur de l'axe du rouleau mmag distance entre le fl asque du tambour et le support mai écartement des stations amortisseuses mao écartement des stations porteuses mat écartement des stations de transition mau écartement des stations inférieures mB longueur du tube du rouleau mmC distance entre les supports des rouleaux mmCa effort statique sur la station porteuse daNca effort sur le rouleau central de la station porteuse daNCa1 effort dynamique sur la station porteuse daNcd effort dynamique sur le roulement daN Cf constante élastique du châssis/rouleau amortisseur Kg/mch méplats cle l‘axe du rouleau mmCo effort statique sur le roulement daNCp résultante des forces qui sèxércent conjointement sur l'axe du tambour moteur daNCpr résultante des forces qui sèxercent conjointement sur l'axe du tambour de renvoi daNCq coeffi cient de résistance fi xe _Cr effort statique sur la station support inférieure daNcr effort sur le rouleau de la station inférieure daNCr1 charge dynamique sur la station support inférieure daNCt coeffi cient de résistance passive en fonction de la température _Cw coeffi cient d'enroulement _d diamètre de l'axe/de l'arbre mmD diamètre du rouleau/tambour mmE modules d'élasticité de l'acrer daN/mm2

e base logarithmique naturelle 2,718f coeffi cient de frottement interne du produit et des parties tournantes _fa coeffi cient de frottement entre la bande et le tambour selon un arc d'enroulement _fr incurvation de la bande entre deux stations-supports mft fl èche d'un axe symétrique mmFa effort tangentiel nécessaire pour déplacer la bande dans le sens de marche daNFd coeffi cient de choc _Fm coeffi cient lié a l'environnement _Fp coeffi cient de participation _Fpr coeffi cient de participation sur le rouleau central d'une station-support _Fr effort tangentiel nécessaire pour déplacer la bande dans le sens du retour daNFs coeffi cient de service _Fu effort tangentiel total daNFv coeffi cient de vitesse _G distance entre les pattes de fi xation mmGm poids d'un morceau de produit KgH élévation verticale de la bande mHc hauteur de chute corrigée mHf hauteur de chute du produit entre la bande et le crible mHt dénivellation entre le tambour moteur ét le contrepoids mHv hauteur de chute du produit entre le cribe et la bande réceptrice mIC distance entràxes entre le tambour moteur et le raccordement du contrepoids mIM débit volume m3/hIV débit-masse (écoulement du produit) t/h

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Le symbole kilogramme (kg) est entendu comme force poids.

IVM débit volume corrigé a 1 m/s en fonction de l'inclinaison et de l'irrégularité de l'alimentation m3/hIVT débit volume théorique a 1 m/s m3/hJ moment d'inertie de la section du produit mm4

K coeffi cient d‘inclinaison _K1 coeffi cient de correction _σamm contrainte admissible daN/mm2

L entr'axe mLb dimensions d'un bloc de produit mLt longueur de transition mMf moment fl échissant daNmMif moment fl échissant idéal daNmMt moment de torsion daNmN largeur de la bande mmn tours/minute rpmP puissance absorbée kWpd force dynamique de chute Kgpi force de choc due à la chute du produit Kgpic force de choc sur le rouleau central KgPpri poids des pièces tournantes inférieures KgPprs poids des pièces tournantes supérieures Kgqb poids de la bande par mètre linéaire Kg/mqbn densité de la bande Kg/m2

qG poids du produit par mètre linéaire Kg/mqRO poids des pièces tournantes supérieures par rapport a l'écartement des stations–supports Kg/mqRU poids des pièces tournantes inférieures par rapport à l'écartement des stations–supports Kg/mqs masse volumique t/m3

qT poids du tambour daNRL longueur d‘une face du tambour moteur mmS section du matériau de la bande m2

T0 tension minimale a l'extrémité de la zone de chargement daNT1 tension du côte entrée daNT2 tension du côté sortie daNT3 tension sur le tambour (non d'éntraînement) daNTg tension sur la bande au point d‘attache du contrepoids daNTmax tension au point de contrainte la plus élevée de la bande daNTumax tension maximale unitaire de la bande daN/mmTx tension de la bande en un point déterminé daNTy tension de la bande en un point déterminé daNv vitesse de la bande m/sV déplacement maximal du bord de la bande vers le haut mmW module de résistance mm3

α arc d'enroulement de la bande sur le tambour degrésαt inclinaison de l'arbre symétrique tournant radβ angle de talutage degrésγ angle d'inclinaison du crible degrésδ inclinaison du convoyeur degrésλ inclinaison des rouleaux latéraux d'une station-support degrésλ1 inclinaison du rouleau intermédiaire degrésλ2 inclinaison du rouleau extérieur degrésη rendement _y déviation angulaire du roulement degrés

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1 Trémie de chargement

Stations inférieures

Trémie de chargement

Tambour moteurTambour de renvoi

Stations porteusesStations amortisseuses

Convoyeur à bande

Fig.1 - Schéma de principe d'un convoyeur à bande

Selon les charges à transporter, les grands convoyeurs à bande peuvent représenter une économie de 40 à 60 % par rapport au transport routier.

Les composants électriques et mécani-ques des convoyeurs, tels que rouleaux, tambours, roulements, moteurs, etc. sont fabriqués dans le respect des normes les plus strictes. Le niveau de qualité atteint par les principaux fabricants garantit leur bon fonctionnement et une durée de vie longue. Les principaux composants du convoyeur, à savoir les rouleaux et la bande, nécessi-tent très peu de maintenance, à partir du moment où la conception et l'installation ont été correctement réalisées. La bande élastomère ne nécessite que des répara-tions occasionnelles ou superfi cielles et, les rouleaux étant dotés d'une étanchéité a vie, n'ont pas besoin d'être lubrifi és. Le niveau de qualité très élevé assuré par Rulmeca, ainsi que les technologies de pointe utilisées peuvent encore réduire, voire même supprimer, la nécessité d‘une maintenance ordinaire. Le revêtement caoutchouté des tambours a une durée de vie de deux ans. Enfi n, l'utilisation d'accessoires appropriés pour nettoyer la bande aux points de chargement et de déchargement permet d'obtenir des améliorations notables et d‘augmenter la durée de vie de l'installation tout en néces-sitant relativement peu de maintenance.

1.3 Caractéristiques techniques desconvoyeurs à bande

Un convoyeur à bande a pour fonction de transporter en continu des produits en vrac mélangés ou homogènes, sur des distances allant de quelques mètres à des dizaines de kilomètres. L'un des principaux composants du convoyeur est la bande en élastomère dont la fonction est double :- recevoir le produit transporté,- transmettre la force nécessaire pour déplacer cette charge.

Le convoyeur à bande est conçu pour transporter des produits en continu sur la face supérieure de la bande.Les surfaces de la bande (supérieure sur le brin porteur et inférieure sur le brin de retour) sont en contact avec une série de rouleaux montés sur le châssis du convoyeur en un ensemble appelé station-support. A chaque extrémité du convoyeur, la bande s'enroule sur un tambour, l'un d'entre eux étant relié à un groupe d'entrainement pour transmettre le mouvement.

Parmi les autres systèmes de transport, le plus compétitif est certainement le transport par camion. Par rapport à ce dernier, le convoyeur à bande présente les avantages suivants:- réduction des effectifs nécessaires,- réduction de la consommation d'énergie,- longs intervalles entre les périodes de maintenance,- independance du système par rapport à son environnement,- réduction des coûts d'exploitation.

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Fig.2.1- Convoyeur à bande horizontale Fig.2.5- Convoyeur à tronçons horizontal et incliné, pour lequel il est nécessaire d'utiliser deux bandes.

Fig.2.2 - Convoyeur à bande horizontale et tronçon incliné, où l'espace perrnet une courbe verticale et la charge ne nécessite qu'une seule bande.

Fig.2.8 - Convoyeur dont la bande est chargée en pente ascendante ou descendante.

Fig.2.4 - Convoyeur à tronçons horizontal et incliné, où l'espace ne permet pas de courbe verticale et la charge nécessite deux bandes.

Fig.2.3 - Convoyeur à bande inclinée et tronçon horizontal, où la charge ne nècessite qu'une seule bande et l'espace perrnet une courbe vérticale.

Fig.2.6 - Convoyeur à tronçons horizontal et incliné, où l'espace ne permet pas de réaliser une courbe verticale, mais la charge ne nécessite qu'une seule bande.

Fig.2.7 - Convoyeur à une seule bande comportant un tronçon horizontal, un tronçon incliné et un en descente avec des courbes verticales.

Tous ces facteurs contribuent à limiter les frais d'exploitation, en particulier en cas de travaux de fouille, de passage sous des collines, des routes ou d'autres obstacles. Un convoyeur à bande lisse peut gravir des pentes allant jusqu'à 18° et il y a toujours possibilité de récupérer l'énergie sur les portions en descente. On a donc pu ainsi réaliser des projets avec des systèmes ayant une longueur de 100 km et comportant des tronçons de 15 km.

En employant les caractéristiques de flexibi-lité, force et efficacité le convoyeur à bande est la solution idéale pour transporter des produits en vrac et d’autres matériaux. Des développements continus dans ce domaine donnent encore plus d’avantages.

Les plans ci de suite montrent des configu-rations typiques du convoyeur à bande:

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Tambour de commandeLa surface du tambour de commande traditionnel ou du tambour moteur peut être laissée en fi nition normale ou avoir un revêtement de caoutchouc dont l'épaisséur est calculée en fonction de la puissance à transmettre.

Ce revêtement peut comporter des striures en chevron, ou droites dans le sens de la marche ou bien en forme de losange, de manière à augmenter le coeffi cient de frot-tement et à faciliter l'évacuation de l'eau à la surface du tambour.

Le diamètre du tambour est dimensionné en fonction de la catégorie et du type de bande, ainsi que des pressions calculées sur sa surface.

Tambours de renvoiLa surface du carter n'a pas nécessairement besoin d'être munie d'un revêtement, sauf dans certains cas. Le diamètre est norma-lement inférieur à celui qui est prévu pour le tambour de commande.

Tambours d'infl exion ou de contrainteIls servent à augmenter l'arc d'enroulement de la bande et, d'une manière générale, ils sont utilisés dans tous les cas où il est nécessaire de dévier la bande au niveau des dispositifs de tension à contrepoids, des appareils de déchargement mobiles, etc.

1.4 Composants et leur dénomination

La Fig. 3 illustre les principaux composants d'un convoyeur à bande type. Dans la pratique, compte tenu de la diversité des applications, on peut avoir de nombreuses autres combinaisons de zones de charge-ment et de déchargement, d‘élévations et d‘autres accessoires.

Tête d'entraînementElle peut être de conception traditionnelle ou équipée d'un tambour moteur.

- TraditionnelleComporte un groupe d'entraînement con-stitué d'un tambour de commande dont le dimensionnement est adapté à la charge supportée par la bande et un tambour de renvoi à l'extrémité opposée. La puissance est transmise par une boîte d'engrenages directement accouplée ou par une tran-smission par arbre directe ou parallèle entraînant le tambour de commande avec un couple adapté.

- Tambour moteur Dans cette confi guration, le moteur, la boîte d'engrenages et les roulements constituent un ensemble complet, enfermé et protégé à l'intérieur d'un carter, qui entraîne directe-ment la bande. Cette solution élimine toutes les complications liées aux transmissions extérieures, couples, etc. décrits ci-dessus pour la conception traditionnelle. A l'heure actuelle, les tambours moteurs sont fabri-qués avec des diamètres aliant jusqu'à 800 mm, une puissance de l'ordre de 130 KVV et un rendement qui peut atteindre 97%.

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Trémie de chargement

Station inférieureauto-centreuse

Tambour de contrainte

Dispositif denettoyage àracleur

Station porteuse

Tambour de commandeou tambour moteur

Dispositif denettoyage

Station superieure autocentreuse Station de transitionCapot

Tambour de renvoi

Stationamortisseuse

Tambourd’inflexion

Dispositif denettoyagetangentiel

Station inférieure Tambour de tensionavec contrepoids

Tambour decontrainte

Fig. 3

est fourni par un dispositif de reprise de tension qui peut être à vis, à contrepoids ou avec un treuil motorisé.

Le contrepoids applique un effort de tension constant à la bande, quelles que soient les conditions. Son poids est calculé en fonction des limites minimales nécessaires pour assurer la tension correcte de la bande et éviter toute surtension.

Le mouvement du dispositif de tension à contrepoids est calculé d'après l‘élasticité de la bande pendant les diverses phases de fonctionnement du convoyeur.

Le mouvement minimal d'un dispositif de reprise de tension ne doit pas être inférieur à 2 % de l'entr‘axe du convoyeur s'il est équipé d'une bande à armature textile, ou 0,5 % de son entr'axe s'il est équipé d'une bande à armature métallique.

TrémieLa trémie est conçue pour faciliter le chargement et le glissement du produit en absorbant les chocs de la charge et en évitant les colmatages et l'endommagement de la bande. Elle permet un chargement immédiat du produit et résout les problèmes d'accumulation.

L'inclinaison des parois doit être fonction de la manière dont le produit tombe, de sa trajectoire, ainsi que de la vitesse du convoyeur. La granulométrie et la masse volumique du produit, ainsi que ses propriétés physiques, telles que humidité, corrosion, etc. ont également leur impor-tance pour la conception.

Dispositifs de nettoyageLe système de nettoyage de la bande doit faire l‘objet d'une attention toute particulière de manière à réduire la fréquence des opéra-tions de maintenance, notamment lorsque la bande transporte des produits humides ou collants. Un nettoyage effi cace permet au convoyeur d'atteindre un maximum de productivité.

Il existe un grand nombre de types et de modèles de dispositifs de nettoyage de bande. Le plus simple est constituée d'une lame racleuse droite montée sur des sup-ports en caoutchouc (chapitre 5).

Capots pour convoyeursLes capots pour convoyeurs ont une impor-tance fondamentale lorsqu'il est nécessaire de protéger le produit transporté de l‘air ambiant et d'assurer le bon fonctionnement de l'installation (chapitre 6).

RouleauxIls soutiennent la bande et tournent librement et facilement sous la charge. Ce sont les composants les plus importants du convo-yeur et ils représentent une part considérable de l'investissement total. Il est fondamental de les dimensionner correctement pour garantir les performances de l'installation et une exploitation économique.

Stations porteuses en auge et stations-supports inférieuresLes rouleaux porteurs sont généralement fi xés sur des pattes de fi xation soudées a une traverse ou un support. L‘angle d'in-clinaison des rouleaux latéraux varie entre 20° et 45°. On peut également obtenir des angles de 60° avec une suspension de type "guirlande". Les stations-supports inférieures peuvent comporter un seul rouleau sur toute la largeur ou bien deux rouleaux formant un '"\/" et inclinés à 10°.

En fonction des différents types de produits à manutentionner, les stations porteuses en auge peuvent être conçues symétriquement ou non, selon le cas.

Dispositifs de tensionL'effort nécessaire pour maintenir la bande en contact avec le tambour d'entraînement

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Fig.5

Angle detalutage

Fig.4

Angled’éboulement

1.5 - Paramètres à prendre en comptelors de l'étude et de la conception Le choix du système optimal de transport, sa conception et sa rationalisation dépendent d'une connaissance parfaite des carac-téristiques de construction et des forces qui s'exercent sur tous les composants du système.

Les principaux facteurs qui déterminent le dimensionnement d'un convoyeur à bande sont: le débit-volume nécessaire, le type de produit à transporter et ses caractéristi-ques, telles que granulométrie, propriétés physiques et chimiques. Le parcours et le profi l du convoyeur ont également leur importance.Les illustrations qui suivent montrent les critères utilisés pour le calcul de la vitesse et de la largeur de la bande, le type et la disposition des stations-supports, le type de rouleaux utilisés et enfi n le dimensionnement des tambours.

1.5.1 - Produit transporté

L'etude de conception d'un convoyeur à bande doit normalement commencer par une évaluation des caractéristiques du produit à manutentionner et particulièrement de l'angle d'éboulement et de l'angle de talutage.

L'angle d'éboulement d'un produit, que l'on appelle également "angle de frottement naturel", est l'angle que la ligne de pente du produit, mis en tas librement sur une surface plane, forme avec l'horizontale. Fig. 4.

L'angle de talutage est l'angle que forme l'horizontale avec la surface du produit lors de son transport sur une bande en mou-vement. Fig. 5.Cet angle est généralement compris entre 5° et 15° (jusqu'à 20° pour certains produits) et est bien inférieur à l'angle d'éboulement.

Le tableau 1 montre la corrélation entre les caractéristiques physiques des produits et leurs angles d'éboulement relatifs.

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Le produit transporté adopte la configuration indiquée sur le schéma en coupe.L'aire de la section "S" peut être calculée géométriquement en ajoutant la surface d'un cercle A1 à celle du trapèze A2.

La valeur du volume transporté IVT peut être facilement calculée à l'aide de la formule suivante:

IVT

S = _________ [ m2 ] 3600

où:

IVT = volume transporté à une vitesse de 1 m/s (voir Tab.5a-b-c-d )

On peut inclure

ici des produits

présentant

diverses

caractéristiques

telles que celles

indiquées dans le

Tab. 2 ci-dessous.

Tab. 1 - Angles de talutage, d'éboulement et écoulement du produit

Fig.6

S A1A2

S = A1 + A2

Produits

ordinaires, tels que

par ex. charbon

bitumineux et la

plupart des

minerais, etc.

Produits irréguliers,

visqueux, fibreux

dont l'état tend à se

détériorer pendant

la manutention, tels

que par ex.

copeaux de bois,

produits dérivés de

la canne à sucre,

sable de fonderie,

etc.

Particules

partiellement

rondes, secs

et lisses.

Poids moyen

comme par ex.

céréales, graines

et fèves.

Produit irrégulier,

granulats de poids

moyen, tels que

par ex. anthracite,

argile, etc.

Fluidité Profil

très élevée élevée moyenne faible sur une bande plate

Angle de talutage β

5° 10° 20° 25° 30° ß

Angle d'éboulement

0-19° 20-29° 30-34° 35-39° 40° et plus d'autres

Caractéristiques des produits

Dimensions

uniformes,

particules rondes,

de très petite taille.

Très humides ou

très secs, tels que

sable sec, silice,

ciment, poussière

de calcaire

humide, etc.

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1 Tab.2 - Propriétés physiques des produitsType

Masse volumique moyenne qs Angle Abrasivité Corrosivité

t/m3 lbs. / Cu.Ft d'éboulement

Alumine 0,80-1,04 50-65 22° C A

Amiante, minéral ou roche 1,296 81 - C A

Anthracite 0,96 60 27° B A

Ardoise, de 40 mm à 80 mm 1,36-1,52 85-95 - B A

Ardoise, poussière 1,12-1,28 70-80 35° B A

Argile, sèche, en morceaux 0,96-1,20 60-75 35° C A

Argile, sèche, fi ne 1,60-1,92 100-120 35° C A

Asphalte broyé jusqu'à 13 mm 0,72 45 - A A

Asphalte, liant pour revêtement routier 1,28-136 80-85 - A B

Bakélite, fi ne 0,48-0,64 30-40 - A A

Baryte 2,88 180 - A A

Bauxite, broyée, sèche 1,09 68 35° C A

Bauxite, tout-venant 1,28-1,44 80-90 31° C A

Bentonite, jusqu'à 100 mesh 0,80-0,96 50-60 - B A

Béton, blocs 2,08-2,40 130-150 - C A

Béton, poussières 1,44-1,76 90-110 - C A

Betterave à sucre, pulpe (humide) 0,40-0,72 25-45 - A B

Betterave à sucre, pulpe (sèche) 0,19-0,24 12-15 - - -

Blcarbonate de sodium 0,656 41 42° A A

Blanc de titan 0,4 25 - B A

Blé 0,64-0,67 40-42 25° A A

Borax, morceaux 0,96-1,04 60-65 - B A

Bralse de coke, 6 mm 0,40-0,5 25-35 30-45° C B

Brique dure 2 125 - C A

Calcaire broyé 1,36-1,44 85-90 35° B A

Calcaire riche en argile (voir calcaire) 1,60-1,76 100-110 - B A

Canne à sucre, coupée 0,24-0,29 15-18 50° B A

Caoutchouc, granulés 0,80-0,88 50-55 35° A A

Caoutchouc, récupération 0,40-0,48 25-30 32° A A

Carbonate de baryum 1,152 72 - A A

Carborundum, jusqu`a 80 1,6 100 - C A

Carbure de calcium 1,12-1,28 70-80 - B B

Cendres de charbon mouillées jusqu'à 80 mm 0,72-0,80 45-50 50° B P

Cendres de charbon sèches jusqu'à 80 mm 0,56-0,64 35-40 40° B A

Charbon bitumineux, 50 mesh 0,80-0,86 50-54 45° A B

Charbon bitumineux, tout-venant 0,72-0,88 45-55 38° A B

Charbon de bois 0,29-0,40 18-25 35° A A

Chaux broyée jusqu'à 3 mm 0,96 60 43° A A

Chaux hydratée jusqu'à 3 mm 0,64 40 40° A A

Chaux hydratée pulvérisée 0,51-0,64 32-40 42° A A

Chlorure de magnésium 0,528 33 - B -

Chlorure de potassium, pellets 1,92-2,08 120-130 - B B

Ciment Portland, aéré 0,96-1,20 60-75 36° B A

Clinker 1,20-1,52 75-95 30-40° C A

Coke de pétrole calciné 0,56-0,72 35-45 - A A

Coke, en vrac 0,37-0,56 23-35 - C B

Concentré de zinc 1,20-1,28 75-80 - B A

Copeaux d'acier 1,60-2,40 100-150 - C A

Copeaux d'aluminium 0,11-0,24 7-15 - B A

Copeaux de bois 0,16-0,48 10-30 - A A

Copeaux de fonte 2,08-3,20 130-200 - B A

Cryolithe 1,76 110 - A A

Cryolithe, poussière 1,20-1,44 75-90 - A A

Cuivre, minerai 1,92-2,40 120-150 - - -

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Tab.2 - Propriétés physiques des produitsType



Déchets de fonte 1,12-1,60 70-100 - C A

Diphosphate de chaux 0,688 43 - - -

Diphosphate de sodium 0,40-0,50 25-31 -

Dolomite, en morceaux 1,44-1,60 90-100 - B A

Feldspath, morceaux de 40 mm à 80 rnrn 1,44-1,76 90-110 34° C A

Feldspath, taille 13 mrn 1,12-1,36 70-85 38° C A

Granit, de 40 mm à 50 mm 1,36-1,44 85-90 - C A

Granit, taille 13 mm 1,28-1,44 80-90 - C A

Granulés de noir de carbone 0,32-0,40 20-25 - A A

Graphite lamellaire 0,64 40 - A A

Gravier 1,44-1,60 90-100 40° B A

Grès 1,36-1,44 85-90 - A A

Guano, sec 1,12 70 - B -

Gypse, morceaux de 13 mm à 80 mm 1,12-1,28 70-80 30° A A

Kaolin jusqu'à 80 mm 1,008 63 35° A A

Kaolin talqueux, 100 mesh 0,67-0,90 42-56 45° A A

Koréite, talc, fi n 0,64-0,80 40-50 - A A

Laitier de haut fourneau, broyé 1,28-1,44 80-90 25° C A

Liège 0,19-0,24 12-15 - - -

Lignite 0,64-0,72 40-45 38° A B

Magnésite (particules lines) 1,04-1,20 65-75 35° B A

Manganèse, minerai 2,00-2,24 125-140 39° B A

Marbre, concassé, jusqu'à 13 mm 1,44-1,52 90-95 - B A

Mineral de chrome 2,00-2,24 125-140 - C A

Mineral de fer 1,60-3,20 100-200 35° C A

Mineral de fer broyé 2,16-2,40 135-150 - A A

Mineral de plomb 3,20-4,32 200-270 30° B B

Nickel 2,40 150 - C B

Nitrate d'ammonium 0,72 45 - B C

Nitrate de potassium (saltpètre) 1,216 76 - B B

Nitrate de sodium 1,12-1,28 70-80 24° A -

Oxyde d'aluminium 1,12-1,92 70-120 - C A

Oxyde de zinc, lourd 0,48-0,56 30-35 - A A

Oxydes de plomb 0,96-2,04 60-150 - A -

Perles de polystyrène 0,64 40 - - -

Phosphate, acide, engrais 0,96 60 26° B B

Phosphate, extra-fi n 0,816 51 45° B B

Phosphate, fl oride 1,488 93 27° B A

Phosphate pulvérisée 0,96 60 40° B A

Plâtre, poussière 0,96-1,12 60-70 42° A A

Poudre de noir de carbone 0,06-0,11 4-7 - A A

Poudre de savon 0,32-0,40 20-25 - A A

Poussière de calcaire 1,28-1,36 80-85 - B A

Pyrite de fet de 50 à 80 mm 2,16-2,32 135-145 - B B

Pyrite, pellets 1,92-2,08 120-130 - B B

Quartz morceaux de 40 mm à 80 mm 1,36-1,52 85-95 - C A

Quarlz, 13 mm criblé 1,28-1,44 80-90 - C A

Quartz, poussière 1,12-1,28 70-80 - C A

Le tableau 2 indique les propriétés physi-ques et chimiques des produits qu'il con-vient de prendre en compte lors de l'étude d'un transporteur à bande.

non abrasif/non corrosif moyennement abrasif/moyennement corrosiftrès abrasif/très corrosif

AB

C

22

®


1 Tab.2 - Propriétés physiques des produitsType



Sable de tondene, décochage 1,44-1,60 90-100 39° C A

Sable sec 1,44-1,76 90-110 35° C A

Sable, mouillé 1,76-2,08 110-130 45° C A

Sel, commun, sec, fi n 1,12-1,28 70-80 25° B B

Sel, commun, sec, gros 0,64-0,80 40-55 - B B

Sels potassiques, sylvite, etc. 1,28 80 - A B

Soude calcinée lourde 0,88-1,04 55-65 32° B C

Soufre jusqu'à 80 mm 1,28-1,36 80-85 - A C

Soufre, concassé moins de 13 mm 0,80-0,96 50-60 - A C

Sucre en poudre 0,80-0,96 50-60 - A B

Sucre, brut, canne 0,88-1,04 55-65 30° B B

Sucre, humide, betterave 0,88-1,04 55-65 30° B B

Sulfate d'aluminium (en grains) 0,864 54 32° - -

Sulfate d'ammonium 0,72-0,93 45-58 32° B C

Sulfate de cuivre 1,20-1,36 75-85 31° A -

Sulfate de fer 0,80-1,20 50-75 - B -

Sulfate de magnésium 1,12 70 - - -

Sulfate de manganèse 1,12 70 - C A

Sulfate de potassium 0,67-0,77 42-48 - B -

Talc, en poudre 0,80-0,96 50-60 - A A

Talc, morceaux de 40 mm à 80 mm 1,36-1,52 85-95 - A A

Terre, mouillée contenant de l'argile 1,60-1,76 100-110 45° B A

Zinc, minerai, grillé 1,60 100 38° - -

non abrasif/non corrosif moyennement abrasif/moyennement corrosiftrès abrasif/très corrosif

AB

C

23

1.5.2 - Vitesse de la bande

La vitesse maximale d'un convoyeur à bande a atteint des limites qui étaient inimaginables il y a quelques années. Ces vitesses très élevées ont permis d'augmenter consi-dérablement les volumes transportés. Par rapport à la charge totale, il y a une réduction du poids du produit transporté par mètre linéaire de convoyeur ce qui implique une diminution du coût de la construction au niveau des stations- supports et de la bande elle-même. Les caractéristiques physiques du produit à manutentionner sont l'élément déterminant pour le calcul de la vitesse de la bande. Des produits légers, tels que les céréales, la poussière ou les fi nes de minerais, permettent d‘utiliser des vitesses élevées. Les produits criblés ou tamisés peuvent permettre des vitesses supérieures à 8 m/s. Par contre, une granulométrie, une abrasivité ou une masse volumique plus importantes nécessitent de réduire la vitesse de la bande transporteuse. Il peut s‘avérer nécessaire de diminuer la vitesse du convoyeur dans des limites de l'ordre de 1,5 / 3,5 m/s pour manutentionner des pierres non concassées et non criblées à forte granulométrie. On obtient la quantité de produit par mètre linéaire de convoyeur à l'aide de la formule suivante : IV qG = ————— [ Kg/m ] 3.6 x v

où: qG = poids du produit par mètre linéaire IV = débit-masse t/h

v = vitesse de la bande m/s

qG sert à déterminer l'effort tangentiel Fu.

En augmentant la vitesse v, on peut obtenir le débit-masse moyen Iv avec une largeur de bande plus étroite (et par conséquent une structure de convoyeur plus simple), ainsi qu'une charge moins importante par mètre lineaire, ce qui entraine une réduction au niveau de la conception des rouleaux et des stations-supports et de la tension de la bande.

Etant donné les facteurs qui limitent la vitesse maximale d'un convoyeur, on peut conclure:

Si l'on considère l'inclinaison de la bande à la sortie du point de chargement, plus cette pente est importante, plus la turbulence du produit sur la bande va augmenter. Ce phé-nomène est un facteur limitatif pour le calcul de la vitesse maximale de la bande, étant donné qu'il entraine une usure prématurée de la surface de la bande.

L‘action abrasive répétée sur le matériau de la bande, résultant de nombreux charge-ments sur une portion donnée sous la trémie, est directement proportionnelle à la vitesse de la bande et inversement proportionnelle à sa longueur.

Tab. 3 - Vitesses maximales conseillées

Granulométrie Bande dimensions max. largeur min. Vitesse max.

homogène mélangé A B C D

jusqu'à mm jusqu'à mm mm m/s

50 100 400 2.5 2.3 2 1.65

75 150 500

125 200 650 3 2.75 2.38 2

170 300 800 3.5 3.2 2.75 2.35

250 400 1000

350 500 1200

400 600 1400

450 650 1600

500 700 1800 5 4.5 3.5 3

550 750 2000

600 800 2200 6 5 4.5 4

A - Produit léger glissant, non abrasif, masse volumlque de 0.5 ÷ 1,0 t /m3

B - Produit non abrasif, granulométrie moyenne, masse volumique de 1.0 ÷ 1.5 t /m3

C - Produit moyennement abrasif et lourd, masse volumique de 1.5 ÷ 2 t /m3

D - Produit abrasif, lourd et présentant des arêtes aigües de plus de 2 t/m3 de masse volumique

Néanmoins on utilise des bandes plus larges par rapport au débit-masse, à des vitesses élevées et faibles, parce qu‘il y a moins de danger de perdre du produit, moins de pannes et moins de blocages dans les trémies.A partir de données expérimentales, le tableau 3 indique les vitesses maximales recommandées, compte tenu des carac-téristiques physiques et de la granulométrie du produit transporté, ainsi que de la largeur de la bande utilisée.

4 3.65 3.15 2.65

4.5 4 3.5 3

24

®


1

Nβ

λ

Angle dela station

Angle de surchargeDistance des bords0,05 x N + 25 mm

Largeur dela bande

1.5.3 - Largeur de la bande

Etant donné la vitesse optimale de la bande, indiquée dans le tableau 3, on détermine sa largeur essentiellement en fonction de la quantité de produit transporté qui fi gure au cahier des charges.

On peut ainsi exprimer la capacité du con-voyeur comme étant le débit volume IvT [m3/h] pour v= 1 m/sec. L'inclinaison des rouleaux Iatéraux d'une traverse (de 20° à 45°) défi nit l'angle de la station-support. Fig. 7

Fig. 7

La largeur de la bande avec le plus grand angle correspond à une augmentation du débit volume IVT.

La conception de la station-support porteuse dépend également de la capacité de la bande à prendre la forme en auge.

Par le passé, l'inclinaison des rouleaux latéraux d'une station-support était de 20°. Actuellement, les améliorations réalisées au niveau de la structure et des matériaux entrant dans la fabrication des bandes transporteuses permettent d'utiliser des stations-supports présentant une inclinaison des rouleaux latéraux de 30 à 35°.

On utilise même des stations-supports à 40 ou 45° pour des cas particuliers, où, en raison de cette position contraignante, les bandes doivent pouvoir s'adapter à une auge aussi accentuée.

Dans la pratique, le choix et la conception des stations-supports doivent permettre d'obtenir le débit volume souhaité, en uti-lisant une bande la plus étroite possible et donc la plus économique.

II convient de noter toutefois que la largeur de la bande doit être suffi sante pour recevoir et contenir le produit, qu'il soit constitué de gros morceaux de diverses granulométries, ou bien de fi nes particules.

25

Pour le calcul des dimensions de la bande, on doit tenir compte des valeurs minimales de la largeur de la bande en fonction de sa charge de rupture et de l'inclinaison des rouleaux latéraux, comme indiqué au tableau 4.

Tab. 4 - Largeur minimale de la bande en fonction de sa charge de rupture et de l'inclinaison des rouleaux.

Charge de rupture Largeur de la bande λ= 20/25° λ= 30/35° λ= 45°

N/mm mm

250 400 400 —

315 400 400 450

400 400 400 450

500 450 450 500

630 500 500 600

800 500 600 650

1000 600 650 800

1250 600 800 1000

1600 600 800 1000

Débit-volume IMOn obtient le débit volumétrique de la bande à l'aide de la formule suivante:

Iv IM = [ m3/h ] qs

où: Iv = capacité de charge de la bande [ t/h ] qs = masse volumique du produit

Egalement défi ni de la manière suivante :

IM IVT = [ m3/h ] v

où le volume de produit transporté est exprimé pour une vitesse de 1 m/sec.

On peut déterminer à l'aide du tableau 5a-b-c-d si la largeur de bande choisie correspond au débit-volume IM calculé sur la base du cahier des charges, en fonction de la conception des stations-supports, de l'inciinaison des rouleaux, de l'angle de talutage du produit et de la vitesse de la bande.

Pour les bandes dent la charge de rupture est supérieure aux valeurs indiquées dans ce tableau, il est recommandé de consulter le fabricant de la bande.

26

®


1

Largeur Angle de IVT m3/h

de la bande talutage

mm β λ = 0°

5°

10°

1600 20°

25°

30°

5°

10°

1800 20°

25°

30°

5°

10°

2000 20°

25°

30°

5°

10°

2200 20°

25°

30°

5°

10°

2400 20°

25°

30°

5°

10°

2600 20°

25°

30°

5°

10°

2800 20°

25°

30°

5°

10°

3000 20°

25°

30°



mm β λ = 0°

5° 3.6

10° 7.5

300 20° 15.4

25° 20.1

30° 25.2

5° 7.5

10° 15.1

400 20° 31.3

25° 39.9

30° 50.0

5° 12.6

10° 25.2

500 20° 52.2

25° 66.6

30° 83.5

5° 22.3

10° 45.0

650 20° 93.2

25° 119.5

30° 149.4

5° 35.2

10° 70.9

800 20° 146.5

25° 187.5

30° 198.3

5° 56.8

10° 114.4

1000 20° 235.8

25° 301.6

30° 377.2

5° 83.8

10° 167.7

1200 20° 346.3

25° 436.6

30° 554.0

5° 115.5

10° 231.4

1400 20° 478.0

25° 611.6

30° 763.2

152.6

305.6

630.7

807.1

1008.7

194.7

389.8

804.9

1029.9

1287.0

241.9

484.2

1000.0

1279.4

1599.1

295.5

591.1

1220.4

1560.8

1949.4

353.1

706.3

1458.3

1865.1

2329.5

415.9

831.9

1717.9

2197.1

2744.1

484.0

968.0

1998.7

2556.3

3192.8

557.1

1114.2

2300.4

2942.2

3674.8

Tab. 5a - Débit-volume avec stations-supports plats à 1 rouleau v = 1 m/s

β

27

Pour obtenir le débit-volume réel IM à la vitesse de bande

souhaitée, utilliser la formule suivante

IM = IVT x v [ m3/h ]



mm β

5°

10°

300 20°

25°

30°

5°

10°

400 20°

25°

30°

5°

10°

500 20°

25°

30°

5°

10°

650 20°

25°

30°

5°

10°

800 20°

25°

30°

5°

10°

1000 20°

25°

30°

λ = 20°

17.6

20.5

28.8

32.0

36.3

34.5

41.4

55.8

63.7

72.0

57.6

68.7

92.8

105.8

119.8

102.9

123.1

165.9

189.3

214.5

175.6

192.9

260.2

296.6

336.2

317.1

310.6

418.6

477.3

541.0

Tab. 5b - Débit-volume avec stations-supports en auge à 2 rouleaux v = 1 m/s

β

λ

28

®


1

21.6

24.4

30.6

33.8

37.8

45.7

51.4

66.3

69.8

77.0

78.4

87.4

106.9

117.7

129.6

143.2

159.1

193.6

212.4

233.6

227.1

252.0

306.0

334.8

367.9

368.6

408.6

494.6

541.0

594.0

545.0

602.6

728.2

795.9

873.3

753.8

834.1

1006.9

1100.1

1206.3

18.7

21.6

28.8

32.4

36.3

39.6

45.3

59.4

66.6

74.5

68.0

78.4

101.1

112.6

126.0

124.9

142.9

183.6

204.4

227.8

198.3

226.8

290.1

322.9

359.2

322.9

368.6

469.8

522.0

580.6

477.0

543.9

692.6

768.9

855.0

661.3

753.4

957.9

1063.4

1181.8

17.2

20.5

27.7

31.6

36.0

36.6

43.2

57.2

65.1

73.4

62.6

73.4

97.2

109.8

123.8

114.4

134.2

176.4

198.7

223.5

182.1

212.7

278.2

313.2

352.4

296.2

345.6

450.7

506.5

569.1

438.1

510.1

664.2

745.9

837.7

606.9

706.3

918.7

1031.4

1157.7

15.1

18.7

26.2

30.2

34.9

32.4

29.2

54.3

62.2

70.9

55.8

67.3

91.8

104.7

119.1

101.8

122.4

166.3

189.7

215.2

162.0

194.4

262.8

299.1

339.4

263.8

315.3

425.5

483.8

548.6

389.8

465.4

627.1

712.8

807.4

540.7

644.7

867.6

985.3

1116.3

13.3

16.9

24.4

27.7

33.4

28.0

35.2

50.4

56.8

67.7

47.8

60.1

85.3

96.1

114.1

87.8

109.4

154.4

174.2

205.5

139.6

173.6

244.0

275.0

324.0

227.1

281.1

394.9

444.9

523.4

335.8

415.0

581.7

655.2

770.4

465.8

574.9

804.9

906.4

1064.8

v = 1 m/s Largeur Angle de IVT m3/h


mm β λ = 20° λ = 25° λ = 30° λ = 35° λ = 45°

5°

10°

300 20°

25°

30°

5°

10°

400 20°

25°

30°

5°

10°

500 20°

25°

30°

5°

10°

650 20°

25°

30°

5°

10°

800 20°

25°

30°

5°

10°

1000 20°

25°

30°

5°

10°

1200 20°

25°

30°

5°

10°

1400 20°

25°

30°

Tab. 5c - Débit-volume avec stations-supports en auge à 3 rouleaux

29

997.5

1102.6

1330.2

1452.9

1593.0

1274.7

1409.0

1698.8

1854.7

2032.9

1586.5

1752.8

2112.1

2305.8

2526.8

1908.1

2109.2

2546.2

2777.9

3045.5

2275.5

2514.2

3041.2

3317.9

3636.4

2697.3

2981.5

3592.0

3918.8

4295.0

3119.7

3448.4

4168.4

4547.7

4984.2

3597.8

3976.9

4800.2

5237.0

5739.7

875.5

997.2

1266.4

1405.4

1561.3

1119.6

1274.4

1617.8

1794.9

1993.6

1393.9

1586.1

2012.0

2231.6

2478.6

1691.3

1925.2

2433.2

2698.4

2995.2

2010.7

2288.8

2896.2

3211.8

3565.0

2382.4

2711.8

3425.0

3798.3

4216.1

2759.4

3141.0

3971.5

4404.3

4888.7

3184.8

3625.2

4579.5

5078.6

5637.2

803.8

934.5

1214.2

1363.3

1529.6

1027.8

1194.4

1551.2

1740.0

1953.0

1279.8

1486.4

1929.2

2164.6

2427.8

1545.4

1796.0

2331.7

2613.6

2930.0

1832.9

2130.1

2776.3

3112.2

3488.7

2175.9

2528.6

3281.7

3678.7

4123.8

2517.8

2926.0

3805.5

4265.9

5185.6

2905.6

3376.8

4390.9

4922.1

5517.6

716.0

853.2

1146.9

1302.1

1474.9

915.4

1090.8

1465.2

1663.2

1883.1

1139.7

1357.2

1822.3

2068.2

2341.4

1371.5

1634.4

2199.9

2496.8

2826.3

1632.9

1945.8

2618.6

2972.1

3364.4

1936.7

2307.9

3099.6

3518.0

3982.3

2240.7

2670.1

3592.0

4076.9

4615.0

2585.8

3079.0

4140.3

4699.2

5319.4






mm β λ = 20° λ = 25° λ = 30° λ = 35° λ = 45°

5°

10°

1600 20°

25°

30°

5°

10°

1800 20°

25°

30°

5°

10°

2000 20°

25°

30°

5°

10°

2200 20°

25°

30°

5°

10°

2400 20°

25°

30°

5°

10°

2600 20°

25°

30°

5°

10°

2800 20°

25°

30°

5°

10°

3000 20°

25°

30°

616.6

760.6

1063.8

1198.0

1432.8

788.7

972.3

1353.2

1530.7

1796.4

981.7

1209.9

1690.0

1903.6

2233.4

1185.1

1461.1

2048.0

2316.2

2716.9

1403.7

1730.5

2431.0

2749.4

3225.0

1670.0

2058.8

2886.4

3264.5

3829.2

1930.8

2380.3

3342.6

3780.0

4433.9

2227.0

2745.7

3851.2

4355.7

5109.2

β

λ

30

®


1

1679.7

1846.0

2185.2

2381.7

2595.9

2049.1

2251.1

2661.8

2901.2

3162.2

2459.8

2703.2

3185.2

3471.8

3784.3

2899.4

3186.3

3755.1

4092.8

4461.4

3379.3

3713.7

4372.2

4765.6

5194.4

3863.5

4245.8

5018.4

5469.8

5962.3

236.5

260.2

313.9

342.0

372.9

388.8

427.3

510.4

556.2

606.2

573.1

630.0

751.3

816.6

892.4

797.4

876.6

1041.4

1135.0

1237.3

1075.3

1181.8

1371.9

1495.0

1629.7

1343.1

1476.0

1749.6

1906.9

2078.6



mm β λ1 30° λ2 60°

5°

10°

800 20°

25°

30°

5° 10° 1000 20° 25°

30°

5°

10°

1200 20°

25°

30°

5°

10°

1400 20°

25°

30°

5°

10°

1600 20°

25°

30°

5°

10°

1800 20°

25°

30°



mm β λ1 30° λ2 60°

5°

10°

2000 20°

25°

30°

5°

10°

2200 20°

25°

30°

5°

10°

2400 20°

25°

30°

5°

10°

2600 20°

25°

30°

5°

10°

2800 20°

25°

30°

5°

10°

3000 20°

25°

30°

Tab. 5d - Débit-volume avec stations-supports en auge à 5 rouleaux v = 1 m/s




β

λ1λ2

31

0ϒ 2ϒ 4ϒ 6ϒ 8ϒ 10ϒ 12ϒ 14ϒ 16ϒ 18ϒ 20ϒ

Angle d'inclinaison δ

Co

effi

cien

t d

'incl

inai

son

K 1,0

0,9

0,8

0,7

δ

Fig.8 - Coeffi cient d'inclinaison KCorrection du débit-volume pour tenir compte des facteurs d'incIinaison et d'alimentation

Il est généralement nécessaire de tenir compte de la nature de l'alimentation du convoyeur (si elle est constante et régulière ou non), en introduisant un coeffi cient de correction K1 ayant les valeurs suivantes:

- K1 = 1 alimentation régulière

- K1 = 0.95 alimentation irrégulière

- K1 = 0.90 ÷ 0.80 alimentation plutôt irrégulière.

Si on considère que la charge peut être cor-rigée en appliquant les coeffi cients indiqués ci-dessus, on obtient le débit- volume réel à la vitesse souhaitée de la manière suivante:

IM = IVM x v [m3/h]

Dans le cas de bandes inclinées, les valeurs du débit-volume lVT [m3/h] sont corrigées de la maniére suivante :

IVM = IVT X K X K1 [m3/h]

où:

IVM est le débit-volume corrigé pour tenir compte de l'inclinaison et de l'irrégularité d'alimentation du convoyeur en m3/h avec v = 1 m/s

IVT est le débit-volume théorique pour v= 1m/s

K est le coeffi cient d'inclinaison

K1 est le coeffi cient de correction pour l'irrégularité de l'alimentation.

Le coeffi cient d'inclinaison K, calculé lors de la conception, doit tenir compte de la dimi-nution de la section du produit transporté lorsqu'il est en pente.

Le diagramme de la Fig. 8 indique le coef-fi cient K en fonction de l'angle d'inclinaison du convoyeur, mais uniquement pour des bandes lisses et plates sans profi l.

On peut vérifi er la relation entre la largeur de la bande et la granulométrie maximale du produit de telle manière que:

largeur de la bande ≥ granulométrie maximale 2.5

32

®


11

- 3 rouleaux, ordinaires ou amortisseurs

- rouleau, ordinaire ou muni de bagues caoutchouc- rouleaux parallèles, ordinaires ou amortisseurs

- 2 rouleaux, ordinaires ou amortisseurs de bagues- 2 rouleaux, ordinaires ou amortisseurs

Fig. 9 - Stations-supports du brin supérieur Stations inférieures

La station à supports fi xes avec trois rouleaux de même longueur soutient bien la bande, en assurant une répartition uniforme des forces et une distribution de la charge.L'inciinaison des rouleaux latéraux va de 20° à 45°, pour des bandes de 400 mm de largeur à 2200 mm et plus.

Les stations suspendues de type "guirlande", qui intègrent des rouleaux amortisseurs, servent à amortir les chocs sous les trémies de chargement, ainsi que le long des brins supérieur et inférieur du convoyeur en cas de transport de charges importantes ou sur des convoyeurs à trés haut rendement.

Les stations-supports sont généralement conçues et fabriquées conformément à des normes internationales harmonisées.

Les schémas illustrent les confi gurations les plus courantes.

1.5.4 - Type de station-support,écartement et longueur de transition

TypeChaque station-support est constituée d'un ensemble de rouleaux installés dans un support fi xe, Fig. 9. Les stations-supports peuvent également être suspendues comme une "guirlande", Fig. 10.

Il en existe deux principaux types: les stations supérieures oui portent la bande chargée de produit sur le brin supérieur, et les stations inférieures qul supportent la bande vide sur le brin inférieur.

• La station supérieure porteuse comporte généralement:- soit un ou deux rouleaux parallèles,- soit deux, trois rouleaux ou plus formant

une auge

• La station inférieure peut être constituée: - soit d'un ou deux rouleaux plats,- soit d'une auge comprenant deux

rouleaux.

33

- 3 rouleaux ordinaires pour le trasport de la charge

- 2 rouleaux ordinaires ou munis de bagues caoutchouc pour station inférieure

- 5 rouleaux ordinaires pour le trasport de la charge

Fig. 10 - stations suspendues en "guirlande"

Sens de marche

Fig. 11 - pour bandes à 2 sans de marche

Sens de marche Sens de marche

Fig.13 - le défaut d'alignement d'une station-support peut favoriser un décentrage de la bande.

Il est essentiel de choisir la confi guration de station-support la mieux adaptée et la plus correcte (il faut calculer la force de frottement entre les rouleaux et la bande) pour assurer un démarrage de la bande sans à-coups et son défi lement régulier

Pour les stations-supports supérieures d'une bande à 2 sens de marche, les rouleaux sont parallèles entre eux et per-pendiculaires à la bande, comme dans la Fig. 11. Dans le cas des bandes à sens de marche unique, les rouleaux latéraux sont inclinés vers l'avant de 2° dans le sens de marche de la bande, Fig. 12.

Fig. 12 - uniquement pour les bandes à 1 seul sens de marche

34

®


1

ai

ai ao

au Fig.14

Fig.15

de la largeur de la bande et de la masse volumique du produit transporté, pour maintenir l'incurvation de la bande dans les limites indiquées. L'écartement est également surtout limité par la capacité de charge des rouleaux.

Aux points de chargement, l'écartement des stations-supports est généralement réduit de moitié ou même plus encore, de manière à limiter au minimum l'incurvation de la bande et également pour diminuer les forces appli-quées par la charge sur les rouleaux.

L'écartement minimal entre les stations su-spendues est calculé de manière à éviter tout contact entre des guirlandes adjacentes, lors de l'oscillation normale des stations pendant le fonctionnement de la bande, Fig. 15.

Ecartement des stations-supportsLa distance entre deux stations-supports ao la plus couramment utilisée pour le brin supérieur d'un convoyeur à bande est 1 mètre, alors que pour le brin inférieur les stations sont normalement espacées de 3 mètres (au).

L'incurvation de la bande entre deux stations porteuses ne doit pas dépasser 2% de la distance qui les sépare. Une incurvation plus important entraine un déversement du produit pendant le chargement et favorise des forces de frottement excessives pendant le déplace-ment de la bande en raison de la manipula-tion du produit transporté. Il en résulte non seulement une augmentation de la puissance consommée et du travail, mais également des efforts exercés sur les rouleaux, et d'une manière générale une usure prématurée de la surface de la bande.

Le Tableau 6 préconise l'ecartement maxi-mal entre les stations-supports en fonction

Tab. 6 - Ecartement maximal préconisé entre les stations-supports Largeur de Ecartement des stations la bande supérieures inférieures

masse volumique du produit transporté t/m3 < 1.2 1.2 ÷ 2.0 > 2.0 m m m m m

300 1.65 1.50 1.40 3.0

400

500

650

800 1.50 1.35 1.25 3.0

1000 1.35 1.20 1.10 3.0

1200 1.20 1.00 0.80 3.0

1400

1600

1800

2000 1.00 0.80 0.70 3.0

2200

35

Lt

Lt

aoat at at ao ao

au

λ

4 2

2 1

650 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200

Largeur de la bande mm

Val

eur

Lt

en m

ètre

s po

ur b

ande

s à

arm

atur

e m

étal

lique

(S

P)

Val

eur

Lt

en m

ètre

s po

ur b

ande

s à

arm

atur

e te

xtile

(E

P)

λ = 20°

λ = 30°

λ = 45°

6

8

10

3

4

5

λ

Fig.19 - Longueur de transition

Fig.18

30°15°

45°

Fig.17

Longueur de transition LtLa distance entre la station-support la plus proche du tambour de tête ou du tambour de pied et ces tambours est appelée longueur de transition, Fig. 16.

Fig.16

Sur cette section, la bande perd sa forme en auge, déterminée par l'inclinaison des rouleaux des statrons porteuses, pour devenir plate et s'adapter au tambour plat et inversement.

Les bords de la bande dans cette zone sont soumis à une force supplémentaire qui réagit sur les rouleaux latéraux. En général, la longueur de transition d‘auge ne doit pas être inférieure à la largeur de la bande pour eviter les surcontraintes.

Example: Pour une bande (EP) de 1400 mm de largeur, avec des stations-supports inclinées à 45°, on peut déduire du graphique que la longueur de transition est d‘environ 3 mètres. Il est recommandé d'installer sur ce tronçon Lt, deux stations-supports l'une avec λ=15° et l'autre 30° espacées d'un mètre.

Dans le cas où la longueur de transition Lt est supérieure à l'écartement des stations porteuses, il est bon d‘installer dans cette zone de transition des stations-supports dont l'inclinaison des rouleaux latéraux va en diminuant (stations de transition). De cette manière, la bande peut ainsi passer graduellement d‘une forme d'auge à un profi l plat, en évitant ces efforts préjudiciables.

Le graphique de la Fig. 19 permet de déterminer la longueur de transition Lt (en fonction de la largeur de la bande et de l'inclinaison λ des rouleaux latéraux des stations-supports), pour des bandes à ar-mature textile EP (polyester) et des bandes à armature métallique (SP).

36

®


1

FU = [ L x Cq x Ct x f ( 2 qb + qG + qRU + qRO ) ± ( qG x H ) ] x 0.981 [daN]

Pour les bandes en descente, on utilise un signe négatif (-) dans la formule

où:

1.5.5 - Effort tangentiel, puissance d'en-traînement, résistance passive, poids de la bande, tensions et vérifi cations

Les efforts auxquels est soumis un convo-yeur en marche, varient sur sa longueur. Pour dimensionner et calculer sa puissance absorbée, il est nécessaire de déterminer les tensions qui s'exercent dans la portion la plus sollicitée, particulièrement pour les convoyeurs présentant les caractéristiques suivantes :

- pente supérieure à 5°- longueur en descente- profi l avec des variations de hauteur

Fig.20

Effort tangentielIl faut d'abord calculer l'effort tangen-tiel total FU sur le pourtour du tambour d'entraînement. Il doit vaincre la résistance au roulement et il est la somme des efforts suivants:

- effort nécessaire pour déplacer la bande chargée: doit surmonter les forces de frotte-ment engendrées par les stations supports supérieures et inférieures, les tambours de renvoi ét de contrainte, etc.;

- effort nécessaire pour vaincre la résistance au déplacement horizontal du produit;

- effort nécessaire pour élever le produit à la hauteur requise (dans le cas d'une descente, l'effort engendré par la masse modifi e la puissance résultante);

- effort nécessaire pour vaincre les ré-sistances secondaires, lorsqu'il y a des accessoires.(Dispositifs mobiles de déchargement, chariots-verseurs, dispositifs de nettoyage, racleurs, rives de guidage caoutchoutées, dispositifs de retournement etc.)

L = entr'axe du convoyeur (m)Cq = coeffi cient de résistance fi xe (accessoires), voir Tab. 7Ct = coeffi cient de résistance passive voir Tab. 8f = coeffi cient de frottement des pièces tournantes (stations-supports), voir Tab. 9qb = poids de la bande par mètre linéaire en Kg/m, voir Tab. 10 (somme du poids du revêtement et de celui de la carcasse)

qG = poids du produit transporté par mètre linéaire Kg/mqRU = poids des parties tournantes inférieures en Kg/m, voir Tab. 11qRO = poids des parties tournantes supérieures en Kg/m, voir Tab. 11H = variation de la hauteur de la bande.

On obtient l'effort tangentiel total FU sur le pourtour du tambour d'entraînement à l'aidede la formule suivante:

37

Fa = [ L x Cq x Ct x f ( qb + qG + qRO ) ± ( qG + qb) x H ] x 0.981 [daN]

Fr = [ L x Cq x Ct x f ( qb + qRU ) ± ( qb x H) ] x 0.981 [daN]

L 4L 3L 2L 1

H1 H2 H3

H

Puissance d'entraînementEtant donné l‘effort tangentiei total sur le pourtour du tambour d'entraînement, la vitesse de la bande et le rendement ( η ) du renvoi, la puissance minimale d'entraî-nement est de:

FU x v P = [kW] 100 x η

Lorsqu'il est nécessaire de calculer ces efforts pour un convoyeur dont la hauteur est variabie, on s'aperçoit que |'effort tangentiel total est constitué des efforts Fa (effort tangentiel pour déplacer ia bande du brin supérieur) et des efforts moins importants Fr (effort tangentiel sur le brin inférieur) qui sont nécessaires pour déplacer une section uniforme de la bande du convoyeur (Fig. 20), ce qui donne:

FU=(Fa1+Fa2+Fa3...)+(Fr1+Fr2+Fr3...)

où: Fa = effort tangentiel pour déplacer une section du brin supérieur Fr = effort tangentiel pour déplacer une section du brin inférieur

En utilisant le signe (+) pour les sections montantes (-) pour les sections descendantes

Fig. 20 - Profi l à hauteur variable

Les efforts tangentiels Fa et Fr sont donc obtenus de la manière suivante:

38

®


1 Tab. 7 - Coeffi cient de résistance fi xe

Entr‘axe Cq m

10 4.5

20 3.2

30 2.6

40 2.2

50 2.1

60 2.0

80 1.8

100 1.7

150 1.5

200 1.4

250 1.3

300 1.2

400 1.1

500 1.05

1000 1.03

Pièces tournanteset produit présentant un frottement internestandard

Pièces tournantes et produitprésentant un frottement interne élevé dans des conditions d'exploitation diffi ciles

Pièces tournantes d'unconvoyeur présentantune déclivité avecun frein moteur et/ouun générateur

Convoyeur à bande

horizontal montant et

descendant légèrement

0,0160 0,0165 0,0170 0,0180 0,0200 0,0220

de 0,023 à 0,027

de 0,012 à 0,016

Tab. 8 - Coeffi cient de résistance passive en fonction de la température

Température °C + 20° + 10° 0 - 10° - 20° - 30°

Coeffi cient Ct 1 1,01 1,04 1,10 1,16 1,27

Tab. 9 - Coeffi cient de frottement interne f des produits et des parties tournantes

Résistance passiveLa résistance passive est exprimée par un coeffi cient qui dépend de la longueur du con-voyeur à bande, de la température ambiante, de la vitesse, du type de maintenance, de la propreté et de la fl uidité du transport, du frottement interne du produit manutentionné et des pentes du convoyeur.

vitesse m/s

1 2 3 4 5 6

39

Tab.10 - Poids de l'armature de la bande qbn

Largeur Diamètre du rouleau mm

de la bande 89 108 133 159 194

Pprs Ppri Pprs Ppri Pprs Ppri Pprs Ppri Pprs Ppri

mm Kg

400 — — —

500 5.1 3.7 —

650 9.1 6.5 —

800 10.4 7.8 16.0 11.4 —

1000 11.7 9.1 17.8 13.3 23.5 17.5

1200 20.3 15.7 26.7 20.7 —

1400 29.2 23.2 —

1600 31.8 25.8 —

1800 47.2 38.7 70.5 55.5

2000 50.8 42.2 75.3 60.1

2200 — — — —

Le tableau 11 indique les poids approxi-matifs des pièces tournantes d'une station supérieure montée sur traverse et d'une station inférieure à rouleaux plats.On obtient le poids des pièces tournantes supérieures qRO et inférieures qRU par la formule: Pprs qRO = [kg/m] ao

où: Pprs = poids des pièces tournantes supérieures ao = écartement des stations- supports supérieures

Ppri qRU = [kg/m] au

où: Ppri = poids des pièces tournantes inférieures au = écartement des stations- supports inférieures

Force de rupture Bande à armature Bande à armature de la bande textile (EP) metállique (ST) N/mm Kg/m 2 Kg/m 2

200 2.0 -

250 2.4 -

315 3.0 -

400 3.4 -

500 4.6 5.5

630 5.4 6.0

800 6.6 8.5

1000 7.6 9.5

1250 9.3 10.4

1600 - 13.5

2000 - 14.8

2500 - 18.6

3150 - 23.4

Tab.11 - Poids des parties tournantes des stations (supérieures/inférieures)

Poids de la bande par mètre linéaire qb

On peut déterminer le poids total de la bande qb en additionnant le poids de son armature et ceux des revêtements supérieur et inférieur, en ajoutant environ 1,15 kg/m2 par mm d'épaisseur des revêtements.

Les poids sont donnés pour des bandes à armature textile ou métallique par rapport à leur classe de résistance.

40

®


1

FU = T1 - T2

T1

T2

T2

Fu

A

B

α

Tension de la bandeI l es t necessa i re de p rendre en considération les différentes tensions qui doivent être verifi ées dans un convoyeur ayant un système d'entraînement de bande motorisé.

Tensions T1 e T2

L'effort tangentiel total FU sur la circonférence du tambour correspond à la différence entre les tensions T1 (côté entrée) et T2 (côté sortie). On en déduit le couple nécessaire pour mettre en mouvement la bande et à transmettre la puissance.

Fig. 21

En se deplaçant du point A au point B Fig. 21 la tension de la bande passe exponentiellement d'une valeur T1 à une valeur T2.

La relation entre T1 et T2 peut êtreexprimée de la manière suivante:

T1 ≤ efa T2

où: fa = coeffi cient de frottement entre la bande et le tambour, en fonction de l‘arc d'enroulement

e = base logarithmique naturelle 2.718

Le signe (=) défi nit l'était limite d'adhérence de la bande. Si le rapport T1/T2 > efa la bande va glisser sur le tambour d'entraînement et le mouvement ne peut pas être transmis.

A partir de la formule ci-dessus on peutobtenir:

T1 = FU + T2

1 T2 = FU = FU x Cw efa - 1

La valeur Cw, qui défi nit le coeffi cient d‘enroulement, est fonction de l'arc d'en-roulement de la bande sur le tambour d'entraînement (possibilité de 420° avec des tambours doubles) et de la valeur du coeffi cient de frottement fa entre la bande et le tambour.

Ainsi le calcul des valeurs minimales de tension de la bande peut être effectué jusqu'à la limite d'adhérence de la bande sur le tambour où il devient nécessaire d'installer un dispositif de reprise de tension en aval du tambour d'entraînement.

On peut utiliser un dispositif de reprise de tension, si nécessaire, pour augmenter l'adhérence de la bande sur le tambour d'entraînement. ll servira à maintenir la tension adéquate dans toutes les conditions de fonctionnement.

Les pages qui suivent présentent divers types de dispositifs de tension de bande couramment utilisés.

41

T0 =T3

T3

T1

T2

Fig. 22

fattore di avvolgimento CW

Dispositif de reprise de tension Dispositif de reprise

à contrepoids de tension à vis

tambour non tambour tambour non tambour caoutchouté caoutchouté caoutchouté caoutchouté

180° 0.84 0.50 1.2 0.8

200° 0.72 0.42 1.00 0.75

210° 0.66 0.38 0.95 0.70

220° 0.62 0.35 0.90 0.65

240° 0.54 0.30 0.80 0.60

380° 0.23 0.11 - -

420° 0.18 0.08 - -

Arcd'enroulementα

Confi gurationde l'entraînement

Tab. 12 - Coeffi cient d'enroulement Cw

T1

T2

T1

T2

T1

T2

A partir des valeurs T1 and T2, on peut analyser les tensions de la bande en d'autres endroits critiques du convoyeur. Il s'agit des:

- Tension T3 relative à la sortie du tambour de renvoi;

- Tension T0 minimale en pied de convoyeur, dans la zone de chargement du produit;

- Tension Tg de la bande au point de raccordement au dispositif de tension;

- Tension Tmax tension maximale de la bande.

Tension T3

Telle que déja défi nie,

T1 = Fu +T2 y T2 = FU x Cw

La tension Ts qui est engendrée au niveau de la partie détendue de la bande sur le tambour de pied (fi g. 22) est obtenue en faisant la somme algébrique des tensions T2 et des efforts tangentiels Fr pour un tronçon de retour de la bande.

On obtient donc la tension T3 par la formule suivante:

T3 = T2 + ( Fr1 + Fr2 + Fr3 ... ) [daN]

Le tableau 12 donne la valeur du coeffi cient d'enroulement Cw en fonction de l'arc d'enroulement, du système de tension de la bande et de l'utilisation d'un tambour avec ou sans caoutchoutage.

42

®


1

T3

( qb + qG )

To f r

ao

Fig. 23

Tension T0

En plus d'assurer l'adhérence de la bande sur le tambour d'entraÎnement de manière à transmettre le mouvement, la tension nécessaire minimale T3 doit également garantir que l'incurvation de la bande ne dépasse pas 2% de l'intervalle entre deux stations-supports.

De plus, les tensions doivent éviter les échappées de produit, ainsi qu'une résistance passive excessive engendrée par la dynamique du produit lorsque la bande passe sur les stations-supports, Fig. 23.

On obtient la tension minimale T0 nécessaire pour maintenir une incurvation de 2% à l'aide de la formule suivante:

T0 = 6.25 (qb + qG) x a0 x 0,981 [daN]

où:

qb = poids total de la bande par mètre linéaire

qG = poids du produit transporté par mètre linéaire a0 = écartement des stations-supports sur le brin supérieur en m.

Cette formule est dérivée de la théorie simplifi ée utilisée pour les caténaires.

Si on souhaite que l'incurvation ait une valeur inférieure à 2%, on peut remplacer le chiffre de 6,25 par les valeurs suivantes:- pour une incurvation de 1.5 % = 8,4- pour une incurvation de 1.0 % = 12,5

Pour obtenir une tension T0 capable d'assu-rer l'incurvation souhaitée, il est nécessaire d'utiliser un dispositif de reprise de tension, les tensions T1 et T2 s'excerçant de manière à ne pas modifi er l'effort sur la circonférence FU =T1 - T2.

Tension Tg et dispositifs de reprise detensionLes dispositifs de tension généralement installés sur les convoyeurs à bande sont à vis ou à contrepoids. Ceux qui sont à vis sont positionnés en pied de convoyeur et sont normalement utilisés sur des appareils dont l'entr'axe ne dépasse pas 30 à 40 m.Pour des convoyeurs de plus grande longueur, on utilise des dispositifs de tension à contrepoids ou à treuil, lorsque le problème de l'espace est essentiel.Le mouvement minimal nécessaire du dispositif de reprise de tension est déterminé en fonction du type de bande qui est installée, ainsi:

- la tension d'une bande à armature textile nécessite un minimum de 2% de la

longueur du convoyeur;- la tension d'une bande à armature métallique nécessite au minimum 0,3 + 0,5 % de l'entr'axe du convoyeur.

43

T1

T2T3

T3

T1

T2

T3

T3

Tg

Ht

Ic

T1

T2T3

T3

Tg

Fig. 24

Fig. 25

Fig. 26

Dispositif de reprise de tension type Tension maximale (Tmax )C'est la tension de la bande au point où le convoyeur subit la plus forte contrainte.

Elle coïncide normalement en valeur avec la tension T1. Sur la longueur d'un convoyeur de hauteur variable et notamment en cas de conditions variables et extrêmes, Tmax

peut se trouver en différents endroits de la bande.

Dans cette configuration, la tension est régulée normalement en vérifiant périodiquement la vis de tension.

Là encore, la tension est assurée à l'aided'un contrepoids.

Dans cet exemple, la tension est assurée à l'aide d'un contrepoids. Tg = 2 ( T3 ) [daN]

Tg = 2T2 + 2 [( IC x Cq x Ct x f ) ( qb + qRU ) ± ( Ht x qb )] 0,981 [daN]

où: IC = distance entre le centre du tambour d'entraînement et le point d'attache du contrepoids Ht = variation de la hauteur de la bande entre le point d'application du contrepoids et

le point où la bande quitte le côté sortie du tambour, mesurée en mètres.

Vérifi cation de la justesse du dimensionnementLa bande est correctement dimensionnée, lorsque la tension essentielle T0 (pour l'incurvation correcte de la bande) est inférieure à la tension calculée T3. La tension T2 doit toujours être telle que T2 ≥ Fu x Cw et est calculée comme T2 = T3 ± Fr (où T3 ≥ T0 ).

Charge d'utilisation et contrainte de rupture de la bandeTmax sert à calculer la tension maximaleunitaire de la bande Tumax étant donné:

Tmax x 10 Tumax = [N/mm] N

où: N = largeur de la bande en mm;

Tmax = tension de la bande au point où la contrainte est la plus forte en daN.

Comme coeffi cient de sécurité, on peut considérer que la charge maximale d'utilisation pour une bande à armature textile correspond à 1/10 de la charge de rupture de la bande (1/8 pour les bandes à armature métallique).

44

®


1

Fig. 28

1.5.6 - Dimensions des organes de transmission et des tambours de convoyeurs à bande

Types d'organes de transmissionPour les convoyeurs nécessitant des puissances allant jusqu'à 132 KW, l'entraînement est assuré de manière tradi-tionnelle au niveau du tambour de tête par un moteur électrique, une boîte d'engrenages, un tambour, des protecteurs, des éléments de transmission accessoires, etc. ou sinon par un tambour moteur. Fig. 27.

Fig. 27

Le tambour moteur est de plus en plus utilisé de nos jours pour l'entraînement des convoyeurs à bande, en raison de ses caractéristiques et de sa compacité. Il prend un minimum de place et est facile à installer. Son moteur a un indice de protection IP67, toutes les pièces en mouvement sont situées à l'intérieur du tambour, ce qui implique une maintenance peu importante et peu fréquente (changement de l'huile toutes les 10.000 heures de service).

Les schémas de la Fig. 28 établissent une comparaison de l'espace nécessaire pour ces deux systèmes d'entraînement.

Pour des puissances au-delà de 132 KW, les convoyeurs à bande sont équipés du système tradit ionnel à tambour de commande mais également de deux ou plusieurs boîtes d'engrenages avec moteur.

45

Diamètres minimaux recommandés pour les tambours en mm jusqu'à 100 % de la charge maximale d'utilisation, tels que recommandés par la norme RMBT ISO bis/3654

Ø tambour Ø tambour moteur renvoi d'infl exion moteur renvoi d'infl exion

mm mm

200 200 160 125 - - -

250 250 200 160 - - -

315 315 250 200 - - -

400 400 315 250 - - -

500 500 400 315 - - -

630 630 500 400 - - -

800 800 630 500 630 500 315

1000 1000 800 630 630 500 315

1250 1250 1000 800 800 630 400

1600 1400 1250 1000 1000 800 500

2000 - - - 1000 800 500

2500 - - - 1250 1000 630

3150 - - - 1250 1000 630

Tab. 13 - Diamètres minimaux recommandés pour les tambours

Diamètres des tamboursLe dimensionnement du diamètre d'un tambour de tête dépend étroitement des caractéristiques du type de bande utilisée.

Le tableau 13 indique les diamètres minimaux recommandés par rapport au type de bande utilisée, pour éviter son endommagement: séparation des nappes ou déchirure de l'armature.

bande à armature textile EP DIN 22102

bande à armaturemétallique ST - DIN 22131

charge de rupture de la bande

Ce tableau ne doit pas être utilisé pour les convoyeurs à bande transportant des produits dont la température dépasse +110°, ni pour des convoyeurs installés dans un environnement où la température ambiante est inférieure à -40°C.

46

®


1

Pour déterminer le diamètre de l'axe, il faut déterminer les valeurs suivantes:la résultante des tensions Cp, le moment fl échissant Mf, le moment de torsion Mt, le moment fl échissant idéal Mif et le module de résistance W.

En procédant par ordre, on obtient:

Cp = � ( T1 + T2)2 + qt2 [daN]

CpMf = x ag [daNm]

2

PMt = x 954,9 [daNm]

n

où: P = puissance absorbée en kW n = tours-minute du tambour de commande

T1 T2

qTCp

T1

qT T2

ag

Tab.14 - Valeur suggérée pour σ

En acier daN/mm2

38 NCD 12,2

C 40 Revenu 7,82

C 40 Recuit de normalisation 5,8

Fe 37 Recuit de normalisation 4,4

Mif = � Mf2 + 0,75 x Mt2 [daNm]

Mif x 1000W = ___________ [mm3]

σ amm.

πW = x d3 [mm3]

32

à partir de la combinaison d'équations si-multanées, on obtient le diamètre de l'axe de la manière suivante:

d = � W x 32 [mm]_______

π

3

Fig. 30

Dimensionnement du tambour de commandeL'axe des tambours de commande est soumis en alternance à des fl exions et à des torsions, entrainant des ruptures de fatigue.Pour calculer correctement le diamètre de l'axe, il est nécessaire de déterminer le moment fl échissant Mf et le moment de torsion Mt.

Le moment fléchissant de l'axe est le résultat de la somme des vecteurs des tensions T1 and T2 et du poids du tambour qT Fig. 29.

Fig. 29

47

Cpr

Mf = x ag [daNm] 2

Le module de résistance est donné par laformule suivante: Mf x 1000

W = [mm3] σ amm.

Etant donné le module de résistance:

πW = x d3 [mm3]

32

on obtient le diamètre de l'axe de la ma-nière suivante:

d = � W x 32 [mm]_______

π

3

Limites de fl èche et rotationAprès avoir déterminé les dimensions des axes des différents tambours, il faut vérifi er que la fl èche et l'angle de l'axe ne dépassent pas certaines valeurs.

Notamment la fl èche ft et l'angle αt doivent respecter la relation:

C 1 ft max ≤ αt ≤

3000 1000

Tx

Ty

qTCpr

Tx

CprTy

qT

Tx Ty

qTqT

Tx

Ty

Ty

qT

Tx

Tx

TyqT

Cpr

qT

Ty Tx

où: ag = exprimé en mm E = module d'élasticité de l'acier (20600 [daN/mm2 ])

J = moment d'inertie de la section de l'axe (0,0491 D4 [mm4 ]) Cpr = sollicitation de l'axe [daN ]

(Cpr 2)ag C ft = ________ [ 3(b+2ag)2- 4ag2 ] ≤ ____

24xExJ 3000

(Cpr 2 ) 1 αt = ________ ag (C - ag) ≤ ______

2xExJ 1000

αt

C

ag agb

ft

Fig. 33

Fig. 31 - Tambour de pied ou de renvoi

Fig. 32 -Tambour d'infl exion

Dimensionnement de l'axe des tambours de pied ou de renvoi et des tambours d'infl exion.Dans ce cas, on ne tient compte que de la fl exion, les efforts de torsion niétant pas un facteur de rupture de fatigue.

On doit déterminer le moment fl échissant Mf comme étant le résultat de la somme des vecteurs des tensions de la bande avant et après le tambour et du poids du tambour.Dans ce cas, en considérant le tambour comme un tambour de renvoi, on peut avoir Tx=Ty Les Fig. 31 et 32 illustrent différents exemples de tambours de renvoi. On obtient le moment fl échissant de la manière suivante:

Cpr = Tx + Ty - qT

48

®


1

1.6 - Rouleaux, fonction et critères deconception

Dans un convoyeur, le composant le plus coûteux et le plus susceptible d'être en-dommagé est la bande en élastomère.Les rouleaux qui la soutiennent sur toute sa longueur sont tout aussi importants et ilconvient de les concevoir, de les choisir etde les fabriquer de manière à optimiser leur durée de vie et celle de la bande.

La résistance à la mise en rotation des rouleaux a une infl uence importante sur la bande et, par conséquent, sur la puissance nécessaire pour la déplacer et la maintenir en mouvement.

Le corps du rouleau et de ses embouts, la position du roulement et de son systèmede protection sont les principaux éléments qui infl uent sur la durée de vie et les carac-téristiques de rotation du rouleau.

Se reporter au chapitre 2 qui présente les critères de construction des rouleaux pour convoyeurs à bande, ainsi que les facteurs à prendre en compte pour une bonne étude de conception.

Les paragraphes qui suivent vont examiner d'autres facteurs, tels que:

• équilibre et résistance au démarrage;• tolérances;• type d'enveloppe du rouleau; caractéristiques du tube et épaisseur - fi xation des embouts;• résistance au frottement et résistance aux chocs;

• type de roulement - sytème de protection - adaptation à l'axe et aux embouts - lubrifi cation - alignement;• axe: caractéristiques et tolérances de fabrication.

Fig. 34

49

1.6.1 - Choix du diamètre du rouleauen fonction de la vitesse

Nous avons déjà indiqué que la vitesse de déplacement de la bande par rapport aux conditions de charge requises était un facteur important pour la conception d'un convoyeur.A partir de la vitesse de la bande et du diamètre des rouleaux, on peut déterminer les tours-minute des rouleaux à l'aide de la formule suivante:

v x 1000 x 60 n = [t/min] D x πoù: D = diamètre des rouleaux [mm] v = vitesse de la bande [m/s]

Le tableau 15 indique la relation entre la vitesse maximale de la bande, le diamètre des rouleaux et la vitesse de rotation relative. Lors du choix des rouleaux, il est in-téressant de noter que, même si un rouleau de diamètre supérieur donne lieu à une plus grande inertie au démarrage, il présente en réalité (les autres paramètres étant pris identiques) de nombreux avantages: réduc-tion du nombre de tours-minute, diminution de l'usure des roulements et des cages, diminution du frottement de roulement et de l'usure entre le rouleau et la bande.

50

63

76

89

102

108

133

159

194

Tab. 15 - Vitesse maximale et nombre de rotations des rouleaux

Diamètre Vitesse t/min des rouleaux de la bande mm m/s n

573

606

628

644

655

707

718

720

689

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

5.0

6.0

7.0

On aurait pu indiquer d'autres diamètres, lorsque le choix est fait en fonction de la granulométrie du produit et de la dureté des conditions de travail.

Largeur Pour une vitesse

de la bande ≤ 2 m/s 2 ÷ 4 m/s ≥ 4 m/s

mm Ø rouleau mm Ø rouleau mm Ø rouleau mm

500 89 89

650 89 89 108

800 89 108 89 108 133 133

1000 108 133 108 133 133 159

1200 108 133 108 133 159 133 159

1400 133 159 133 159 133 159

1600 133 159 133 159 194 133 159 194

1800 159 159 194 159 194

2000 159 194 159 194 159 194

2200 et autres 194 194 194

Tab.16 - Diamètre recommandé pour les rouleaux

Le choix du diamètre doit tenir compte de la largeur de la bande. Le tableau 16 indique le diamètre des rouleaux en fonction de la largeur de la bande.

50

®


1

Principaux facteurs pertinents:

Iv = débit-masse t/h v = vitesse de la bande m/s ao = écartement des stations-supports du brin supérieur m au = écartement des stations-supports du brin inférieur m qb = poids de la bande par mètre linéaire Kg/m Fp = coeffi cient de participation des rouleaux sous contrainte maximale voir Tab.17 (dépend de l'inclinaison du rouleau dans la traverse) Fd = coeffi cient de choc voir Tab. 20 (dépend de la granulométrie du produit)

Fs = coeffi cient d'utilisation voir Tab.18 Fm = coeffi cient lié à l'environnement voir Tab.19 Fv = coeffi cient de vitesse voir Tab. 21 Tab. 17 - Coeffi cient de participation Fp

0° 20° 20° 30° 35° 45°

1,00 0.50 0.60 0.65 0.67 0.72

1.6.2 - Choix en fonction de la charge

Le type et les dimensions des rouleaux des convoyeurs à bande dépendent essentiellement de la largeur de la bande, de l'écartement des stations-supports, et surtout de la charge maximale que doivent supporter les rouleaux sous pression, nonobstant d'autres facteurs de correction.

Le calcul des efforts dus à la charge est généralement effectué par le concepteur de l'installation. Néanmoins, on trouvera ci-après, à titre de vérifi cation ou pour des cas de convoyeurs simples, quelques principes permettant de déterminer les faits.

La première valeur à défi nir est l'effort exer-cé sur les stations-supports. Ensuite, en fonction du type de station-support (porteuse, inférieure ou amortisseuse),

du nombre de rouleaux sur une traverse ou un support, des angles d'inclinaison des rouleaux latéraux, de la granulométrie du produit et d'autres facteurs pertinents indiqués ci-après, on peut calculer l'effort maximal exercé sur les rouleaux pour chaque type de station-support.

La valeur d'effort ainsi obtenue peut être comparée à la capacité de charge des rouleaux indiquée dans ce catalogue, qui est valable pour une durée de vie prévisionnelle de 30.000 heures. Pour une durée différente, on peut multiplier la capacité de charge par un coeffi cient pris dans le tableau 22 et correspondant à la durée de vie souhaitée.

51

Tab. 21 -Coeffi cient de vitesse Fv

Vitesse de la bande Diamètre des rouleaux mm

m/s 60 76 89-90 102 108-110 133-140 159

0.5 0.81 0.80 0.80 0.80 0.80 0.80 0.80

1.0 0.92 0.87 0.85 0.83 0.82 0.80 0.80

1.5 0.99 0.99 0.92 0.89 0.88 0.85 0.82

2.0 1.05 1.00 0.96 0.95 0.94 0.90 0.86

2.5 1.01 0.98 0.97 0.93 0.91

3.0 1.05 1.03 1.01 0.96 0.92

3.5 1.04 1.00 0.96

4.0 1.07 1.03 0.99

4.5 1.14 1.05 1.02

5.0 1.17 1.08 1.0 Tab. 22 - Coeffi cient de vie théorique des roulements

Durée de vie prévisionnelle théorique du roulement 10'000 20'000 30'000 40'000 50'000 100'000

Coeffi cient avec base 1.440 1.145 1.000 0.909 0.843 0.670 30'000 heures

Coeffi cient avec base 1 0.79 0.69 0.63 --- --- 10'000 heures

Tab. 20 - Coeffi cient de choc Fd

Granulométrie du produit Vitesse de la bande m/s

2 2.5 3 3.5 4 5 6

0 ÷ 100 mm 1 1 1 1 1 1 1

100 ÷ 150 mm 1.02 1.03 1.05 1.07 1.09 1.13 1.18

150 ÷ 300 mm 1.04 1.06 1.09 1.12 1.16 1.24 1.33 en couches de produit fi n

150 ÷ 300 mm 1.06 1.09 1.12 1.16 1.21 1.35 1.5 sans couches de produit fi n

300 ÷ 450 mm 1.2 1.32 1.5 1.7 1.9 2.3 2.8

Tab. 18 - Coeffi cient d'utilisation

Durée de vie Fs

Moins de 6 heures par jour 0.8

De 6 à 9 heures par jour 1.0

De 10 à 16 heures par jour 1.1

Plus de 16 heures par jour 1.2

Tab. 19 - Coeffi cient lié à l'environnement Conditions Fm

Maintenance propre 0.9 et régulière

Présence de produit abrasif 1.0 ou corrosif

Présence de produit très 1.1 abrasif ou corrosif

52

®


1

L'effort statique sur une station-support inférieure, où il n'y a pas de charge du produit, est obtenu à l'aide de la formule suivante:

Cr = au x qb x 0,981 [daN]

L'effort dynamique sur une station-support inférieure est égal à:

Cr1 = Cr x Fs x Fm x Fv [daN]

et l'effort sur les rouleaux d'une station inférieure, à un ou deux rouleaux, sera égal à:

cr= Cr1 x Fp [daN]

En ayant les valeurs de "ca" et "cr", on peut rechercher dans le catalogue les rouleaux (d'abord par diamètre) qui ont une capacité de charge suffi sante.

Calcul des sollicitations

Après avoir défi ni le diamètre des rouleaux en fonction de la vitesse et du nombre de rotations, on peut ensuite calculer l'effort statique exercé sur les stations supérieures porteuses à l'aide de la formule suivante:

IV Ca = ao x ( qb + ) 0,981 [daN] 3.6 x v

En multipliant par un coeffi cient d'utilisation, on obtient l'effort dynamique sur la traverse:

Ca1 = Ca x Fd x Fs x Fm [daN]

En multipliant ensuite par le coeffi cient de participation, on obtient l'effort sur le rou-leau le plus sollicité (rouleau central dans le cas d'une station en auge dont tous les rouleaux ont la même longueur):

ca = Ca1 x Fp [daN]

53

Fig. 35

Fig. 36

Fig. 37

Fig. 38

1.7 - Sollicitation de la bande et des rouleaux amortisseurs Le système d'alimentation qui permet au produit de tomber sur le convoyeur à bande doit être construit de manière à réduire au minimum les détériorations du matériau ou de la surface de la ban-de qui sont dues aux chocs. C'est particulièrement important lorsque le produit tombe d'une grande hauteur et est constitué de gros morceaux comportant des arêtes aigües.Les rouleaux qui soutiennent ou portent la bande dans la zone de chargement sont généralement des modèles amortisseurs (avec des bagues en caoutchouc) montés sur des cadres supports en auge très rapprochés. La bande est ainsi soutenue de manière fl exible.

Il est largement reconnu que l'utilisation de stations-supports suspendues du type "guirlandes", Fig. 37 et 38, permet, grâce à leurs propriétés intrinsèques de fl exibilité, d'absorber avec beaucoup d'effi cacité les chocs dus aux produits qui tombent sur la bande. De plus, la guirlande peut s'adapter à la forme de la charge.

54

®


1

1.7.1 - Calcul des efforts qui s'excercent conjointement sur les rouleaux amortisseurs

On peut défi nir la bonne hauteur de chu-te du produit Hc à partir de la formule suivante:

Hc = Hf + Hv x sen2 γ

où: Hf = hauteur de chute entre la face supérieure de la bande de chargement et le point de contact avec le produit contenu dans la trémie; Hv = hauteur entre le point de contact du produit contenu dans la trémie et la surface de la bande inférieure; γ = angle d'inclinaison de la trémie.

Lors du choix des rouleaux amortisseurs, nous proposons de tenir compte de deux aspects importants pour la conception:

- chargement régulier avec un produit fi n homogène,

- chargement d'un produit constitué de gros morceaux.

γ

Hv

Hf

NO

Fig. 40

Se reporter au chapitre 3 du présent catalogue pour de plus amples informations sur la gamme des modèles de rouleaux amortisseurs à bagues caoutchouc qui ont des propriétés d'amortissement très élevées, ainsi que pour la gamme des stations suspendues, modèles "guirlande".

Au stade de la conception, il convient d'apporter une attention toute parti-culière au système d'alimentation et à la conception des stations-supports amortisseuses.

L'ingénieur concepteur du convoyeur doit tenir compte des éléments suivants:

- le choc du produit sur la bande doit se produire dans le sens de marche du convoyeur et à une vitesse proche de celle de la bande.

- la trémie de chargement doit être po-sitionnée de telle manière que le produit tombe aussi près que possible du milieu de la bande.

Fig. 39

- la hauteur de chute du produit doit être réduite au minimum, dans la mesure du possible compte tenu des exigences de la conception de l'installation.

55

Chargement régulier avec un produit fi n homogèneLes rouleaux amortisseurs doivent être conçus non seulement pour supporter la charge de produit qui arrive sur la bande (comme pour une station porteuse normale), mais également les forces de choc résultant de la chute du produit.

Pour les produits en vrac fi ns et homogènes, la force d'impact pi, pour une hauteur de chute corrigée, est calculée à l'aide de la formule suivante:

√Hc pi ≅ IV x ––––– [Kg]

8

où: IV = débit du produit en t/h (la capacité de charge de la bande)

L'effort qui s'exerce sur le rouleau central, pic, qui est de toute évidence celui qui est soumis à la contrainte la plus importante, est obtenu en appliquant le coeffi cient de participation mentionné précédemment, Fp.Il y a différents coeffi cients qui dépendent principalement de l'angle λ qui est l'angle d'inclinaison des rouleaux latéraux:

√Hc pic ≅ Fp x pi = Fp x IV x ––––– [Kg]

8

On prend en général: Fp = 0.65 per λ = 30° Fp = 0.67 per λ = 35° Fp = 0.72 per λ = 45°

Exemple:Calculons l'effort sur le rouleau central d'une station-support sur traverse, étant donné un débit-masse de produit de: Iv = 1800 t/h, Hc = 1.5m et λ = 30°:

√1.5pi = 1800 x ––––– = 275 Kg

8

Nous avons sur le rouleau central: pic = Fp x pi = 0.65 x 275 = 179 Kg

En ajoutant à cela la valeur telle que considérée sur une bande horizontale, on peut obtenir l'effort total sur le rouleau central d'une station-support.

Chargement de produit constitué de gros morceauxL'effort dynamique pd exercé sur le rouleau central peut être calculé en utilisant Gm qui est le poids des gros blocs de produits, en tenant compte de l'élasticité Cf de la traverse et des rouleaux.

pd ≅ Gm + √( 2 x Gm x Hc x Cf ) [Kg]

où: Gm = poids des gros morceaux du produit [Kg] Hc = hauteur de chute corrigée [m] Cf = constante d'élasticité de la traverse/des rouleaux amortisseurs.

La force d'impact est considérée comme étant répartie sur les deux roulements du rouleau porteur central.

Le poids approximatif d'un morceau de produit peut être obtenu à partir du graphique de la Fig. 41. On peut noter qu'en plus de tenir compte de la longueur, le poids dépend de la forme du morceau.

Le graphique de la Fig. 42 indique la con-stante d'élasticité pour les systèmes les plus courants de support et d'amortissement (stations-supports fi xes munies de rouleaux en acier, stations-supports fi xes munies de rouleaux à bagues caoutchouc, stations-supports suspendues en guirlandes) ainsi que la résultante des forces d'impact sur le rouleau pour diverses énergies de chute du produit Gm x Hc.

Le graphique indique surtout l'effort statique sur les roulements du rouleau obtenu à partir de Gm x Hc, mais avec un coeffi cient de sécurité 2 et 1.5.

Se reporter au paragraphe "choix des rouleaux" pour les caractéristiques de conception des rouleaux qui conviennent le mieux.

Exemple :Une charge de 100 kg tombe d'une hauteur Hc de 0.8 m sur une station suspendue de type guirlande équipée de rouleaux en acier normal (coeff. Cf pris comme hypothèse 20.000 Kg/m = 200 Kg/cm).

Calcul de l'énergie de la chute:Gm x Hc = 100 x 0.8 = 80 Kgm

Calcul à l'aide du tableau de la force dynamique de chute:pd = 1800 Kg.

En prenant un coeffi cient de sécurité de 2, les roulements doivent résister à un effort statique de 1800 kg; (2 roulements) c'est-à-dire des rouleaux de la série PSV7 (roulements 6308; Co = 2400 Kg).

Le coeffi cient d'élasticité dépend de divers facteurs, tels que le type de caoutchouc utilisé pour les bagues, la longueur et le poids des rouleaux, le nombre et I'articulation des stations suspendue en guirlande, le type et l'élasticité des parties fl exibles des supports amortisseurs.Le calcul de l'effort dynamique pd doit prévoir une évaluation précise de ces facteurs.

56

®


1

6090 4030

80

90100

200

5070

60

70

8090

100

4050

60

70100

500

600

800900

1400

1000

400

700

800

900

400

500

600

300

200

300

400

300

400

500

600

700 300

200

200

100

8090

Poids spécifique

1.223

2

2

3

4

5

3

2

1

6

7

8

9

9

10 4

5

6

4

5

6

7

83

20

20

30

89

10

869

710

1057

30

40

50

50

60

70

80

20

2030

40

0.8

1

3

4

2

600 800 10000

po

ids

“Gm

” d

’un

mo

rcea

u d

e p

rod

uit

(kg

)

400200

Dimensions du morceau "Lb" (mm)

Lb

Fig. 41 - Poids des morceaux de produit

57

Fig. 42 - Constante d'élasticité Cf

5000-

4200

4400

4600

4800

200

400

600

800

1200

1400

1600

1800

2200

2400

2600

2800

3200

3400

3600

3800

1000-

2000-

3000-

4000-

coéfficient de sécurité

00

2 84 6 10 20 40060 8040 100 2003 5 7 15 30 150

= 1.5= 2

300 800600 1000

-

-

-

--

-

-

-

-

-

-

-

--

-

-

-

-

-

-

--

-

-

- 200

- 800

- 400

- 600

- 200

- 400

- 600

- 800

-

--1000

--1000-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

--2000

--3000

--4000

--5000

--3000

--3800

--2000

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Energie de chute = Gm x He (kg.m)

Eff

ort

sta

tiq

ue

des

ro

ule

men

ts C

o (

Kg

)

Eff

ort

dyn

amiq

ue

Pd

(kg

)

Cf=

1000

kg/

cm

Cf=

100

kg/c

m

Cf=

150

kg/c

m

Cf=

200

kg/c

m

Cf = Constante d'élasticité

Rouleau lis

se

Rouleaux avec bag

ues

Guirlande à

5 roule

aux

Guirla

nde avec am

ortiss

eurs

58

®


1

Fig. 43 - Emplacements idéaux pour installer des dispositifs de nettoyage

43

1 2 5

3 sur la face intérieure de la bande du brin inférieur avant les tambours de contrainte ou d'infl exion.

4 sur la face intérieure de la bande avant le tambour de renvoi

1 sur le tambour d'entraÎnement

2 à environ 200 mm du point de tangence où la bande quitte le tambour

Fig. 44

1.8 - Autres accessoires

Parmi tous les autres composants d'un convoyeur, le système de nettoyage de la bande et les capots peuvent avoir, dans certaines circonstances, une importance fondamentale et doivent être pris en considération très tôt dans la phase de conception du convoyeur.

1.8.1 - Dispositifs de nettoyage

I l est prouvé qu'on peut réal iser d'importantes économies en utilisant des systèmes effi caces de nettoyage de la bande, qui se traduisent en particulier par une réduction du temps passé à effectuer la maintenance de la bande et par une augmentation de la productivité, qui est proportionnelle à la quantité de produit récupérée lors du nettoyage, ainsi que par une augmentation de la durée de vie des pièces en mouvement.

Les systèmes statiques les plus utilisés sont les plus variés, car ils peuvent être installés dans tous les endroits du côté sale de la bande. Ils agissent directement sur la bande au moyen d'une lame segmentée, Fig. 44.

Il existe une grande variété de dispositifs denettoyage. La majorité d'entre eux se divise en deux groupes: statiques et dynamiques.

59

Fig. 45

Fig.46

Côté saleCôté net

Côté saleCôté net

Fig. 47

1.8.2 - Retournement de bandeSur les convoyeurs de très grande longueur, le brin inférieur de la bande est retourné à 180° pour réduire les phénomènes d'adhérence de résidus de produit sur les rouleaux et sur la traverse des stations-supports. Le brin inférieur peut être retourné à 180° après le tambour de commande, puis être remis dans sa position d'origine avant le tambour de renvoi.

Les retournements de bande s'effectuent généralement au moyen d'une série de rouleaux orientés de manière adéquate. La longueur minimale requise pour retourner une bande est généralement égale à environ 14/22 fois sa largeur.

Grâce à ce système, les rouleaux des stations inférieures ne sont plus en contact avec le brin supérieur porteur de la bande où sont restés accrochés des résidus de produit.

1.8.3 - Capots couvercles pour convoyeurs à bande

Après avoir défini les composants de première importance, le concepteur se penche sur les accessoires secondaires, tels que les capots.

Il peut s'avérer nécessaire de recou-vrir le convoyeur en raison du climat, des caractéristiques du produit transporté (sec, léger, volatile) et de la nature de l'installation.

Les systèmes dynamiques, fonctionnant avec un moteur, sont moins variés et sont plus coûteux en termes d'investissement, d'installation et de mise en service.Il s'agit de tambours ou de tambours moteurs sur lesquels sont montés ou fi xés des balais qui sont en contact direct avec la bande. Fig. 45.

Les autres dispositifs sont des racleurs ou des déviateurs qui agissent sur la face intérieure du brin inférieur de la bande.

Ils servent à enlever le produit déposé, avant les tambours de commande et de renvoi, ou en certains autres points où le produit peut rester coincé entre le tambour et la bande, risquant ainsi de perturber le passage de la bande. Fig.46.

60

®


1

Pour obtenir ce résultat on doit calculer le débit volumétrique Ivr (pour la vitesse v = 1m/s) pour une incl inaison du convoyeur de δ = 6°.

IM IVT = [m3/h] v x K x K1

où: IM = débit-volume v = vitesse de la bande

K = coeffi cient de correction pour tenir compte de la pente de 6°: 0,98 (schéma Fig 8 pag.31).

K1 = coeffi cient de correction pour tenir compte de l'irrégularité de I'alimentation: 0,90 (pag.31)

1.9 - Exemples d'étude d'un convoyeur à bande

Afin de présenter plus clairement le problème des tensions critiques dans divers tronçons d'un convoyeur à bande, voici un exemple d'étude.Les données relatives au produit transpor-té et à ses caractéristiques chimiques et physiques sont les suivantes:

Produit: - clinker (Tab. 2 pag.20)- masse volumique: 1.2 t/m3

- granulométrie 80 à 150 mm- abrasivité: très abrasif- angle d'éboulement: ~ 30° Débit souhaité: IV = 1000 t/h correspondant à un débit volumétriqueIM = 833 m3/h

Caractéristiques de l'installation:- entr'axe 150 m- variation de la hauteur H = + 15 m (élévation)

- pente = 6°~- conditions d'exploitation: normales- utilisation: 12 heures par jour

A partir des données fournies, on peut calculer:la vitesse, la largeur de la bande, le modèle et le type des stations-supports.

De plus, on peut défi nir les tensions de la bande en diverses zones critiques et partant de là la puissance absorbée et le type de bande.

Vitesse et largeur de la bandeA partir du Tab. 3 (pag.23) on peut défi nir que le produit peut être classé en B et, la granulométrie étant de 80/150 mm, il en ressort que la vitesse maximale conseillée est de 2,3 m/s.

A l'aide du Tab. 5 (pag.26-30) on peut évaluer le type et le modèle des stations-supports dont on a besoin, en fonction de la vitesse précédemment déterminée, pour assurer le débit-volume lM souhaité de 833 m3/h.

61

- pour les rouleaux inférieurs l'effort statique sera de:

Cr = au x qb x 0,981 [daN]

Cr= 3 x 9,9 x 0,981 = 29,2

l'effort dynamique sera de:

Cr1 = Cr x Fs x Fm x Fv [daN]

Cr1= 29,2 x 1,1 x 1 x 0,97 = 31,2

où: Fv = 0,97 0,97 coeffi cient de vitesse (pris par rapport à 2,5 m/s voir Tab. 21, pag.51)

En choisissant la station inférieure avec des rouleaux ordinaires, l'effort sur le rouleau inférieur sera de:

cr = Cr1 x Fp [daN]

cr= 31,2 x 1 = 31,2

où d'après le Tab. 17 le coeffi cient de participation avec des rouleaux inférieurs ordinaires Fp = 1

On peut donc choisir pour une bande de 1.000 mm, les rouleaux pour les stations-supports des brins supérieur et inférieur(voir chapitre 2)

- rouleaux pour stations porteuses PSV/1, ø 108 mm, avec roulements 6204 de longueur C = 388 mm d'une capacité de charge de 148 Kg qui répond à l'effort de 113,2 Kg;

- rouleaux inférieurs type PSV/1, ø 108 mm, avec roulements 6204, longueur C=1158 mm avec une capacité de charge de 101 Kg qui répond à l'effort de 31,2 Kg.

On obtient:

833 IVT = = 410 m3/h 2,3 x 0,98 x 0,90

Etant donné l'angle d'éboulement du pro-duit qui est d'environ 30°, Tab. 1, p. 19, on peut en déduire que l'angle de talutage est de l'ordre de 20°.Ayant choisi une station porteuse avec un angle d'inclinaison des rouleaux latéraux de λ = 30°, la largeur de bande qui cor-respond au débit lvr de 410m3/h à 1 m/s est 1000 mm.

l'effort sur le rouleau central d'une sta-tion porteuse est obtenu de la manière suivante:

ca = Ca1 x Fp [daN]

ca = 174,2 x 0,65 = 113,2

où d'après le Tab. 17 page 50 le coefficient de participation d'une station-support à 30° Fp = 0,65

Choix des rouleauxDans le Tab. 16 page 49, pour une bande de 1.000 mm et une vitesse de 2,3 m/s on peut choisir des rouleaux de 108 mm dediamètre.

On peut maintenant chercher à déterminer l'effort qui s'exerce sur les rouleaux porteurs et celui qui s'exerce sur les rouleaux du brin inférieur.En supposant qu'on peut utiliser une bande ayant une catégorie de résistance égale à 315 N/mm, une épaisseur de revêtement 4+2, et une valeur qb de 9,9 kg/m, on obtient:

- pour les rouleaux porteurs l'effort statique sera de:

IV Ca = ao x ( qb + )x 0,981 [daN]

3,6 x v

1000Ca =1,2( 9,9+ ) 0,981 = 153,8 3,6 x 2,3

l'effort dynamique sera de : Ca1 = Ca x Fd x Fs x Fm [daN]

Ca1 = 153,8 x 1,03 x 1,1 x 1 = 174,2

où: Fd = 1,03 d'après le tableau 20 page 51

Fs = 1,1 d'après le tableau 18 page 51

Fm = 1 d'après le tableau 19 page 51

Ecartement des stations-supportsL'écartement peut être choisi en fonction de l'incurvation de la bande entre deux stations supports.

Le Tab. 6 page 34 indique comment déter-miner l'écartement maximal des stations supports en fonction de la largeur de la bande et de la masse volumique du produit transporté.

Il faut vérifi er que l'incurvation de la bande ne dépasse pas 2 % de l'écartement.

Une incurvation trop importante peut engendrer une déformation de la masse du produit pendant le déplacement de la bande et par conséquent une augmentation du frottement.

On est ensuite en mesure de déterminer un facteur important, à savoir : une consom-mation de puissance importante engendre des contraintes anormales soit sur les rouleaux, soit dans la bande qui passe au-dessus et surtout l'usure prématurée du revêtement de la bande.

Pour notre exemple, où la bande a une largeur de 1.000 mm et la masse volumique du produit est de 1,2 t/m3, les tableaux indiquent que:- pour les stations porteuses, l'écartement recommandé est de 1,2 m.- pour les stations inférieures, l'écartement recommandé est de 3 m.

62

®


1 Effort tangentiel et puissance absorbéeOn peut maintenant déterminer l'effort tangentiel total Fu sur le pourtour du tambour en déduisant les valeurs qRO, qRU et qG.

étant donné: D = 108 diamètre du rouleau f = 0,017 coeffi cient de frottement interne du produit et coeffi cient de frottement des parties tournantes (Tab. 9 pag.38) Cq = 1,5 coeffi cient de résistance fi xe (Tab. 7 pag.38)

qb = 9,9 Kg/m (en utilisant une bande de résistance classe 315 N/mm avec une épaisseur de revêtement de

4+2 Tab. 10 pag. 39)

Ct = 1 coeffi cient de résistance passive en fonction de la température (pour qRO - qRU Tab.11 pag.39)

poids des parties tournantes station-support supérieure 17,8qRO = = = 14,8 Kg/m écartement des stations supérieures 1,2

poids des parties tournantes stations inférieures 13,3qRU = = = 4,4 Kg/m écartement des stations supérieures 3,0

IV 1000qG = = = 120,8 Kg/m 3,6 x v 3,6 x 2,3

L'effort tangentiel total Fu est le résultat de la somme algébrique des efforts tangentiels Fa et Fr correspondant aux sections supérieures et inférieures de la bande, à savoir:

Fu = Fa + Fr [daN]

Fa = [ L x Cq x f x Ct ( qb + qG + qRO ) + H x ( qG + qb ) ] x 0,981 [daN] Fa = [150x1,5x 0,017x 1 (9,9+120,8+14,8)+15 x (120,8+9,9)]x 0,981 = 2469

Fr = [ L x Cq x f x Ct ( qb + qRU ) - ( H x qb ) ] x 0,981 [daN] Fr = [150 x 1,5 x 0,025 x 1 (9,9 + 4,4) - (15 x 9,9)] x 0,981 = - 92

Fu = Fa + Fr = 2469 + ( - 92) = 2377

En cons idé ran t un rendemen t du renvo i e t des t r ansm iss ions de η = 0,86 on aura:

Fu x v 2377 x 2,3 P = [ kW] = ≅ 64 kW 100 x η 100 x 0,86

63

Tensions T1 - T2 - T3 - T0 -TgPrenons par exemple la conception d'un convoyeur mû par un seul tambour de commande recouvert de caoutchouc et installé en tête, les tambours de contrainte étant placés pour produire un arc d'enroulement de 200°; un dispositif de reprise de tension à contrepoids est installé en pied du convoyeur. A partir du Tab. 12 page 41 on peut déterminer le coefficient d'enroulement Cw = 0,42.La tension en aval du tambour de commande est obtenue de la manière suivante:

T2 = Fu x Cw [daN]

T2 = 2377 x 0,42 = 998

La tension maximale en amont du tambour de commande sera de:

T1 = Fu + T2 [daN]

T1 = 2377 + 998 = 3375

Alors que la tension en aval du tambour de renvoi est:

T3 = T2 + Fr [daN]

T3 = 998 - 92 = 906

Pour déduire une incurvation maximale de la bande entre deux stations porteuses égale à 2%, il faut appliquer la formule suivante:

T0 = 6,25 ( qb + qG ) x a0 x 0,981 [daN]

T0 = 6.25 x (120,8 + 9,9) x1,2 x 0,981 = 961

La tension T3 étant inférieure à T0, il faut prévoir un contrepoids dimensionné de manière à obtenir la tension T0.Il faut donc supposer T3 =T0 et recalculer en conséquence les tensions T2 et T1 ce qui donne:T2 = 1053 [daN] T1 = 3430 [daN]

On peut maintenant déterminer la ten-sion "Tg" de la bande au niveau du point d'attache du dispositif de reprise de tension. Les spécifi cations de l'installation prévo-ient un dispositif de tension à contrepoids positionné en pied du convoyeur.La charge du contrepoids Tg nécessaire pour maintenir le système en équilibre est obtenue de la manière suivante:

Tg = 2 x T3 [daN]

Tg = 2 x 961 = 1922

Choix de la bandeEtant donné la tension maximale de service du convoyeur: T1 = 3375 daN .

La tension de service unitaire de la bande pour mm de largeur est obtenue de la manière suivante:

T max x 10 Tu max = [N/mm] N

3430 x 10 Tu max = = 34,3 N/mm 1000

La charge de rupture de la bande corre-spondra à la charge d'utilisation multipliée par un coeffi cient de sécurité de "8" pour les bandes à armature métallique et de "10" pour les bandes à armature textile. Dans notre cas, on peut choisir une bande ayant une résistance de 400 N/mm.

Etant donné que cette résistance de la bande est supérieure à celle choisie dans les données de départ de ce calcul, (315 N/mm), le poids de la bande s'en trouve augmenté et il faut donc recalculer en conséquence T1 and T2.

Les tensions obtenues étant néanmoins inférieures aux T1 et T2 précédemment indiquées, on effectuera les calculs suivants en utilisant:T2 = 1053 daN T1 = 3430 daN.

64

®


1 Diamètre de l'axe du tambour de commandeUtilisons une boîte d'engrenages motorisée pour assurer l'entraînement du convoyeur en question.Caractéristiques du tambour de commande: D = 400 mm diamètre (selon Tab.13)

qT = 220 daN poids du tambour n = 110 t/min ag = 0,180 m distance entre les supports et les fl asques du tambour

Déterminons la résultante Cp des tensions et du poids du tambour (pour des raisons de simplicité, on supposera que T et qT sont perpendiculaires entre eux)

Cp = �( T1 + T2 )2 + qT 2 [daN] = �( 3430 +1053 )2 + 220 2 = 4488 daN

Le moment fl échissant sera: Cp 4488 Mf = x ag [daNm] = ––––––– x 0,180 = 404 daNm 2 2 Le moment de torsion sera:

P 64 Mt = x 954,9 [daNm] = ––––––– x 954,9 = 555,6 daNm n 110

On peut maintenant déterminer le moment fl échissant idéal:

Mif = � Mf2+ 0,75 x Mt2 [daNm] = �4042+ 0,75 x 555,62 = 629 daNm

On en déduit la valeur du module de résistance W étant donné σamm 7,82 daN/mm2 pour de l'acier trempé et revenu C40

Mif x1000 629 x 1000 W = [mm3] = ––––––––––– = 80435 mm3

σamm 7,82

d'où on peut déduire le diamètre de l'axe du tambour:

3 W X 32 3 80435 X 32 d = � mm = � ≅ 93 mm π 3,14

A partir des résultats de ces calculs, on peut choisir le diamètre de l'axe, en fonction de roulements et de supports ordinaires, en prenant la dimension immédiatement supérieu-re à celle obtenue par calcul. Le diamètre de l'axe dans les moyeux et/ou à l'intérieur du tambour (normalement le diamètre de l'axe brut) est déduit avec les formules au paragraphe "limites de fl èche et rotation" à page 47 et dans le cas le diamètre de l'axe brut résultera être 120 mm.

65

Diamètre de I'axe du tambour de renvoi

Caractéristiques du tambour n'assurant pas l'entraînement: D = 315 mm diamètre (selon Tab.13) qR = 170 daN poids du tambour ag = 0,180 m distance entre le support et le fl asque du tambour

Déterminons la résultante Cp des tensions et du poids du tambour (pour des raisons desimplicité, on supposera que T et qT sont perpendiculaires entre eux)

Cpr = �( 2T3 )2 + qT

2 [daN] = �( 2 x 961 )2 + 170 2 = 1930 daN

Le moment fl échissant sera: Cpr 1930 Mf = ––––––– x ag [daNm] = ––––––– x 0,180 = 174 daNm 2 2

On en déduit la valeur du module de résistance W étant donné σamm 7,82 daN/mm2 pour de l'acier trempé et revenu C40

Mif x1000 174 x 1000 W = –––––––––– [mm3] = ––––––––––– = 22250 mm3

σamm 7,82

à partir de là on peut déterminer le diamètre de l'axe du tambour:

3 W X 32 3 22250 X 32 d = �–––––––––– mm = �––––––––––– ≅ 61 mm π 3,14

Dans ce cas également, à partir du résultat des calculs, on peut choisir le diamètre d'axe immédiatement supérieur à celui obtenu par calcul, mais qui normalise les roulements et les supports.Le diamètre de l'axe dans les moyeux et/ou à l'intérieur du tambour (normalement le diamètre de l'axe brut) est déduit avec les formules au paragraphe "limites de fl èche et rotation" à page 47 et dans le cas le diamètre de l'axe brut résultera être 95 mm.

66

®


1

ConclusionsPar étapes successives, on a obtenu à partir des données concernant les caractéristiques des composants d'un convoyeur à bande, les éléments qui sont résumés ci-dessous:

- la vitesse du produit transporté est v = 2,3 m/s

- stations porteuses en auge avec rouleaux inclinés à λ = 30°- stations inférieures constituées de rouleaux ordinaires

- largeur de la bande 1000 mm avec une charge de rupture de 400 N/mm

- écartement des stations porteuses 1,2 m

- écartement des stations inférieures 3 m

- rouleau porteur des stations supérieures en auge série PSV/1 Ø 108 mm C=388 mm

- rouleaux inférieurs série PSV/1 Ø 108 mm C=1158 mm

- puissance nécessaire pour faire fonctionner le convoyeur 64 kW

- incurvation de la bande entre deux stations-supports < 2%

- tambour d'entraînement D = 400 mm Ø de l'axe 100 mm (en correspondance

des supports)

- tambour de renvoi Ø de l'axe 65 mm (en correspondance des supports)

On peu t env i sage r d 'u t i l i s e r un entraînement traditionnel (tambour de commande + boîte d'engrenages + organes de transmission) ou un tambour moteur.

Dans ce dernier cas, on peut choisir un tambour moteur dans le catalogue réperto-riant ces équipements. Le modèle TM 801 de 75 KW avec un axe de 120 mm de diamètre correspond au cahier des charges.

Dimensionnement d'un convoyeur a bande kj

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