Quels sont les avantages relatifs des solutions électriques par rapport aux solutions mécaniques dans les applications à couple élevé ?
La protection des machines et des systèmes contre les pannes et les temps d'arrêt coûteux est un facteur critique dans le marché concurrentiel actuel mais quels sont les avantages relatifs des solutions électriques par rapport aux solutions mécaniques dans les applications à couple élevé? Les machines et les systèmes tournants de grande taille peuvent générer suffisamment d'énergie rotative (inertie) pour provoquer d'importants dommages matériels lors d'un bourrage, d'une collision ou d'un freinage non contrôlé dû, par exemple, à une panne de courant. L'inertie générée par de telles machines dépend de la vitesse et de la masse du système en rotation Lors d'un bourrage ou d'une collision, une masse importante à vitesse faible peut causer plus de dégâts qu'une masse inférieure à grande vitesse. A des vitesses très faibles, les systèmes peuvent produire une énorme quantité de couple inutile, capable d'endommager gravement les composants tels que les arbres, les réducteurs, les chaînes et les accouplements.
Comment protéger les machines contre la surcharge mécanique ?
Les goupilles de cisaillement protègent les machines tournantes depuis des siècles mais elles manquent de précision et peuvent prendre longtemps à réparer après une surcharge. Les opérateurs d'équipements utilisent souvent les entraînements à goupille de cisaillement de manière incorrecte en montant la mauvaise goupille, annulant ainsi l'effet du couple de déclenchement calculé. Afin de maximiser le temps de disponibilité des machines et d'améliorer la précision du couple de déclenchement, les vendeurs ont développé de nombreux dispositifs d'élimination de la surcharge de couple, avec paliers intégrés et fonctions de réinitialisation mécaniques simples.
Les embrayages à friction sont l'un des types d'embrayage les plus courants, cependant, comme dispositifs de sécurité dans une application de couple plus élevé, ils peuvent glisser et s'user, produisant alors des réglages de couple imprécis et changeants.
Les dispositifs de détection, tels que les capteurs de courant, contrôlent un aspect en particulier de l'entraînement et génèrent une sortie ou une alarme quand cette fonction dévie des paramètres préréglés pendant un temps déterminé.
Les dispositifs de contrôle électroniques surveillent la machine en continu, en comparant par exemple la différence entre les positions réelles et théoriques de divers composants.
Les solutions de limitation de couple électriques, telles que les deux derniers exemples ci-dessus, se démocratisent dans de nombreuses industries puisqu'elles assurent des degrés de précision plus élevés et réduisent les temps d'indisponibilité en cas de surcharge. Quand un capteur ou un dispositif de contrôle détecte un problème, l'action corrective peut consister à arrêter et inverser l'entraînement, à engager un frein ou simplement à couper la machine.
Les fonctions de protection intégrées dans les systèmes de détection et de contrôle actuels complètent de manière efficace un embrayage mécanique de limitation de couple mais ne le remplacent pas. Par conséquent, les limiteurs de couple mécaniques ont toujours leur raison d'être mais pas forcément pour chaque application. De même qu'avec la conception de l'entraînement, les ingénieurs doivent prendre en compte de nombreux facteurs avant de déterminer le meilleur moyen de protection. Néanmoins, dépendre uniquement de dispositifs électriques/électroniques conduira très certainement à des équipements et à des machines protégés de manière inadéquate et exposés à des dommages et à des temps d'arrêt causés par des surcharges.
Lorsque le couple augmente de manière relativement lente, les dispositifs électriques/électroniques disposent de suffisamment de temps pour détecter les problèmes et lancer des actions correctives avant d'atteindre le couple réglé de l'embrayage. Dans ces cas, la solution est idéale car elle évite d'endommager l'entraînement et nécessite peu, ou pas, de temps d'arrêt pour réinitialiser l'équipement. Cependant, si le couple augmente rapidement, menant à une violente collision due à la vitesse ou à la masse des composants en rotation, il se peut que le contrôle électronique ne soit pas capable de réagir avant que des dommages importants ne se produisent. À ces taux d'augmentation élevés, un dispositif électrique/électronique n'a quasiment pas le temps de reconnaître le problème et d'entamer une action corrective avant que le couple n'atteigne la consigne de l'embrayage. Dans une telle situation, seul un dispositif de surcharge mécanique est en mesure de réagir assez vite pour prévenir les dommages. Un accouplement mécanique de sécurité, par exemple, déconnecte complètement l'entraînement de la charge dans les 3 à 5 ms, à savoir un tiers du temps nécessaire à un dispositif de coupure électronique.
Par ailleurs, il faut prendre en compte la complexité de chaque système, spécialement dans les applications à distance ou dont l'accès est limité. Les systèmes de contrôle électroniques nécessitent de multiples capteurs pour collecter les données. Entre le système de contrôle, tous ses capteurs et autres composants, il existe de nombreux points de défaillance possible. Une fois installé, un limiteur mécanique peut être laissé en place avec une maintenance minime, tout en gardant une fiabilité absolue en cas de surcharge.
La gamme UEP de limiteurs de couple modulaires de Bibby Turboflex, membre du groupe Altra Industrial Motion, a été développée pour assurer une protection optimale contre les surcharges et une sauvegarde maximale contre les pannes onéreuses et les temps d'indisponibilité prolongés des machines. Elle offre aux utilisateurs des avantages clés, notamment une installation simplifiée, une répétabilité très précise du couple de déclenchement, obtenue avec une variation minime entre le déclenchement statique et dynamique, un réengagement manuel simple et rapide et un coût de maintenance faible. Par ailleurs, les limiteurs UEP ont été conçus spécialement pour offrir une alternative à la protection par goupille de cisaillement pour les entraînements à couple élevé. La répétabilité du couple de déclenchement, combinée à la fonction de réinitialisation rapide, permet une importante réduction des temps d'indisponibilité. En outre, relativement inviolables, ils empêchent les personnes non autorisées de modifier le réglage du couple de déclenchement.
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