Réparation du réducteur et du système hydraulique d'un broyeur à rouleaux vertical

Pour remédier à la surchauffe et au bruit anormaux du réducteur du broyeur vertical (broyeur à rouleaux vertical) ainsi qu’aux chutes de pression fréquentes du système hydraulique, il est essentiel d’identifier immédiatement les deux problèmes principaux : la “ charge partielle de la butée de poussée ” et la “ défaillance de la vessie d’azote de l’accumulateur ». Si ces deux défaillances critiques sont mal diagnostiquées, cela aboutit souvent à la fissuration des dents des engrenages planétaires ou des rouleaux de broyage. Vous le savez, une heure d'arrêt entraîne des pertes se chiffrant en dizaines de milliers de yuan. Si vous souhaitez identifier la cause réelle, la seule solution infaillible consiste à vérifier la courbe de contre-pression du vérin hydraulique et la vitesse de vibration de l’arbre d’entrée du réducteur (mm/s). L’ensemble suivant de logiques de dépannage avancées et de paramètres de maintenance essentiels a en réalité été résumé sur site par des experts en révision de niveau constructeur (OEM).

Méthode d'isolation et d'analyse V-P-T : décortiquer les défauts complexes

Une défaillance complexe d'un broyeur vertical n'est jamais un cas isolé. Pour identifier avec précision la source du problème, vous devez vous appuyer sur le cadre de dépannage “ V-P-T ” (vibrations, pression, température).
Première étape : vérifier la pression (Pression). La différence de pression dynamique entre la pression de tension réglée par le système hydraulique et la pression réelle développée détermine directement la stabilité du lit de disques de broyage. Si le lit de matière est instable, l’énorme force d’impact se répercutera sur le « dragon jaune » le long du disque de broyage et atteindra le réducteur.
Deuxième étape : surveiller attentivement la température (Température). Si la sonde de mesure de température RTD enfouie dans l'alliage Babuton de la tuile de poussée enregistre une hausse instantanée de température (supérieure à 65 °C), cela signifie sans aucun doute que le film d'huile de transmission hydraulique est définitivement rompu, ou que la force exercée sur la tige de traction hydraulique est très inégale.
Étape 3 : Analysez les vibrations (Vibration). Affichez la carte des hautes fréquences du réducteur. Si vous constatez que le pic de la fréquence d'engrènement (GMF) est net et bien défini, et qu'il s'accompagne d'une bande latérale dense, la conclusion est sans appel : la surface des dents a subi une déformation plastique irréversible.

Réducteur de broyeur vertical : « trou mort » et solution aux défaillances à haute fréquence

Pour remédier à la défaillance du réducteur du broyeur vertical, il est nécessaire de se concentrer simultanément sur les deux aspects que sont les “ roulements ” et la “ lubrification ”. Sous l'effet d'une charge dynamique, tout écart de tolérance géométrique de l'ordre du micron sera amplifié à l'infini.

Premiers secours en cas de brûlure et de déformation thermique des tuiles de poussée

La cause de l'usure des tuiles de poussée réside dans l'effondrement instantané du film d'huile hydraulique. Dès que le broyeur avale de gros morceaux de minerai dur ou que l'épaisseur du lit de matière diminue brusquement, la charge d'impact instantanée peut facilement percer le film d'huile de l'ordre du micron qui sépare la tuile de poussée de la base du broyeur.
Dans ce cas, il faut immédiatement prélever un échantillon de l’élément filtrant du système de lubrification du réducteur. Si vous apercevez à l’œil nu des copeaux de babbit brillants, n’hésitez pas à vous arrêter et à ouvrir le boîtier immédiatement. La règle d’or pour les réparations d’urgence sur site est la suivante : lorsque la surface de contact est raclée avec du bleu de Prusse, il faut s’assurer que la plaquette de butée présente au moins 3 à 4 points de contact par centimètre carré. La différence de hauteur entre toutes les tuiles après installation doit être inférieure à 0,02 mm. Dès que cette valeur maximale dépasse la norme, une seule tuile devra supporter le double de la force axiale, et la tuile brûlera à nouveau dès le démarrage de la machine.

Micropitting des engrenages planétaires : cause du problème et solutions sur site

La micro-piqûre au niveau d'un étage d'engrenage planétaire est souvent due à la présence de particules d'huile et à une surcharge due aux contraintes de contact. Bien que la micro-piqûre n'entraîne pas la rupture immédiate de l'engrenage, elle endommage de manière irréversible le profil involutif des dents, ce qui provoque l'émission par la machine d'un grincement aigu extrêmement désagréable.
Les données de détection de la taille des particules d'huile (ISO 4406) constituent la référence la plus précise. Si le code ISO dépasse les seuils critiques de 18/16/13, cela signifie qu’une usure par abrasion ronge la surface des dents. La mesure d’urgence à prendre sur site ne consiste en aucun cas à changer aveuglément d’engrenage, mais à retirer immédiatement un filtre à huile à déshydratation sous vide hors ligne d’une précision de 3 microns et à remplacer l’huile par une huile pour engrenages entièrement synthétique à haute viscosité (telle que l’ISO VG 320) riche en additifs extrême pression (EP). Pour les dents présentant un écaillage visible, chanfreiner les arêtes à l’aide d’une meuleuse de précision portable. Cette étape vise à éliminer le point de concentration de contraintes local et à empêcher la fissure de se propager jusqu’à la racine de la dent.

Tableau de corrélation entre le spectre de vibrations des boîtes de vitesses et le diagnostic des défauts

Type de défaut / de panne	Paramètres de fréquence dominante	Caractéristiques du spectre et pics de tension	Remarques de diagnostic et mesures correctives
Déséquilibre	1X (Vitesse de rotation de l'arbre)	Flambée de 1X Amplitude radiale. Faibles vibrations axiales. Les harmoniques supérieures (2X, 3X) sont généralement très faibles, voire inexistantes.	Ceci est principalement dû à l'excentricité de la masse sur l'engrenage ou l'arbre. Ce problème est résolu par un équilibrage de précision du rotor.
Désalignement	1X, 2X	Flambée de 2X vibration radiale ou élevée 1X / 2X vibration axiale. Rapport élevé entre les vibrations axiales et radiales.	Indique un désalignement angulaire ou parallèle. Correction effectuée par alignement de l'arbre au laser de haute précision.
Dents cassées	GMF & 1X bandes latérales	Flambée de Fréquence d'engrènement (GMF) amplitude. Présence de éléments distincts 1X bandes latérales autour du GMF. La courbe temporelle montre des impulsions d'impact 1X bien marquées.	Défaillance structurelle grave. Pour les dents présentant un effritement macroscopique avant une rupture complète, utilisez des outils de meulage de précision portatifs afin de chanfreiner les arêtes, dans le but d’éliminer les points de concentration de contraintes localisés et de prévenir les fissures radiculaires.
Micro-piqûres / Piqûres	GMF & Harmoniques à haute fréquence	Forte hausse de GMF et ses harmoniques à haute fréquence, provoquant un sifflement caractéristique à haute fréquence dû à une altération irréversible des profils involutés des engrenages.	C'est le résultat d'une surcharge due aux contraintes de contact et d'une contamination par des particules. Diagnostic de base : le nombre de particules dans l'huile, selon la norme ISO 4406, dépasse les valeurs de 18/16/13. Correction sur le terrain : Mettez immédiatement en service un purificateur d'huile à déshydratation sous vide hors ligne de 3 microns et passez à une huile pour engrenages entièrement synthétique à haute viscosité (par exemple, ISO VG 320) contenant des additifs « Extreme Pressure » (EP).

Système hydraulique d'un broyeur vertical : problème de perte de charge et contrôle de la pollution

Le système hydraulique est le “ muscle ” du broyeur vertical. Son rôle essentiel est de fournir une force de tension constante et d'absorber les violentes vibrations générées pendant le processus de broyage. Si le système ne parvient pas à maintenir la pression, ou si la pompe à huile démarre et s'arrête fréquemment, cela constitue un signe avant-coureur direct d'une défaillance totale.

Fuite d'azote de l'accumulateur : le piège de la “ vibration fantôme ”

Une fuite d’azote au niveau de l’accumulateur provoquera une “ vibration fantôme ” très trompeuse dans l’ensemble de la structure du broyeur. Dès que la vessie de l’accumulateur se rompt ou que la pression de précharge d’azote s’épuise, le vérin hydraulique perd complètement l’effet d’amortissement et de protection du “ ressort à gaz “. Dans ce cas, toute la résistance rencontrée par le rouleau de broyage se transformera en un choc mécanique violent, qui frappera directement les fondations et le réducteur. Le personnel de terrain est souvent induit en erreur par ce phénomène et croit à tort que le réducteur est gravement endommagé.
Dans ce cas, il est nécessaire d'arrêter immédiatement la machine et de raccorder l'outil de remplissage d'azote pour mesurer la pression statique. La pression normale de pré-remplissage d'azote doit être comprise entre 60% et 70% de la pression de service (généralement entre 60 et 80 bars, selon le modèle de laminoir). Si vous appuyez sur l'obturateur de la poche en cuir et que de l'huile hydraulique gicle, cela signifie que la poche en cuir est complètement hors d'usage. Lors du remplacement du sac en cuir, n’oubliez pas d’appliquer une couche d’huile hydraulique de la même marque que celle du système avant de l’installer, afin d’éviter que le sac ne s’entortille ou ne s’emmêle et ne se déchire au début du gonflage.

Stagnation et encerclement d'une servovalve proportionnelle et suppression du film de peinture

Dès que la servovalve proportionnelle se bloque, l'équilibre entre les pressions de tension de plusieurs rouleaux de broyage est immédiatement rompu, ce qui entraîne directement de violentes vibrations mécaniques du broyeur. Le véritable coupable derrière le blocage de la servovalve est en réalité le film de résidus généré par la dégradation thermique et l'oxydation de l'huile hydraulique. Cette substance agit comme de la superglue. Les filtres mécaniques classiques installés sur les conduites ne parviennent pas à la retenir.
La première étape pour vérifier ce problème consiste à mesurer la courbe d'hystérésis entre le courant de commande de la bobine de la servovalve et le déplacement réel du tiroir. Si le taux de retard dépasse 5%, on peut globalement conclure que le noyau de précision de la valve a été bloqué par le film de peinture. La solution la plus radicale consiste à installer un système de filtration d’huile électrostatique, afin d’extraire directement les oxydes submicroniques présents dans l’huile au niveau moléculaire, et de ramener de force l’indice colorimétrique (MPC) de la membrane filtrante microporeuse en dessous de 15. N’utilisez pas ces solvants chimiques agressifs pour rincer violemment le noyau de la valve de précision, car cela ne ferait que détruire son jeu d’ajustement de l’ordre du micron.

Réglage de l'extrémité : équilibrage dynamique de la charge au niveau des passages de porte

Une fois le réducteur et le système hydraulique réparés, il est indispensable de valider l“” équilibre dynamique des charges » avant de mettre l’installation en production à pleine charge. Après avoir remplacé le joint du vérin hydraulique ou réajusté le palier de butée du réducteur, il est formellement interdit d’appliquer directement la force de tension hydraulique à vide.
Vous devez suivre scrupuleusement la procédure de mise en charge progressive. Une fois le moteur principal démarré, appliquez d'abord une force de tension hydraulique initiale de 30%, puis maintenez la pression pendant 15 minutes à chaque augmentation de 10%. Pendant cette période de rodage, deux séries de données doivent être surveillées de près : premièrement, la différence de pression des vérins hydrauliques sur la diagonale doit être maintenue à moins de 2 bars ; deuxièmement, les données du vibromètre au niveau des sièges de roulements d’entrée et de sortie du réducteur doivent rester bien en dessous de la limite critique de 4,5 mm/s. Dès qu’un de ces deux critères n’est pas respecté, relâchez immédiatement la pression, arrêtez la machine, puis recalibrez avec précision le nivellement mécanique de la tige de tension.

Partie 7 : Questions et réponses courantes sur le hardcore (FAQ)

1. Comment vérifier en toute sécurité la pression d'azote du circuit hydraulique du broyeur vertical ?

La mesure doit être effectuée après avoir entièrement dépressurisé le circuit hydraulique. Arrêtez d’abord la pompe hydraulique, ouvrez le clapet anti-retour de retour d’huile, puis purgez complètement la pression du vérin hydraulique jusqu’à atteindre 0 bar absolu. À ce stade, l'appareil d'essai de charge d'azote est raccordé à la vanne de gaz située sur le dessus de l'accumulateur, et la valeur relevée correspond à la pression statique de précharge d'azote la plus réelle. Si la pression est mesurée, les données obtenues sont toutes des valeurs erronées, et il n'y a absolument aucune fuite.

2. À quoi est due la température élevée de l'huile dans le réducteur d'un broyeur vertical ?

Les causes les plus évidentes sont simplement les suivantes : le faisceau tubulaire du refroidisseur est obstrué par du tartre, la circulation ne parvient pas à suivre en raison de la baisse de débit due au vieillissement de la pompe à huile, ou la plaque de poussée subit un frottement à sec en raison d’une charge partielle. Lors de la vérification, examinez tout d'abord la différence de température entre l'entrée et la sortie de l'échangeur de chaleur à calandre et tubes. Si cette différence de température est inférieure à 5 °C, cela signifie que le refroidisseur est soit gravement encrassé, soit obstrué par de l'air ; il convient alors de procéder immédiatement à un décapage ou à une purge.

3. Comment le vérin hydraulique peut-il s'affaisser (glissement du vérin) lorsque la pompe est à l'arrêt ?

Cela indique qu’il y a un important écoulement d’huile à l’intérieur du vérin hydraulique, ou que le clapet anti-retour de commande hydraulique n’est pas étanche. Un test de maintien de pression permet de mettre le défaut en évidence : amenez le vérin hydraulique à une certaine hauteur, bloquez-le mécaniquement, puis desserrez d’un tour le raccord de la conduite d’huile au niveau de la cavité de la tige 1. Si du liquide s'écoule au niveau du raccord, cela signifie que le joint du piston (tel que la bague Glaire ou le joint d'étanchéité) est complètement usé. Si aucune fuite n'est constatée, démontez la vanne de maintien de pression située sur le bloc de vannes de commande afin de la nettoyer.

4. Quelle est la valeur normale des vibrations du réducteur d'un broyeur vertical ?

Conformément à la norme ISO 10816, pour ce réducteur de broyeur vertical à usage intensif, la valeur efficace (RMS) de la vitesse de vibration du carter doit être inférieure à 2,8 mm/s, 4,5 mm/s constituant le seuil d’alerte ; dès que cette valeur dépasse 7,1 mm/s, l’arrêt immédiat s’impose. En temps normal, on accorde davantage d'attention au pic de l'impulsion de choc (Shock Pulse) sur le spectrogramme, qui peut révéler la présence de microfissures dans le roulement trois mois avant que la vitesse de vibration globale ne dépasse la norme.

5. À quelle norme doit se conformer la propreté de l'huile du système hydraulique du broyeur vertical ?

Le système hydraulique du broyeur vertical repose sur une vanne proportionnelle très sensible pour fonctionner ; par conséquent, la propreté de l’huile doit strictement respecter la norme ISO 4406 (16/14/11), voire être supérieure. Si le contrôle par échantillonnage sur site révèle que les particules de plus de 4 microns dépassent la norme, mettez immédiatement en service le camion externe équipé d’un filtre à huile à circulation haute pression en dérivation jusqu’à ce que la norme soit respectée ; sinon, le vérin de levage des rouleaux se bloquera inévitablement.

6. La plaquette de poussée du réducteur peut-elle être réparée sur place si elle est cassée ?

La réparation est possible, mais uniquement en cas de légères rayures en surface. Le technicien sur place peut gratter et meuler manuellement la couche d’alliage de Babbitt à l’aide d’un grattoir spécial afin de préserver la rainure d’huile et la surface de contact de haute précision. Toutefois, si l’alliage de Babbitt se détache, se délamine sur une grande surface ou fond à haute température (brûlure), l’ensemble des plaquettes de butée doit être emballé et envoyé à un atelier de réparation professionnel ; l’alliage de Babbitt doit alors être coulé à nouveau et un contrôle par ultrasons doit être effectué. Ce type de réparation à chaud ne peut pas être effectué sur le site du broyeur.