Problèmes de suivi des bandes transporteuses : une analyse complète des causes et des stratégies de prévention

Introduction : Symptômes de dysfonctionnement qui déclenchent une enquête

Le mauvais suivi des bandes transporteuses est l’un des problèmes opérationnels les plus courants et les plus coûteux dans la fabrication industrielle. Elle se manifeste sous la forme d'un déplacement du tapis par rapport à l'axe central, qui entraîne un contact avec le châssis du convoyeur, les bords du tapis ou un déversement de matière. Les symptômes typiques comprennent :

• Dommages sur les bords du ruban (frottements, déchirures).
• Usure inégale du ruban et des rouleaux.
• Dispersion du matériel transporté sur les côtés du convoyeur.
• Augmentation du niveau de bruit et de vibrations.
• Défaillance prématurée de composants tels que les ensembles de roulements, en particulier ABB 3HNP00789-1.

De tels dysfonctionnements réduisent non seulement l'efficacité du transport et la qualité des produits, mais posent également des risques pour la sécurité du personnel et augmentent considérablement les coûts d'exploitation en raison des arrêts et des réparations forcés. Par exemple, un arrêt imprévu d'un convoyeur de 500 t/h peut entraîner des pertes comprises entre 5 000 et 15 000 € par heure selon les secteurs.

Présentation des composants : rôle du convoyeur et de l'ensemble de roulements ABB 3HNP00789-1

Le tapis roulant est un élément clé dans le transport continu de matériaux en vrac et artificiels. Un système typique se compose de tambours d'entraînement et de tension (poulies), de supports de rouleaux (transport, marche arrière, centrage), de la courroie elle-même, ainsi que du mécanisme d'entraînement. Chacun de ces éléments joue un rôle essentiel pour maintenir le tapis en mouvement en ligne droite.

Les supports à rouleaux maintiennent la bande et le matériau transporté, offrant ainsi une résistance minimale au mouvement. Leur alignement est fondamental pour la stabilité. Les tambours (entraînement, queue, déflexion) transmettent le mouvement à la courroie et assurent sa tension. La géométrie des tambours d'entraînement et de queue, en particulier la présence d'un cône (couronne), est essentielle à l'effet de centrage de la courroie.

Considérez l'ensemble de roulements ABB 3HNP00789-1. Ce composant est un roulement à rotule sur rouleaux de haute qualité intégré au boîtier, conçu pour les applications intensives dans les systèmes de convoyeurs industriels. Il est installé sur les arbres des roulements à rouleaux d'entraînement ou de clavette et des tambours, où il résiste à des charges radiales et axiales importantes. Sa conception permet de compenser certains déplacements angulaires de l'arbre, mais uniquement dans des limites limitées. La durée de vie standard (MTBF) d'un tel roulement dans des conditions de fonctionnement idéales peut atteindre 80 000 heures. Cependant, dans des conditions de déplacement constant de la bande et de charges dynamiques accrues, sa ressource peut être réduite à 20 000 - 30 000 heures, ce qui souligne l'importance d'un suivi correct de la bande.

Les conditions de fonctionnement dans lesquelles l'ABB 3HNP00789-1 fonctionne comprennent souvent :

• Plage de température : de -30°C à +90°C.
• Humidité : jusqu'à 95 % (avec étanchéité appropriée).
• Environnement poussiéreux : forte concentration de particules abrasives.
• Vitesse de la bande : jusqu'à 5 m/s.
• Charge : jusqu'à 15 kN par rouleau, selon la configuration.

Le respect des exigences des normes DSTU EN 620:2009 et ISO 5048:2020 est obligatoire pour le fonctionnement sûr et efficace des systèmes de convoyeurs.

Preuve de défaillance : ce que le personnel technique enregistre

La collecte de données fiables sur les pannes est la première étape pour déterminer la cause première. Le personnel technique doit systématiquement enregistrer les indicateurs visuels, acoustiques et instrumentaux :

Signes visuels :

• Usure du bord de la pointe : Mesurez la profondeur et la largeur de l'usure. Par exemple, l'érosion du bord du ruban de 5 à 7 mm en 1 000 heures de fonctionnement d'un côté est un indicateur clair d'un frottement constant.
• Dommages au châssis : Rayures, déformations ou trous dans les structures métalliques du convoyeur provoqués par le contact avec la bande déplacée.
• Délestage de matériau : observé lorsque la courroie dépasse les protections latérales ou lorsque la charge est inégale, provoquant un affaissement de la courroie.
• Déplacement appréciable des rouleaux/tambours : Déviation approximative par rapport à une ligne droite.
• Accumulation de matériaux : Sur les surfaces des rouleaux ou des tambours, ce qui peut modifier leur diamètre effectif.

Caractéristiques acoustiques :

• Grincement, sifflement : Indique un frottement de la courroie contre la structure ou un glissement irrégulier.
• Grissement : Peut indiquer des dommages aux roulements, en particulier dans l'unité ABB 3HNP00789-1, ou un contact avec des pièces métalliques.

Mesures et données instrumentales :

• Thermographie : utilisation d'une caméra thermique (par exemple FLIR série T) pour détecter les zones surchauffées. Une température de surface de l'ensemble de roulements ABB 3HNP00789-1 dépassant 70 °C à une température ambiante de 25 °C est un « drapeau rouge » critique indiquant un frottement excessif ou des dommages au roulement.
• Analyse des vibrations : les analyseurs de vibrations portables (tels que le SKF Microlog Analyser) permettent d'identifier des fréquences spécifiques associées à un désalignement, un déséquilibre ou des défauts de roulements. Un écart de l'amplitude de vibration du roulement à rouleaux supérieur à 4,5 mm/s RMS (correspondant à la classe B/C selon la norme ISO 10816-3 pour les supports non rigides) indique des problèmes graves.
• Mesure de la tension du ruban : Une jauge de contrainte permet de vérifier la conformité de la tension du ruban (par exemple, 1 à 2 % de sa résistance ultime à la traction, ou selon les recommandations du fabricant). Une tension insuffisante ou excessive peut affecter la stabilité du suivi.
• Alignement laser : Les systèmes d'alignement laser (par exemple Pruftechnik SENSALIGN) garantissent une grande précision dans le contrôle de la perpendiculaire des rouleaux par rapport à l'axe du convoyeur et du parallélisme des tambours. L'écart admissible par rapport à la perpendiculaire des supports à rouleaux n'est généralement pas supérieur à 1 mm tous les 2 mètres de longueur du rouleau.
• Mesure de conicité des fûts : Mesure des diamètres aux bords et au centre du fût pour évaluer la conformité du profil avec la conicité requise. Une conicité insuffisante (couronne) ou son absence totale est une cause directe d'un suivi instable.

Ces données forment ensemble une image objective du dysfonctionnement, permettant de procéder à une analyse systématique des causes profondes.

Enquête sur les causes profondes : une analyse systématique

Nous utilisons une approche systématique pour identifier les véritables causes profondes du désalignement des bandes transporteuses. La méthode des « 5 pourquoi » ou le diagramme d'Ishikawa (squelette de poisson) sont souvent utilisés. Concentrons-nous sur les facteurs clés :

1. Mauvais alignement des rouleaux et des tambours

• Problème : la bande se décale.
• Pourquoi ? Répartition inégale de la tension et des forces latérales sur le ruban.
• Pourquoi ? Les rouleaux ou les tambours ne sont pas perpendiculaires à l'axe du convoyeur ou parallèles les uns aux autres.
• Pourquoi ?
  • Erreurs lors de l'installation : mauvaise installation des supports, utilisation d'outils non calibrés.
  • Déformation du cadre : au fil du temps sous l'influence de charges ou de corrosion.
  • Détérioration des structures porteuses : affaissement, jeu.
  • Manque de contrôle régulier de l’alignement.

2. Problèmes de conicité (couronnement) des fûts

• Problème : La bande "s'écoule" du tambour ou n'est pas stabilisée au centre.
• Pourquoi ? Géométrie du couronnement du tambour d'entraînement/de queue manquante ou incorrecte.
• Pourquoi ?
  • Conception incorrecte du tambour : erreur de calcul ou défaut de fabrication.
  • Usure de la surface du tambour : notamment au centre ou sur les bords, ce qui modifie la conicité effective.
  • Accumulation de matière : adhésion de matière à la surface du tambour, ce qui crée des irrégularités locales.

3. Répartition inégale de la charge

• Problème : Le ruban se déplace latéralement lors du chargement du matériau.
• Pourquoi ? Le matériau est amené sur la bande de manière décentrée ou de travers.
• Pourquoi ?
  • Positionnement incorrect de l'entonnoir de chargement ou du plateau.
  • Vitesse excessive d'alimentation du matériau, ce qui conduit à son "vol" sur la bande.
  • Déformation ou usure des dispositifs de retenue latéraux.
  • Flux de matière déséquilibré à l’entrée.

4. Mauvaise tension du ruban

• Problème : Le ruban glisse ou vacille excessivement.
• Pourquoi ? Les forces de friction entre la courroie et le tambour sont insuffisantes ou la tension est inégale.
• Pourquoi ?
  • Réglage incorrect du tendeur.
  • Bande s'étirant avec le temps.
  • Usure de la garniture du tambour, qui réduit le coefficient de frottement.

Causes profondes identifiées : une liste classée avec probabilité et confirmation

1. Alignement incorrect des rouleaux et du tambour (forte probabilité, >40 % des cas) :
   • Confirmation : Données d'alignement laser, signes visuels d'usure des bords de la bande, augmentation des vibrations du support des rouleaux (plus de 4,5 mm/s RMS à 120 Hz). Cette raison est souvent le résultat à la fois d’erreurs d’installation initiales et d’une déformation progressive du cadre ou des supports.
2. Répartition inégale de la charge sur la bande (Forte probabilité, >30% des cas) :
   • Confirmation : Délestage local de matière, usure rapide des protections latérales, déplacement de la bande lors du passage dans la zone de chargement. Ce problème est souvent associé à un mauvais positionnement des dispositifs de chargement ou à une alimentation incontrôlée du matériau.
3. Problèmes de conicité du tambour d'entraînement/de queue (probabilité moyenne, >15 % des cas) :
   • Confirmation : Modèle d'usure spécifique de la courroie (par exemple, usure centrale ou usure inégale de la largeur), mesures de la géométrie du tambour et désalignement constant de la courroie malgré un alignement correct des rouleaux. L'accumulation de matériau sur la surface du tambour peut simuler une conicité irrégulière.
4. Tension de courroie inadéquate (Probabilité moyenne, >10% des cas) :
   • Confirmation : Glissement de la courroie sur le tambour d'entraînement (surtout lors des démarrages ou des pics de charge), affaissement excessif de la courroie entre les supports de rouleaux, vibrations de la courroie. Une tension incorrecte peut non seulement provoquer un désalignement, mais également entraîner une usure accrue des mécanismes d'entraînement et des roulements tels que l'ABB 3HNP00789-1, réduisant leur MTBF de 80 000 heures à 30 000 heures.
5. Usure ou endommagement de composants (probabilité faible à moyenne, ~5 % des cas) :
   • Confirmation : Données thermographiques (surchauffe locale des roulements >70°C), analyse vibratoire (fréquences caractéristiques des défauts des roulements ou des rouleaux), inspection visuelle (déformation des rouleaux, usure des ensembles de roulements, par exemple ABB 3HNP00789-1). Cette cause est souvent la conséquence d’autres causes profondes qui ont conduit à une augmentation des charges.

Actions correctives : correction immédiate et prévention à long terme

Pour chaque cause fondamentale identifiée, un ensemble d'actions correctives doit être développé, comprenant à la fois des mesures immédiates pour restaurer l'opérabilité et des stratégies à long terme pour éviter des pannes répétées.

1. Mauvais alignement des rouleaux et des tambours

• Actions immédiates :
  • Utilisation d'un système d'alignement laser (par exemple Pruftechnik SENSALIGN) pour positionner avec précision tous les rouleaux et tambours. Vérifier la perpendiculaire des rouleaux par rapport à l'axe du convoyeur (tolérance ne dépassant pas 0,5 mm par mètre de longueur des rouleaux) et le parallélisme des tambours.
  • Des réglages précis peuvent être effectués en déplaçant les supports de rouleaux. Appliquer des marquages ​​après chaque réglage.
• Actions à long terme :
  • Développer et mettre en œuvre des procédures opérationnelles standard (SOP) pour l'assemblage et l'alignement des composants du convoyeur avec l'utilisation obligatoire d'outils calibrés.
  • Organiser une formation régulière du personnel technique sur l'utilisation de techniques d'alignement précises.
  • Pensez à installer des supports de rouleaux autocentrants dans les zones critiques.
  • Contrôle périodique de la déformation du châssis du convoyeur et élimination de ses causes.

2. Problèmes de conicité (couronnement) des fûts

• Actions immédiates :
  • Nettoyer les surfaces des fûts des matériaux adhérents. Assurez-vous qu'il n'y a pas de dommages mécaniques ou d'usure inégale qui modifient le profil.
  • Si la conicité est absente ou significativement altérée, remplacer le tambour par un neuf au profil correct.
• Actions à long terme :
  • Mettre en place des inspections régulières de l'état de surface des fûts et un contrôle de leur géométrie.
  • Utiliser un revêtement de tambour à coefficient de frottement élevé, résistant à l'usure et au collage des matériaux (par exemple, un revêtement en caoutchouc avec des rainures en forme de losange).
  • Assurez un bon nettoyage de la courroie pour éviter l’accumulation de matériaux sur les tambours.

3. Répartition inégale de la charge

• Actions immédiates :
  • Ajustez la position de la trémie ou du plateau de chargement pour assurer une alimentation centralisée et uniforme du matériau sur la bande.
  • Réduisez si possible la vitesse d'alimentation pour éviter les "vols" et une répartition inégale.
• Actions à long terme :
  • Optimiser la conception des stations de chargement, éventuellement en installant des guides réglables ou en utilisant des alimentateurs vibrants pour une alimentation homogène.
  • Mettez en œuvre des systèmes de contrôle du chargement des courroies (par exemple, des jauges de contrainte sous les supports de rouleaux) pour surveiller et ajuster automatiquement l'alimentation en matériau.

4. Mauvaise tension du ruban

• Actions immédiates :
  • Vérifiez la tension de la courroie avec une jauge de contrainte et ajustez-la selon les recommandations du fabricant du convoyeur. Généralement, la tension doit fournir 1,5 à 2,0 % de la résistance à la traction ultime du ruban.
  • Vérifier le fonctionnement du dispositif tendeur (vis, charge, hydraulique).
• Actions à long terme :
  • Mettez en œuvre un programme régulier pour vérifier et ajuster la tension de la courroie, en particulier après le rodage de la nouvelle courroie.
  • Pensez à installer des systèmes automatiques de support de tension.
  • Choisissez des bandes transporteuses avec un allongement minimal sous charge.

5. Usure ou dommages aux composants (par exemple, unité de roulement ABB 3HNP00789-1)

• Action immédiate :
  • Remplacement immédiat des rouleaux, roulements, notamment ABB 3HNP00789-1, usés ou endommagés, ou d'autres éléments structurels.
  • Lors du remplacement du roulement ABB 3HNP00789-1, veillez à utiliser des pièces de rechange d'origine ou des analogues certifiés répondant aux exigences des normes EN ISO 15242 et DSTU GOST 520:2014.
• Actions à long terme :
  • Mettre en œuvre un programme de surveillance de l'état des composants clés à l'aide de l'analyse vibratoire et de la thermographie.
  • Utilisez des roulements et des rouleaux conçus pour des charges de fonctionnement et des conditions environnementales maximales.
  • Suivez les recommandations du fabricant concernant la lubrification des roulements et leurs intervalles de remplacement.

Une liste de contrôle de diagnostic rapide pour le technicien de terrain

Cette liste de contrôle est conçue pour évaluer rapidement l'état de la bande transporteuse sur site et identifier les signes avant-coureurs de défaillance.

1. Inspection visuelle du ruban : Inspectez les bords du ruban pour déceler tout effilochage, effilochage, coupure ou autre dommage. Y a-t-il un décalage du ruban par rapport au centre ?
2. Vérifiez les déversements de matériaux : Y a-t-il une accumulation de matériaux le long du convoyeur, sous les rouleaux ou les tambours ?
3. Surveillance acoustique : écoutez les bruits inhabituels : craquements, grincements, grondements. Localisez la source.
4. Estimation de la température des composants : Touchez doucement les boîtiers de roulements à rouleaux et à tambour (ou utilisez une caméra thermique). Certains composants sont-ils nettement plus chauds que d’autres (>70°C ΔT par rapport à la température ambiante) ?
5. Contrôle de la tension de la courroie : Évaluez visuellement le jeu de la courroie entre les supports de rouleaux. Mesurez avec une jauge de contrainte (si disponible) et comparez avec les données du passeport.
6. Inspection des roulements à rouleaux : Tous les rouleaux tournent-ils librement ? Y a-t-il des déformations visibles, de l'usure, du jeu dans les ensembles de roulements (par exemple ABB 3HNP00789-1) ?
7. Alignement des rouleaux et du tambour : Utilisez une règle ou un outil laser pour évaluer rapidement la perpendiculaire des rouleaux et le parallélisme des tambours. Faites attention aux « drapeaux rouges » - des écarts de plus de 2 mm par mètre de longueur.
8. Centralisation du chargement : Surveillez le matériel en cours d'alimentation sur la bande. Est-il uniformément espacé et centré ?
9. État des doublures du tambour : Inspectez les doublures du tambour d'entraînement et de queue pour déceler toute usure ou tout dommage.
10. Intégrité du cadre du convoyeur : Vérifiez les structures de support pour déceler toute déformation, fissure ou corrosion qui pourrait affecter la géométrie.

Stratégie de prévention : intervalles de maintenance, surveillance de l'état et améliorations de la conception

La prévention des problèmes de suivi des bandes transporteuses nécessite une approche intégrée qui comprend une maintenance régulière, des systèmes de surveillance modernes et des solutions de conception réfléchies. Les principaux éléments de la stratégie :

1. Calendrier de maintenance préventive (PMO) :
   • Quotidien/hebdomadaire : Inspection visuelle de la courroie, des rouleaux, des tambours, des zones de chargement et de déchargement. Vérification de la présence de déversements de matériaux.
   • Mensuel : Contrôle de la tension des courroies. Nettoyage des rouleaux et tambours. Évaluation de l'état du revêtement.
   • Trimestriel : Contrôle détaillé de l'alignement des rouleaux et des tambours à l'aide de systèmes laser. Analyse vibratoire des roulements à rouleaux clés et des unités d'entraînement (par exemple avec roulement ABB 3HNP00789-1). Contrôle thermographique des roulements.
   • Annuellement : Audit complet du système de convoyeur, y compris la vérification de l'intégrité du châssis, de l'état des arbres, des supports et du remplacement des composants usés.
2. Surveillance de l'état :
   • Installation de systèmes de surveillance des vibrations stationnaires sur les roulements à rouleaux critiques et les stations d'entraînement pour une détection précoce des défauts des roulements (par exemple, dans l'unité ABB 3HNP00789-1) et du désalignement.
   • Utilisation de caméras thermographiques en ligne pour la surveillance continue de la température des ensembles de roulements. Une augmentation critique de la température de 40°C par rapport à la norme ou dépassant la valeur absolue de 80°C est un signal nécessitant une attention immédiate.
   • Systèmes de contrôle de position de ceinture avec réglage automatique ou arrêt d'urgence.
3. Améliorations de la conception :
   • Utilisation de supports à rouleaux de centrage dans les zones à risque accru de déplacement.
   • Modernisation des stations de chargement pour assurer un approvisionnement en matériel plus contrôlé et centralisé.
   • L'utilisation de bandes transporteuses de haute qualité, résistantes à l'usure, avec un allongement minimal et une résistance accrue conformément à la norme DSTU ISO 340.
   • Installation de tambours d'entraînement et de queue avec une conicité et un revêtement optimaux, garantissant un suivi stable de la bande.
   • L'utilisation d'ensembles de roulements conformes aux certifications CE et UkrSEPRO, tels que ABB 3HNP00789-1, garantissent fiabilité et durabilité.

Conclusion

Un suivi efficace des bandes transporteuses est essentiel au fonctionnement fluide et sûr des systèmes de transport industriel. Ignorer les problèmes de désalignement des courroies entraîne non seulement une usure rapide des composants critiques tels que l'ensemble de roulements ABB 3HNP00789-1, mais également des pertes financières importantes dues aux temps d'arrêt des équipements et à une productivité réduite. Une approche systématique du diagnostic, de l'identification des causes profondes et de la mise en œuvre de mesures correctives et préventives basées sur les normes DSTU et ISO est le seul moyen d'atteindre une fiabilité opérationnelle élevée. Les investissements dans l'alignement de précision, les composants de qualité et les programmes de surveillance de l'état se traduisent par une durée de vie accrue des équipements, une réduction des coûts de maintenance et une amélioration de l'efficacité globale de la production.

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Lien

• DSTU EN 620:2009. Machines de transport continu. Exigences de sécurité. Convoyeurs à bande (EN 620:2002+A1:2009, IDT).
• ISO 1819 : 2018. Équipements de manutention mécanique continue – Exigences de sécurité et de santé pour la conception de convoyeurs à bande pour matériaux en vrac en vrac.
• ISO 5048 : 2020. Matériel de manutention mécanique continue – Convoyeurs à bande avec rouleaux porteurs – Calcul de la puissance de fonctionnement et des forces de traction.
• EN ISO 12100:2010. Sécurité des machines – Principes généraux de conception – Évaluation des risques et réduction des risques.
• DSTU GOST 520 : 2014. Roulements. Conditions techniques générales.
• EN ISO 15242-1:2015. Roulements – Méthodes de mesure des vibrations – Partie 1 : Directives générales.
• ISO 10816-3:2009. Vibrations mécaniques – Évaluation des vibrations des machines par mesures sur pièces non rotatives – Partie 3 : Machines industrielles d'une puissance nominale supérieure à 15 kW et de vitesses nominales comprises entre 120 tr/min et 15 000 tr/min lorsqu'elles sont mesurées in situ.
• DSTU ISO 340:2004. Bandes transporteuses textiles pour l'exploitation minière. Caractéristiques d'inflammabilité et de glissement (ISO 340:2004, IDT).
• Recommandations du fabricant ABB pour les ensembles de roulements de la série 3HNP00789-1.
• Manuels d'analyse vibratoire et de thermographie de SKF et FLIR Systems.