Le concasseur à mâchoires est l’un des équipements les plus essentiels dans les industries minières, de la construction, des carrières et du recyclage. Au cœur de cette puissante machine se trouve un composant essentiel qui détermine directement les performances de concassage : la plaque à mâchoires. Ces composants en acier remplaçables et résistants à l'usure constituent les principales surfaces de concassage où les matières premières sont comprimées, fracturées et transformées en agrégats utilisables.
Comprendre les plaques à mâchoires est fondamental pour maximiser l'efficacité du concasseur, prolonger la durée de vie de l'équipement et optimiser les coûts d'exploitation. Ce guide complet explore tout ce que vous devez savoir sur les plaques à mâchoires des concasseurs à mâchoires, de leurs fonctions mécaniques aux stratégies de maintenance avancées.
Que sont les plaques à mâchoires d'un concasseur à mâchoires ?
Les plaques à mâchoires sont des composants en acier remplaçables et résistants à l'usure qui constituent les principales surfaces de concassage d'un concasseur à mâchoires. Deux plaques à mâchoires travaillent ensemble dans la chambre de concassage : l'une reste stationnaire (plaque à mâchoires fixe), tandis que l'autre se déplace d'avant en arrière dans un mouvement alternatif (plaque à mâchoires mobile).
Caractéristiques clés :
Conception remplaçable : contrairement au châssis du concasseur, les plaques à mâchoires sont conçues pour être facilement remplacées en cas d'usure, protégeant ainsi l'intégrité structurelle de la machine.
Composants à haute usure : conçus pour absorber tous les impacts directs et l'abrasion dus au processus de concassage
Variations de surfaces de matériaux : disponibles avec des surfaces plates, dentées ou ondulées en fonction des exigences de l'application
Assemblage boulonné/serré : solidement fixé à la structure de la mâchoire pour un fonctionnement sûr et fiable
Le génie de la conception des plaques à mâchoires réside dans leur nature sacrificielle : elles absorbent toutes les contraintes d'écrasement afin que les composants coûteux de la machine restent protégés.
Structure du concasseur à mâchoires et rôle des plaques à mâchoires
Pour bien comprendre les plaques à mâchoires, il est important de reconnaître leur place dans l'ensemble complet du concasseur à mâchoires :
Principaux composants :
Châssis principal : l'épine dorsale structurelle supportant tous les composants internes et résistant à la pression d'écrasement
Plaque à mâchoire fixe : boulonnée verticalement à l'avant du cadre, utilisant de l'acier au manganèse ondulé pour saisir et écraser le matériau
Plaque à mâchoire mobile : fixée à la mâchoire pivotante, se déplaçant en mouvement alternatif contre la plaque fixe
Arbre excentrique : convertit la rotation du moteur en mouvement alternatif de la mâchoire
Pitman : transfère le mouvement de l'arbre excentrique à la mâchoire mobile
Plaques à bascule : composants de sécurité qui absorbent les forces de surcharge
Volant d'inertie : stocke l'énergie pour maintenir une action d'écrasement constante
Roulements : supportent l'arbre excentrique et la mâchoire pivotante
Les plaques à mâchoires fonctionnent au sein de ce système intégré, convertissant le mouvement mécanique en une puissante force d'écrasement.
Comment fonctionnent les plaques à mâchoires : le cycle de concassage
L'action d'écrasement se déroule en trois phases distinctes, chacune étant essentielle à la compréhension des performances de la plaque à mâchoires :
Étape d'alimentation
Le matériau entre dans la chambre de concassage depuis la trémie supérieure. La distance entre les plaques à mâchoires est maximale, ce qui permet aux roches et aux morceaux de minerai surdimensionnés de tomber librement dans la cavité de concassage. La taille de l’ouverture d’alimentation détermine directement la taille maximale du matériau pouvant être traité.
Étape de compression
L'arbre excentrique entraîne le pitman vers le haut, poussant les plaques à bascule vers l'extérieur. Ce mouvement force la plaque à mâchoire mobile vers la plaque fixe avec une force énorme. Le matériau emprisonné entre les deux plaques subit :
Forces de compression : presser le matériau entre les mâchoires
Forces de flexion : lorsque le matériau se plie contre les surfaces des mâchoires
Forces de division : fracturation le long des points faibles naturels
Le mouvement au sommet de la chambre de concassage est elliptique avec un mouvement maximal de la mâchoire, tandis que la zone de décharge subit un mouvement minimal. Cette conception garantit un broyage progressif : les gros morceaux se brisent en fragments plus petits au fur et à mesure de leur déplacement vers le bas.
Étape de décharge
Lorsque le pitman termine son cycle et commence à descendre, les plaques à bascule se détendent et la plaque à mâchoire mobile revient à sa position d'origine. Le matériau broyé tombe par l'ouverture de déchargement située en bas, où il sort sur des convoyeurs pour un traitement ultérieur ou un criblage.
Ce cycle continu se répète des centaines de fois par minute, transformant de grands volumes de matériaux en tailles plus petites et plus faciles à gérer.
Le mouvement complexe des plaques de mâchoire
Le mouvement des plaques de mâchoire est plus complexe qu’un simple mouvement de va-et-vient :
Mouvement elliptique au niveau de l'ouverture d'alimentation : La mâchoire mobile présente un mouvement elliptique au sommet de la chambre de concassage, créant un mouvement maximal de la mâchoire et facilitant une meilleure préhension du matériau.
Mouvement en croissant à la décharge : à l'ouverture de décharge inférieure, le mouvement de la mâchoire prend la forme d'un mince croissant avec une inclinaison vers le haut, garantissant un flux de matériau fluide et empêchant le pontage.
Composants verticaux et horizontaux : à chaque point de la chambre de concassage, le mouvement de la mâchoire contient à la fois des composants verticaux (de haut en bas) et horizontaux (avant en arrière), créant une puissante action de bascule qui maximise l'efficacité du concassage.
Ce modèle de mouvement sophistiqué, souvent appelé « mouvement de bascule », est ce qui rend les concasseurs à mâchoires si efficaces pour le concassage primaire de matériaux durs et de grande taille.
Plaque à mâchoire fixe vs plaque à mâchoire mobile
Bien que les deux plaques se ressemblent, elles remplissent des fonctions distinctes :
Plaque de mâchoire fixe:
Reste stationnaire, boulonné au châssis du concasseur
Fournit la surface de référence contre laquelle le matériau est écrasé
Expérimente des modèles d’usure plus uniformes
Nécessite un remplacement moins fréquent que la plaque mobile dans certaines applications
Plaque de mâchoire mobile:
Attaché à la mâchoire pivotante et entraîné par le mécanisme excentrique
Effectue le mouvement d'écrasement actif
Expérimente des modèles d'usure variables (généralement plus rapides au sommet, plus lents à la décharge)
Plus sujet à une usure inégale en raison du mouvement de balancement complexe
Les deux plaques doivent fonctionner en harmonie pour obtenir des résultats de concassage optimaux.
Matériaux et performances des plaques à mâchoires
La sélection des matériaux est le facteur le plus critique en termes de performances et de longévité des plaques à mâchoires. Différents matériaux excellent dans différentes conditions de concassage.
Acier à haute teneur en manganèse (Mn13, Mn14, Mn18, Mn22)
Pourquoi l'acier à haute teneur en manganèse domine l'industrie :
L'acier à haute teneur en manganèse reste la norme industrielle pour les plaques à mâchoires en raison de sa propriété d'écrouissage exceptionnelle. Lorsqu'il est soumis à des charges d'impact, le matériau durcit sous contrainte, devenant progressivement plus dur au fur et à mesure de son utilisation. Cette caractéristique permet à l'acier au manganèse d'atteindre des niveaux de dureté de 350 à 450 HB lors d'opérations de concassage typiques, et peut même atteindre jusqu'à 500 HB sous une contrainte de concassage soutenue.
Qualités spécifiques pour différentes applications :
Mn13 : optimal pour le concassage de pierres tendres avec des forces d'impact inférieures
Mn14 : choix polyvalent pour les applications de concassage primaire
Mn18 : Excellent pour les matériaux de dureté moyenne et le traitement des pierres mixtes
Mn22 : qualité supérieure pour le concassage de roches difficiles, abrasives et dynamitées
Variantes de chrome (Mn14Cr2, Mn18Cr2, Mn22Cr2) : résistance à l'usure améliorée pour les matériaux extrêmement abrasifs et exigences de durée de vie prolongée
Avantages de l'acier à haute teneur en manganèse :
Résistance supérieure aux charges d’impact
Résistance exceptionnelle empêchant les fissures
Rentable pour la plupart des applications
Gain de résistance continu pendant le fonctionnement
Fiabilité éprouvée dans des milliers d'installations
Acier de manganèse moyen
En ajustant la teneur en manganèse et en introduisant des éléments d'alliage supplémentaires, les fabricants ont développé un acier au manganèse moyen qui offre une durée de vie environ 20 % plus longue que l'acier à haute teneur en manganèse standard, tout en maintenant des coûts similaires.
Fonte à haute teneur en chrome
La fonte à haute teneur en chrome offre une résistance à l'usure exceptionnelle, ce qui la rend idéale pour le broyage de matériaux hautement abrasifs comme l'asphalte recyclé, le granit altéré et les agrégats contaminés. Cependant, sa moindre ténacité peut conduire à des fissures sous de fortes charges d’impact.
Solution composite : De nombreux fabricants avancés utilisent désormais une approche composite, combinant de la fonte à haute teneur en chrome sur la surface à forte usure avec un support en acier à haute teneur en manganèse pour obtenir une résistance à l'usure supérieure tout en conservant une ténacité adéquate.
Plaques à mâchoires d'insertion TIC (carbure de tungstène)
Pour les conditions de fonctionnement extrêmes, les plaques à mâchoires à insert TIC représentent la solution haut de gamme. Ces plaques comportent une base en acier avec des inserts en carbure de tungstène stratégiquement positionnés aux points d'usure élevés.
Avantages en termes de performances :
Durée de vie 2 à 3 fois plus longue que l'acier au manganèse standard dans les applications hautement abrasives
Résistance supérieure à l’usure pour les opérations de recyclage avec des matériaux contaminés
Fréquence de remplacement réduite et temps d’arrêt associé
Coût total de possession inférieur malgré un investissement initial plus élevé
Bien que les plaques d'insertion TIC coûtent beaucoup plus cher au départ, leur durée de vie considérablement prolongée et leurs besoins de maintenance réduits les rendent économiquement attractives pour les applications exigeantes.
Critères de sélection pour le type de matériau
Choisissez le matériau de votre plaque à mâchoires en fonction de :
| Facteur | Meilleur matériau |
| Concassage primaire à fort impact | Acier à haute teneur en manganèse (Mn22) |
| Concassage primaire standard | Acier à haute teneur en manganèse (Mn14, Mn18) |
| Matériaux très abrasifs | Fonte à haute teneur en chrome + composite d'acier au manganèse |
| Opérations de recyclage | Acier au manganèse denté ou composite de chrome |
| Conditions d'usure extrêmes | Plaquettes TIC (carbure de tungstène) |
| Des opérations soucieuses de leur budget | Acier au manganèse standard (Mn13, Mn14) |
Profils de plaque à mâchoires et conceptions de surfaces
Au-delà de la composition des matériaux, le profil de surface des plaques à mâchoires est conçu pour des scénarios de concassage et des types de matériaux spécifiques.
Plaques à mâchoires lisses/plates
Caractéristiques : Surface lisse et ininterrompue, sans dents ni ondulations
Idéal pour :
Concassage primaire de roches tendres à moyennement dures
Applications nécessitant des plages de tailles de sortie spécifiques
Génération d'amendes minimales
Matériaux à tendance naturelle au fendillement (granit, calcaire)
Avantages :
Action d'écrasement constante
Production de fines réduite
Plus facile à nettoyer et à entretenir
Plaques à mâchoires dentées ou ondulées
Caractéristiques : Plusieurs dents ou motifs ondulés créant une surface de préhension agressive
Idéal pour :
Broyer des matériaux plus durs et plus résistants
Applications de recyclage (béton, asphalte)
Matériaux susceptibles de glisser entre les plaques lisses
Opérations de concassage secondaire
Applications où l'élimination des fines est nécessaire
Avantages :
Adhérence supérieure sur les matériaux glissants
Meilleur contrôle de la forme des particules
Rebond réduit du matériau
Efficacité de concassage améliorée sur les matériaux durs
Plaques de mâchoire robustes
Caractéristiques : Construction nettement plus épaisse et plus solide que les plaques standards
Idéal pour :
Exigences de durée de vie prolongée
Des volumes de production ultra élevés
Traitement de matériaux exceptionnellement durs ou abrasifs
Réduction des coûts à long terme grâce à une réduction des remplacements
Indicateurs de performance critiques : modèles d’usure et détection
Comprendre les modèles d'usure permet de prévoir les besoins de remplacement et d'identifier les problèmes opérationnels :
Progression normale de l'usure
Dans des conditions de fonctionnement idéales, les plaques à mâchoires s’usent uniformément sur toute leur surface. L'usure commence généralement au sommet, là où le matériau entre en contact avec les plaques, et progresse vers le bas avec le temps. Les intervalles de remplacement normaux dépendent de :
Dureté et abrasivité du matériau
Cohérence de la taille des aliments
Vitesse et réglages du concasseur
Volume de matière traité
Signes avant-coureurs d’une usure excessive
Modèles d'usure inégaux : Si un côté s'use beaucoup plus rapidement que l'autre, examinez les systèmes de distribution d'aliments et l'alignement des mâchoires.
Usure horizontale (zones plates) : indique que les plaques à mâchoires frottent contre le matériau plutôt que de l'écraser, ce qui réduit considérablement l'efficacité.
Rainures verticales : les rainures profondes créent des concentrations de contraintes pouvant entraîner des fissures et une défaillance catastrophique.
Accumulation de matériaux : Les matériaux écrasés qui s'accumulent sur les plaques de mâchoire signalent une perte de capacité de préhension et un besoin imminent de remplacement.
Rendement réduit du broyeur : lorsque le débit diminue sans modification de la taille de l'alimentation ou des paramètres du broyeur, l'usure des plaques à mâchoires en est généralement la cause.
Augmentation des vibrations et du bruit : des sons et des vibrations inhabituels indiquent souvent des plaques de mâchoire usées ou inégalement usées.
Lignes directrices de remplacement
Les meilleures pratiques de l’industrie suggèrent :
Remplacer les plaques à mâchoires lorsque l'usure unilatérale dépasse 3 mm
Surveiller mensuellement la progression de l'usure à l'aide d'un pied à coulisse ou d'un télémètre laser
Remplacez à 30 % d'usure unilatérale si le remplacement n'est pas pratique (prévoyez un temps d'arrêt pratique)
Ne roulez jamais avec des plaques très usées car cela endommagerait les composants adjacents.
Stratégies de maintenance avancées pour prolonger la durée de vie des plaques à mâchoires
Optimiser la gestion des flux
Maintenir une taille d'alimentation appropriée :
Retirer les matériaux surdimensionnés avant l'entrée du concasseur
Utilisez des tamis vibrants pour éliminer les dimensions excessives.
Maintenir des débits d'alimentation constants pour éviter les fluctuations de pression
Contrôle de la distribution des aliments :
Garantit une répartition uniforme du matériau sur toute la largeur de la mâchoire
Des alimentations mal réparties provoquent une usure asymétrique, nécessitant un remplacement prématuré des plaques
Mettre en œuvre des améliorations dans la conception des trémies pour une distribution uniforme
Réglage précis des paramètres
Réglage côté fermé (CSS) :
Maintenir le CSS dans les spécifications du fabricant
Un CSS plus serré augmente la pression et l'usure de la plaque de mâchoire
Un CSS trop lâche réduit l’efficacité du broyage et augmente les fines
Lancer excentrique et vitesse :
Fonctionne au régime recommandé par le fabricant
Une vitesse excessive accélère l’usure et augmente la consommation d’énergie
Une vitesse insuffisante réduit la production et augmente les temps de cycle
Programme de lubrification complet
Avantages stratégiques de la lubrification :
Minimise la friction entre les composants mobiles
Réduit la génération de chaleur (un accélérateur d’usure majeur)
Prolonge la durée de vie des roulements et de l'arbre excentrique
Meilleures pratiques :
Suivez précisément le programme de lubrification du fabricant
Utilisez uniquement les types et qualités de lubrifiants recommandés
Surveiller les niveaux de lubrification en permanence
Vérifiez régulièrement la température des roulements (une chaleur excessive indique une lubrification inadéquate)
Inspection et surveillance proactives
Inspections hebdomadaires :
Vérification visuelle des boulons desserrés sur les mâchoires, les joues et le cadre
Vérifier les niveaux d'huile/graisse appropriés dans toutes les stations de lubrification
Écoutez les sons inhabituels pendant le fonctionnement
Vérifier les fuites de matériaux provenant de zones inappropriées
Inspection détaillée mensuelle :
Mesurez l'épaisseur de la plaque de mâchoire en plusieurs points pour suivre la progression de l'usure.
Inspecter les fissures à l’aide d’une inspection visuelle ou d’un test par ultrasons
Vérifier l'intégrité de la plaque à bascule
Vérifier l'alignement de l'arbre excentrique
Évaluation globale trimestrielle :
Analyse complète des vibrations du système
Documentation haute résolution des modèles d'usure
Évaluation de la distribution du matériel
Inspection complète des roulements et des arbres
Planification stratégique de la maintenance
Avantages des temps d'arrêt planifiés :
Planifiez le remplacement de la plaque de mâchoire pendant les temps d'arrêt pratiques
Combinez plusieurs tâches de maintenance pour minimiser les perturbations
Conserver des plaques de rechange pour un remplacement d'urgence
Coordonner le remplacement avec les calendriers de production
Maintenance basée sur les conditions :
Déployer des capteurs de vibrations pour une surveillance continue (alarme à > 5 mm/s RMS)
Utilisez des télémètres laser pour suivre en temps réel l’usure des plaques de mâchoire
Mettre en place des rappels de remplacement automatisés au seuil d'usure de 30 %
Collectez des données opérationnelles pour la maintenance prédictive
Résultats d'optimisation des performances dans le monde réel
Les entreprises mettant en œuvre des stratégies complètes d’optimisation des plaques de mâchoire rapportent des résultats impressionnants :
Résultats de l'étude de cas :
Augmentation de 22% de la capacité de production
18% de réduction de la consommation d'énergie
Extension de 50 % de la durée de vie de la plaque à mâchoires
Réduction significative des temps d'arrêt imprévus
Ces améliorations démontrent qu'une attention systématique portée à la sélection, au fonctionnement et à la maintenance des plaques à mâchoires offre des avantages commerciaux substantiels.
Erreurs opérationnelles courantes à éviter
Violations de la taille des aliments
Le problème : alimenter des matériaux surdimensionnés qui dépassent la capacité nominale du concasseur
L'impact : forces d'impact massives sur les plaques de mâchoire, provoquant une usure rapide ou une fracture
La solution : pré-tamisez le matériau pour éliminer les produits surdimensionnés ; mettre en œuvre des systèmes de scalpeurs
Lubrification inadéquate
Le problème : lubrification insuffisante ou peu fréquente des systèmes de roulements et d'excentriques
L'impact : augmentation de la friction et de la génération de chaleur, usure accélérée des composants
La solution : suivez les programmes de lubrification du fabricant ; utiliser les bons types de lubrifiants
Ignorer la surveillance de l'usure
Le problème : fonctionner avec des plaques de mâchoire très usées
L'impact : Dommages au cadre, à l'arbre excentrique et aux roulements ; risque de défaillance catastrophique
La solution : mettre en œuvre une surveillance systématique de l'usure et un remplacement proactif
Mauvaise distribution du matériel
Le problème : alimentation inégale sur toute la largeur de la mâchoire
L'impact : usure asymétrique nécessitant un remplacement fréquent
La solution : améliorer la conception des trémies ; inspecter et entretenir le système d'alimentation
Fonctionnement en dehors des spécifications
Le problème : fonctionner à des vitesses excessives ou avec des réglages côté fermé plus serrés que ceux recommandés.
L’impact : usure accélérée et consommation d’énergie excessive
La solution : respecter strictement les spécifications du fabricant
Analyse coûts-avantages : investissement stratégique dans des plaques à mâchoires de qualité
Alors que les plaques à mâchoires haut de gamme coûtent plus cher au départ, une analyse complète des coûts favorise un investissement de qualité :
Comparaison du coût total de possession :
Pour un grand concasseur à mâchoires traitant 500 tonnes/jour de granit pendant 250 jours de fonctionnement par an :
Plaques d'acier au manganèse standard : coût initial inférieur, fréquence de remplacement plus élevée, plus de temps d'arrêt
Plaques d'acier au manganèse de qualité supérieure : coût initial modéré, fréquence de remplacement équilibrée, temps d'arrêt standard
Plaques d'insertion TIC : coût initial le plus élevé, fréquence de remplacement la plus faible, temps d'arrêt minimal
Sur une période d'exploitation de 5 ans, le coût total de possession (y compris les pièces de rechange, les temps d'arrêt et la perte de production) favorise généralement l'option de qualité supérieure de 15 à 25 %.
Conclusion
Les plaques à mâchoires des concasseurs à mâchoires sont bien plus que de simples pièces d'usure : elles représentent l'interface essentielle entre votre matière première et vos objectifs de production. Leur sélection, leur fonctionnement et leur entretien appropriés déterminent directement l'efficacité, la fiabilité et la rentabilité de votre concasseur.
Les principaux plats à retenir:
Le matériau est important : sélectionnez le matériau de la plaque à mâchoires en fonction de votre type de matériau spécifique et de vos conditions de fonctionnement : acier à haute teneur en manganèse pour les applications dominées par les chocs, composites pour les matériaux abrasifs, inserts TIC pour les conditions extrêmes.
La prévention est économique : la maintenance et la surveillance proactives coûtent bien moins cher que les réparations d'urgence et les temps d'arrêt imprévus.
Approche globale : le succès nécessite une attention systématique à la gestion de l'alimentation, à l'optimisation des paramètres, à la lubrification, à l'inspection et à la planification de la maintenance.
Surveillance des performances : déployez des technologies de surveillance modernes pour suivre les modèles d'usure et planifier le remplacement à des moments optimaux.
Excellence opérationnelle : le strict respect des spécifications du fabricant en matière de taille d'alimentation, de vitesse et de réglages du côté fermé garantit une durée de vie maximale des composants
En mettant en œuvre ces stratégies et en reconnaissant les plaques à mâchoires comme la base de l'efficacité du concassage, les opérations peuvent réaliser des améliorations significatives en termes de productivité, de fiabilité et de rentabilité nette. L'investissement dans la compréhension et l'optimisation des plaques à mâchoires porte ses fruits tout au long de la durée de vie opérationnelle de votre concasseur.
Cochez Parler
English
بالعربية
Deutsch
Français
Bahasa Indonesia
Italiano
日本語
қазақ
한국어
Bahasa Malay
Монгол
Nederlands
Język polski
Português
Русский язык
Español
ภาษาไทย
Türkçe