Soutenance mémoire
Le développement prodigieux de l’exploitation à découverte notamment du lignite, nécessite la recherche de nouvelle solution au transport des matières premières (abattues). Par le passé, l’exploitation à découverte a été étroitement liée au transport par rails et par camions qui à l’époque donnait des résultats techniques et économiques suffisants grâce au perfectionnement continu du parc des voitures et de l’organisation du travail.
Le mode d’acheminement intermittent (brouettage) par rails ou camions n’a pu résister longtemps à la forte pression tendant à l’augmentation considérable du volume des exploitations, notamment lorsque la mise en œuvre d’un puissant matériel d’abattage et surtout de roue pelle impose obligatoirement la modification du mode d’évacuation du produit. Comme moyen complémentaire de mécanisation idéale s’est révélée la bande transporteuse en caoutchouc qui est à même de devenir partenaire équivalent d’un très puissant excavateur à roue pelle tant par son mode de travail (évacuation continu de l’abattage) que par la possibilité d’atteindre la plus haute capacité désirée. Ceci prouve également le fait qu’au transport par brouettage (rails – camions) le matériel d’abattage fonctionnant sans relâche n’était exploité qu’à 50% au maximum [1]. L’introduction des bandes transporteuses a permis de relever l’exploitation du matériel d’abattage d’environ 80 à 85% du débit théorique.
Problématique de l’utilisation des convoyeurs à bande
Historique
Après la découverte par Michelin de procédés de fabrication permettant l’adhérence totale d’un mélange caoutchouc sur l’acier, la bande transporteuse s’est révélée comme moyen de mécanisation idéale qui est à même de devenir partenaire équivalent à de très puissants engins d’abattage par son mode d’évacuation continu du produit et sa possibilité d’assurer des débits importants. La première apparition des transporteurs à bande date de 1795 avec une bande en cuir et de là on peut citer le transporteur de sable de l’ingénieur Russe Lapotine (en 1860) mis en service dans l’exploitation des gisements alluviaux d’or en Sibérie, à partir de cette époque leur champ d’application n’avait pas cessé de s’étendre jusqu’à ce que Goodyear leur donne un nouvel élan avec la production de la première courroie à cordes métalliques et dès 1950 l’équipement des mines de lignite de l’Allemagne leur offrit un domaine d’application plus large [2].
L’année 1970 marque le début d’une nouvelle étape avec la réalisation du plus grand transporteur en un seul tronçon de 13,172km installé en Nouvelle Calédonie avec une capacité de transport de 1000 t/h suivi un peu plus tard d’un ensemble de 96km en onze tronçons (Sahara Occidentale) dont le plus long est de 11,6km. Ainsi que les convoyeurs à bande de l’usine sidérurgique MITTAL STEEL Annaba qui possède un réseau de 281 transporteurs à bande totalisant une distance de plus de soixante kilomètres. En 1980 un nouveau pas a été franchi tant au plan de la puissance, de la longueur, qu’à celui de la flexibilité avec le lancement du projet d’équipement de la descenderie de la mine de charbon de Selby (Angleterre) d’un tronçon de 14,930km, d’une puissance maximale pour une tête motrice à tambour unique de 14000ch et une dénivelée de’930m [2, 3, 4].
Actuellement les convoyeurs à bande sont considérés comme un moyen essentiel du transport continu dans les entreprises minières et industrielles, le taux de convoyeurisation [5] ne cesse d’augmenter actuellement, en 1960 celuici était inférieur à 5% pour les transports à ciel ouvert, comme c’était le cas de L’Allemagne qui réalisait 1 % du transport de terre de découverture, alors qu’en 1990 il passe directement à 30%. L’Allemagne, la Tchéquie, la slovaquie et la Pologne réalisent le déplacement de 50% de tout le volume de roche par convoyeurs et la situation est analogue aux USA, l’ex URSS, et la France [6].
Pour l’année 1980, à lui seul l’ex URSS a évacué 200 MI’ de roches tendres par l’intermédiaire d’une chaîne de convoyeurs de 10 kilomètres répartie sur vingt et une carrières et une chaîne de 3000 kilomètres dans des mines souterraines [7] et pour illustrer d’une façon générale l’utilisation des convoyeurs à bande dans le monde et les performances réalisées, on dresse le tableau (1) publié par Michel LEQUIME et Edmond BARIQUAND dans lequel les auteurs considèrent seulement les transporteurs de grand franchissement rectilignes ou curvilignes.
D’ après cette sélection (tableau (1) on voit que malgré les limites établies au préalable, la présence des convoyeurs à bande dans les mines et les carrières et l’industrie à travers le monde est très importante et joue un rôle considérable dans le transport et l’évacuation des matières premières. Les variétés des matières transportées, des climats, des reliefs qui changent beaucoup d’un pays à un autre fait des convoyeurs un moyen de transport dont on ne peut pas s’en passer actuellement et prouvent aussi son aptitude aux conditions d’exploitation diverses. Les paramètres essentiels de ces installations varient dans les limites très larges comme c’est le cas de la puissance qui passe de 400 à 14000ch, de la dénivelée qui varie entre -557 et + 1000m, de la distance de transport qui va jusqu’ ‘à 15000 m, …
Statistiques des défaillances sur les convoyeurs à bandes
Le site idéal pour l’étude du comportement des bandes transporteuses reste à notre avis le complexe sidérurgique Mittal Steel Compagny El Hadjar qui possède un réseau de bandes transporteuses réparti sur la plupart des unités et formant une longueur de 60km.
Des différentes missions, nous avons pu recueillir des informations sur la fréquence des déchirures de bandes en différents ateliers (voir tableau 3 et4). Le volume horaire cumulé des arrêts de travail nous laisse déduire que la déchirure des bandes reste et de loin la cause essentielle des arrêts affectant la production au niveau du complexe et représente des défaillances tels que, réparation des bandes, jonction), barrettes, rouleaux, centrage et autre…
Analyse structurale et constructive des transporteurs à bande
L’envergure qu’a pris le développement rend la situation de plus en plus exigeante pour les transporteurs à bande, que ce soit sur le plan de la puissance, que sur celui de la construction. C’est la raison pour laquelle les efforts se multiplient pour la mise en place de convoyeurs plus puissants ayant des constructions beaucoup plus compétitives. L’amélioration des constructions des convoyeurs à bande se concentre essentiellement, sur les châssis de ces engins. Car effectivement ce dernier englobe l’ensemble du convoyeur, exclu l’organe porteur. Généralement, on construit des châssis mécano soudés, ou boulonnés, avec des supports de bande rigides ou souples. Les châssis des convoyeurs sont soumis à des vibrations qui ont tendance à modifier leur capacité de résistance. Il y a des vibrations causées par l’ensemble moto réducteur et tambour moteur. Ce sont des vibrations propres au système moteur, auxquelles s’ajoutent celles beaucoup plus importantes en amplitude de certains tambours constitués de lames parallèles à l’axe de rotation, engendrant des sautillements de la bande [9], [10], [11]. L’absence d’homogénéité de la granulométrie favorise la création des vibrations dues aux chocs des gros blocs qui heurtent au passage les rouleaux de supports de bande [12]. Outre le phénomène de vibration, les châssis doivent résister aux différents efforts caractérisés par le poids de la bande et de la charge à déplacer, en plus ils doivent avoir une résistance suffisante aux efforts de contacts dus aux chocs latéraux d’autres engins avec le convoyeur. Ce phénomène s’accentue lorsque les convoyeurs sont utilisés en combinaison avec d’autres moyens d’exploitations.
|
Table des matières
Introduction Générale
Introduction
Chapitre1 : Problématique de l’utilisation des convoyeurs à bande
I.1 Historique
I.2 Statistiques des défaillances sur les convoyeurs à bande
I.3 Analyse structurale et constructive des transporteurs à bande
I.4 Causes de la rupture de la bande
I.5 Résistance aux mouvements d’un transporteur à bande
I.5.1 Introduction
I.5.2 Résistances principales FH
I.5.3 Résistances secondaires FN
I.5.4 Résistance principales spéciales FS1
I.5.5 Résistances secondaires spéciales FS2
I.5.6 Résistance due à l’inclinaison FSt
I.6 Conclusion
Chapitre2 : Transmission de la force de traction à la bande
II.1 Introduction
II.2 Les lois du frottement sec
II.2.1 Contact ponctuel
II.2.2 Loi de coulomb ou d’Amontons
II.3 Théorie de la transmission de l’effort de traction par tambour moteur
II.3.1 Analyse des réserves de la force de traction du convoyeur
II.4 Conclusion
Chapitre 3 : Etude de la dynamique des convoyeurs à bande
III.1 Introduction
III.2 Correction de l’élasticité de la bande
III.2.1 Types de bande
III.2.2 Influence du type de tendeur sur le démarrage
III.3 Calcul des tensions sur les bandes pendant les processus transitoires
III.3.1 Régime de démarrage
III.3.2 Régime de freinage
III.3.3 Transmission de la charge par deux tambours moteurs
III.4 Modélisation et simulation du processus de démarrage
III.4.1 Introduction
III.4.2 Description du banc d’essai
• Modélisation dynamique
• Simulation numérique
• Résultats de simulation
III.5 Conclusion
Chapitre 4 : Approche de la maintenance du convoyeur à bande
IV.1 Introduction
IV.2 Notion de fiabilité
IV.3 La maintenabilité et la maintenance
IV.3.1 Les critères de maintenabilité
IV.3.2 Définition de la maintenance
IV.3.3 Relation entre la maintenance et la fiabilité
IV.3.4 Les taches associées à la maintenance
IV.4 Les conditions de réussite d’un programme de gestion de la maintenance
IV.4.1 Les niveaux de maintenance
IV.4.2 Le système de gestion de la maintenance
IV.4.3 Organisation de la maintenance du convoyeur à bande
a) Loi ABC
b) L’analyse ABC
c) Méthodologie de travail
d) Application de la loi ABC pour le convoyeur à bande
e) Interprétation des courbes
IV.5 Calcul de la fiabilité du convoyeur à bande
a) Les moyens des temps de bon fonctionnement MTBF
b) La durée moyenne d’attente de la réparation du système
c) Fonction du taux de défaillance
d) Fonction du taux de réparation
e) Fiabilité
f) Application sur le convoyeur à bande
IV.6 Conclusion
Conclusion Générale
Annexe
Bibliographie
