Les exigences élevées des systèmes d'entraînement hors route

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Les fabricants de moteurs et de freins sont soumis à une pression accrue pour fournir des composants hors route présentant des avantages en termes d'efficacité énergétique et de durabilité. Cette transition commence dès la phase de conception, lorsque les ingénieurs optimisent des domaines tels que le bruit, les vibrations et la rudesse (NVH), ainsi que le confort, la sécurité et la santé. Les solutions suivantes pour les véhicules hors route, la construction et l'exploitation minière laissent entrevoir la transition vers le tout électrique qui s'opère dans chaque secteur.

L'industrie des véhicules hors route traverse actuellement une période de transition importante. Le voyage a commencé il y a environ 10 à 12 ans, lorsque l'industrie des chariots élévateurs à fourche a commencé à passer des moteurs à combustion interne aux entraînements électriques. Aujourd'hui, les engins de chantier, et plus précisément les engins de chantier compacts, ont également entamé une conversion transformatrice vers les entraînements électriques.

Les ingénieurs d'application de Warner Electric travaillent régulièrement avec les équipementiers du groupe motopropulseur de niveau 1 ainsi qu'avec les équipes d'ingénieurs des principaux fabricants d'équipements de construction afin de développer des solutions de freinage compactes et efficaces sur le plan énergétique.

Comme pour l'industrie automobile, les réglementations nationales et municipales en matière d'émissions deviennent rapidement plus restrictives pour les véhicules et équipements hors route. Dans certaines régions, l'utilisation d'équipements fonctionnant au gaz a déjà été complètement interdite. Certains analystes estiment que d'ici 2030, 50 % du marché des équipements de construction seront électriques.

Face à la prise de conscience environnementale, les fabricants d'engins de chantier ont commencé à réagir en proposant des équipements électriques qui répondent aux diverses réglementations en matière d'émissions. Cependant, ils sont également poussés par les politiques environnementales volontaires adoptées par les entrepreneurs de construction et les grandes sociétés de location de matériel. Cette nouvelle génération d'équipements beaucoup plus silencieux n'est pas seulement respectueuse de l'environnement, elle offre également un confort accru à l'opérateur, ainsi que des avantages en termes de santé et de sécurité.

Warner Electric propose des solutions de freinage innovantes conçues pour réduire la consommation d'énergie sur une grande variété d'équipements de construction alimentés par batterie, y compris les moteurs d'orientation et de chenilles sur les excavateurs, les moteurs de roues et de chenilles sur les chargeurs compacts sur chenilles, les skid steers, les excavateurs sur roues, les dumpers compacts et les plates-formes élévatrices mobiles de personnes (MEWP).

Les ingénieurs d'application très expérimentés de Warner Electric travaillent régulièrement avec les équipementiers de transmission de niveau 1 ainsi qu'avec les équipes d'ingénieurs des principaux fabricants d'équipement de construction afin de développer des solutions de freinage compactes et éconergétiques pour répondre aux besoins de chaque véhicule, qu'il s'agisse d'une conception entièrement nouvelle ou de la conversion électrique d'un équipement existant.

"Beaucoup d'utilisateurs sont confrontés à des problèmes d'adhérence des matériaux de friction, et nous avons été en mesure de résoudre ce problème de longue date et de le combiner avec un coefficient de friction élevé. De nombreux dispositifs de retour d'information sur le terrain pour mesurer l'usure ou détecter l'état du frein ne sont pas fiables", a déclaré Mourade Vaneeckhoutte, directeur des ventes mondiales d'Altra Industrial Motion.

Le processus de conception commence généralement par l'une des solutions de freinage existantes de Warner, notamment les gammes PK et CBTB. Une fois sélectionnée, la personnalisation de l'unité commence, y compris l'indice IP, les câbles de déblocage manuel, les connecteurs, les capteurs et le matériau de friction. Le résultat est un produit "prêt à l'emploi" que l'équipementier peut facilement intégrer dans une chaîne cinématique.

l'approche "plug and play" est extrêmement importante car elle rend l'intégration de notre solution de freinage dans la machine OE ou la chaîne cinématique Tier 1 beaucoup plus facile, rapide et efficace, le temps d'assemblage est réduit et, par conséquent, aide l'OEM ou le Tier 1 à réduire les coûts", a déclaré M. Vaneeckhoutte.

Les avantages de cette gamme compétitive sur le plan des coûts sont les suivants : conception monobloc facilitant l'assemblage, faible consommation d'énergie, durée de vie plus longue de la batterie et réduction globale des coûts de maintenance. Ces freins sont fermés pour résister aux environnements extérieurs difficiles. Des modèles IP67 sont disponibles pour répondre aux exigences des applications de lavage.

Le frein PK-Low Noise Design, lancé récemment, est doté d'un système d'amortissement unique en instance de brevet qui réduit considérablement le bruit de fonctionnement (engagement) à moins de 70 db. Le nouveau frein a été développé pour des applications où des niveaux de bruit élevés peuvent être gênants, comme les commandes d'orientation sous la cabine des mini-pelles.

Les freins d'essieu électromagnétiques de la famille CBTB sont spécialement conçus pour être utilisés sur des véhicules à double entraînement alimentés par batterie et d'une capacité allant généralement jusqu'à huit tonnes (17 900 livres). Ces freins avancés à grande vitesse et à couple élevé offrent une fonctionnalité fiable de freinage d'urgence et de stationnement et permettent d'augmenter la vitesse maximale du véhicule et d'améliorer la productivité.

Le matériau de friction sec antiadhésif W134, conçu et fabriqué en interne, est disponible sur les modèles PK et CBTB pour répondre aux exigences accrues en matière de freinage à grande capacité et à très grande vitesse. La vitesse linéaire du matériau de friction détermine la limite de vitesse, certains freins et certaines tailles ont été testés fonctionnellement à des vitesses de 12 000 tr/min.

En plus des freins de maintien, les freins Magna-Shear sont idéaux pour les applications minières où le moteur est arrêté, ou inversé, à chaque cycle, comme les chargeurs/déchargeurs, les convoyeurs, les dispositifs de repérage et de déversement des wagons, les wagons à bascule terrestres et internes, les échantillonneurs rotatifs de charbon, et bien plus encore.

Ces freins moteurs éprouvés sont disponibles pour une large gamme d'applications. Les couples de serrage des ressorts vont de 3 à 1 250 pieds-livres. Les freins moteurs MagnaShear peuvent être dimensionnés à la valeur de couple correcte indépendamment de la taille du châssis du moteur ou de sa puissance en changeant la combinaison des ressorts et des disques de friction.

Les freins moteurs MagnaShear totalement fermés sont imperméables à l'humidité, à la saleté et à la poussière qui sont courantes dans les applications minières, ainsi que dans les usines de blocs de béton, la fabrication de bardeaux d'asphalte, la manutention de matériaux en vrac, la fabrication de produits forestiers, et bien d'autres encore.

Les produits et solutions récemment présentés par Hägglunds au salon Minexchange 2023 exploitent les caractéristiques uniques de la technologie d'entraînement direct hydraulique - transmission de la puissance directement à l'arbre d'entraînement avec un couple complet à partir d'une vitesse nulle et protection contre les charges de choc - pour maximiser l'efficacité et le temps de fonctionnement des convoyeurs, alimentateurs, concasseurs, tambours, récupérateurs de roues à godets, fours et bien plus encore.

Contrôle du couple : Les entraînements directs à faible vitesse et à couple élevé peuvent fournir un couple complet dès l'arrêt, sans restriction de temps. Les entraînements directs hydrauliques Hägglunds peuvent fonctionner en continu sur toute leur plage de puissance jusqu'à leur couple nominal, de zéro à la vitesse maximale.

Démarrage-arrêt-inversion : Les entraînements hydrauliques directs de Hägglunds réagissent très rapidement en raison de leur très faible moment d'inertie. Ils peuvent passer automatiquement du mode marche au mode freinage, et le sens de rotation peut être modifié rapidement en changeant le sens du flux d'huile.

Résistance aux chocs : Les chocs peuvent endommager les équipements critiques et entraîner d'importants temps d'arrêt non planifiés. Les moteurs à entraînement direct appliquant la puissance directement au cœur des convoyeurs, des concasseurs et des alimentateurs, l'entraînement direct offre une solution sans jeu mécanique et avec un faible moment d'inertie, de sorte qu'il peut facilement résister aux vibrations, aux chocs externes et aux changements de direction de la charge.

Entraînement hydraulique direct Fusion : Lancé en 2022, le système Fusion de Hägglunds a été récompensé à deux reprises par l'industrie. Le Fusion est un système d'entraînement unique qui place tout sur le bras de couple, depuis le moteur hydraulique et les pompes jusqu'à l'armoire qui les abrite, ce qui permet d'obtenir un couple élevé et une fiabilité totale à partir d'une seule unité - dans un encombrement qui était impensable jusqu'à présent.

Moteur hydraulique Atom : Combinant la bonne taille et les performances de Hägglunds, il est parfaitement adapté aux applications minières qui nécessitent à la fois une taille compacte et une densité de puissance élevée. Avec un couple maximal de 13,6 kNm et un couple spécifique de 40 Nm/bar, le moteur hydraulique Atom de Hägglunds peut fournir une puissance maximale de 394 kW, dépassant ainsi les autres moteurs de sa catégorie.

Moteurs à entraînement direct CB : Solides et robustes, avec une large gamme de tailles et de cylindrées, les moteurs CB de Hägglunds constituent la solution idéale pour de nombreuses applications lourdes, telles que les déchiqueteuses, les alimentateurs et les broyeurs à cylindres. Il combine des conceptions peu encombrantes avec une large gamme de tailles et de déplacements.

Moteurs Rineer : Les moteurs Rineer de Bosch Rexroth offrent la densité de puissance la plus élevée avec un couple maximal, ainsi que la robustesse, même dans les conditions climatiques les plus défavorables et les charges de saleté les plus élevées. Les moteurs Rineer sont fréquemment utilisés dans les secteurs de l'exploitation minière et de la construction, pour des applications de forage et de treuillage.

Développée pour les applications de télescopiques pouvant soulever jusqu'à 12 000 livres, la nouvelle chaîne cinématique de Dana est équipée d'une boîte de vitesses compacte Spicer 312 pour les moteurs hydrostatiques de grande puissance. Cette nouvelle boîte de vitesses hydrostatique fonctionne comme une transmission à variation continue sans interruption de couple et offre des performances accrues avec des mouvements précis à faible vitesse, une consommation de carburant réduite et un frein de stationnement hydraulique intégré à déclenchement par ressort.

La transmission est conçue pour être couplée aux essieux Spicer 222 avant et arrière, qui ont fait leurs preuves et qui sont dotés d'un différentiel à glissement limité et de freins sans entretien. L'ensemble de la chaîne cinématique est optimisé en termes d'efficacité, de bruit, de vibrations et de dureté.

"Dana possède plus de 40 ans d'expertise dans la conception et la mise en œuvre de solutions de transmission hydrostatique pour diverses applications sur le marché des véhicules hors route", a déclaré Jeroen Decleer, vice-président senior de Dana Off-Highway Drive and Motion Systems. "Notre nouvelle transmission hydrostatique offre aux opérateurs une solution facile à utiliser, avec des performances et une efficacité accrues à faible vitesse. Elle est donc parfaitement adaptée au marché nord-américain des chariots télescopiques et son approche modulaire offre aux clients la flexibilité nécessaire pour passer à une solution sans émissions."

Afin de soutenir la transition de l'industrie vers des véhicules à zéro émission, Dana a optimisé les essieux et le système de transmission pour l'efficacité afin de prendre en charge une variété d'architectures, permettant aux clients de conserver la même solution de transmission tout en choisissant de mettre en œuvre une boîte de dérivation hydrostatique ou une conception à entraînement électrique.

Qu'il s'agisse d'une boîte de vitesses à une ou deux vitesses, d'un changement de vitesse à la volée ou d'une transmission powersplit, Dana propose une gamme complète de transmissions hydrostatiques qui permettent aux clients de tirer parti de la meilleure solution pour répondre aux exigences spécifiques du cycle de travail de leur véhicule.