Pourquoi les chenilles des finisseurs d'asphalte fonctionnent-elles dans des conditions que les autres systèmes d'entraînement final ne rencontrent pas ?
La chenille d'une excavatrice tourne à une vitesse de 25 à 44 tr/min au niveau du pignon. Une grue sur chenilles tourne à une vitesse de 2 à 5 tr/min. Un finisseur d'asphalte réducteur planétaire à chenilles Lors du pavage, la vitesse de rotation est de 0,1 à 0,8 tr/min, soit une vitesse si faible que chaque satellite effectue un tour complet toutes les 8 à 60 secondes. À cette vitesse, le film d'huile hydrodynamique entre le palier de l'axe du satellite et son rouleau atteint son épaisseur minimale. Les engrenages fonctionnent ainsi en régime proche du blocage, pendant des heures, sous charge.
Aucune autre machine chenillée ne réunit ces quatre conditions. Une grue sur chenilles fonctionne lentement mais reste froide et se déplace pendant quelques minutes, et non des heures. Un bulldozer, bien que chaud en raison de son effort, se déplace à une vitesse 20 à 40 fois supérieure à celle d'un finisseur. Le système de chenilles du finisseur d'asphalte se trouve à la croisée de ces quatre caractéristiques uniques : vitesse ultra-faible, chaleur ambiante extrême, durée d'utilisation soutenue et synchronisation précise – le tout simultanément, toute la journée, chaque jour de la saison.
Synchronisation de la vitesse — Pourquoi une incompatibilité 3% ruine le tapis
La table de pose de la machine à paver – la plaque chauffante qui lisse et compacte la couche d'asphalte – est tractée par deux bras. Son angle d'attaque s'ajuste automatiquement en fonction de la force de traction. Si le côté gauche tourne plus vite que le côté droit, la machine effectue un léger lacet, la géométrie de traction se modifie de façon asymétrique et la table de pose s'incline. Une différence de vitesse de 3% à une vitesse de pose de 3 m/min signifie qu'un côté avance de 5,4 mm de plus par minute, créant ainsi un gradient d'épaisseur continu sur toute la largeur de la couche. Sur une longueur de 500 mètres, ce gradient se traduit par un bombement visible qui dépasse les tolérances du test de rectitude.
Le réducteur planétaire d'entraînement de la chenille contribue à la synchronisation de la vitesse grâce à deux mécanismes : la constance du rapport d'engrenage (les entraînements gauche et droit doivent avoir des rapports identiques à 0,1% près) et l'uniformité du jeu (toute différence de jeu entre les deux entraînements produit une discontinuité de vitesse transitoire lors des changements de charge que la table de nivellement ne peut pas suivre).
Spécification des paires appariées : Les systèmes d'entraînement des chenilles de finisseur doivent être commandés par paires appariées : deux réducteurs fabriqués à partir du même lot d'engrenages, assemblés avec la même tolérance de jeu et testés à la même vitesse de sortie. Le remplacement d'un seul système d'entraînement par un modèle non apparié peut engendrer un déséquilibre de rapport ou de jeu, provoquant un défaut de qualité du tapis visible par l'inspecteur des routes mais invisible pour l'opérateur du finisseur.
Les entraînements de chenilles de finisseur sont spécifiés et livrés par paires appariées pour assurer la synchronisation de la vitesse dans la tolérance 2% requise pour la qualité de tapis de qualité routière.
Environnement thermique — Le pavage à proximité d'une couche d'asphalte à 150 degrés change tout en matière de lubrification
Le mélange d'asphalte contenu dans la trémie et sous la table de pose est acheminé à une température de 140 à 170 °C. La table de pose est chauffée électriquement ou au gaz à une température de 80 à 120 °C afin d'éviter que le mélange n'adhère. Les chenilles, montées de chaque côté de la machine, généralement à une distance de 0,5 à 1,5 mètre de la trémie et de la table de pose, absorbent la chaleur rayonnante et convective provenant de ces sources tout au long de la journée de travail.
| Source de chaleur | Température | Distance jusqu'à la piste d'entraînement | Impact sur le logement |
|---|---|---|---|
| Trémie à asphalte | 140 – 170 °C | 0,5 – 1,0 m | +15 à 25 °C d'élévation de température des logements |
| chape chauffante | 80 – 120 °C | 1,0 – 1,5 m | +5 à 10 °C d'élévation de température des logements |
| Tapis d'asphalte fraîchement posé | 120 – 150 °C | 0 m (des pistes y sont aménagées) | +20 – 35°C au niveau de la chaussure de piste |
| Ambiance estivale | 30 – 45°C | L'air ambiant | Ligne de base |
| Effet combiné | Le carter de transmission atteint 70 à 100 °C pendant le pavage estival, AVANT même l'ajout de la chaleur interne due au frottement des engrenages. | ||
À une vitesse de rotation du pignon de 0,1 à 0,8 tr/min, la transmission par chenilles génère très peu de chaleur par frottement interne — de l'ordre de 50 à 200 watts, contre 5 000 à 10 000 watts pour un bulldozer. Cependant, la chaleur rayonnante externe provenant de la trémie à asphalte et du tapis fraîchement posé porte la température du carter à 70-100 °C avant même que le frottement interne ne soit pris en compte. Par une journée d'été à 40 °C avec la trémie pleine, la température de l'huile de transmission peut atteindre 110 à 120 °C — approchant le seuil de défaillance de la viscosité pour une huile pour engrenages standard — uniquement en raison de l'absorption de chaleur externe et non du frottement interne des engrenages.
Avec une vitesse de pignon de 0,3 tr/min et un rapport de 100:1, les engrenages planétaires tournent à 30 tr/min, bien en deçà des 200 à 500 tr/min minimum nécessaires à la formation d'un film d'huile hydrodynamique complet sur les paliers des axes des planétaires. Ces paliers fonctionnent en régime de lubrification limite pendant toute la durée du pavage : contact métal sur métal via un mince film d'huile résiduelle. C'est la même condition que celle rencontrée par la chenille d'un bulldozer lors du patinage, à la différence que le finisseur fonctionne dans ce régime pendant 4 à 8 heures en continu, et non 30 à 90 secondes. L'utilisation d'une huile pour engrenages EP (extrême pression) est obligatoire.
Trois modes de fonctionnement — Pourquoi le système d'entraînement des finisseurs doit exceller simultanément à deux extrêmes
Contrairement aux machines à usage unique (un bulldozer ne fait que pousser, une foreuse ne fait que se déplacer), une machine à asphalte utilise ses chenilles selon trois modes distincts, chacun imposant des exigences différentes à la boîte de vitesses planétaire :
Vitesse ultra-lente, soutenue, durant plusieurs heures. Précision de la vitesse : ±2%. Les deux chenilles sont synchronisées. Conditions de roulement proches du calage. Chaleur externe due à l’asphalte. Ce mode définit les spécifications de la boîte de vitesses : le couple est modéré, mais les exigences en matière de contrôle de la vitesse, de température et de lubrification sont extrêmes.
La machine à paver s'arrête brièvement pendant que le camion-benne vide s'éloigne et qu'un camion plein recule dans la trémie. La machine à paver pousse ensuite le camion plein (15 à 25 tonnes) tout en reprenant simultanément sa vitesse de pavage. Ce démarrage par poussée génère le couple le plus élevé de la journée de pavage : force de démarrage, inertie du camion et résistance du pavage, le tout simultanément.
Déplacement du finisseur d'une voie de pavage à une autre ou retour à l'usine. Vitesse normale du véhicule chenillé, couple modéré, durée brève. Seul mode où la transmission par chenilles fonctionne dans des conditions de lubrification hydrodynamique normales, offrant un bref répit thermique et mécanique après le quasi-blocage prolongé du mode de pavage.
Trois modes de défaillance propres aux chenilles des finisseurs d'asphalte
La défaillance la plus fréquente, spécifique aux finisseurs, se produit à une vitesse de pignon de 0,1 à 0,8 tr/min. Les paliers à axes planétaires fonctionnent en régime de lubrification limite pendant 4 à 8 heures par jour de pavage, par contact métal-métal à travers un mince film d'additif EP. Après 500 à 1 000 heures de pavage, les surfaces des paliers présentent des micro-piqûres dues à l'accumulation de ce contact limite. Ces piqûres se transforment en écaillage, le jeu augmente et la synchronisation des vitesses gauche-droite se dégrade jusqu'à ce que la qualité du revêtement devienne inacceptable. Cette défaillance est invisible pour l'opérateur ; elle ne se manifeste que lors du contrôle de l'alignement par l'inspecteur des routes.
Le joint torique à double cône de la chenille d'un finisseur est soumis à des températures constantes de 70 à 100 °C à la surface du carter, non pas à cause du frottement des engrenages internes, mais à cause du rayonnement de la trémie d'enrobage et de la table de finition adjacentes. Les joints toriques standard en élastomère NBR, conçus pour une température maximale de 100 °C, fonctionnent en permanence à leur limite supérieure pendant toute la durée du cycle de pavage. Après deux ou trois saisons de pavage, le composé NBR durcit, se fissure et perd son élasticité. La pression de contact du joint diminue, l'huile commence à suinter le long des faces du joint et le niveau d'huile de la chenille baisse, ce qui peut passer inaperçu jusqu'à ce que le palier soit complètement à sec.
Si les chenilles d'entraînement gauche et droite ne sont pas remplacées par paire, la chenille la plus ancienne (présentant un jeu plus important dû à l'usure) aura une réponse de vitesse transitoire différente de la chenille la plus récente lors des variations de charge, notamment pendant le changement de camion, lorsque la machine passe de l'arrêt à la poussée, puis à la vitesse de pavage en 10 à 15 secondes. Ce décalage de vitesse induit par le jeu provoque un léger lacet qui modifie l'angle de la table de pavage de 0,1 à 0,3 degré. Sur une table de 3 mètres de large, une inclinaison de 0,2 degré engendre une pente de 10 mm, suffisante pour ne pas respecter les spécifications de densité routière.
Entraînements à chenilles Ever-Power coréens pour applications de finisseurs
Réducteur planétaire à chenilles pour finisseurs d'asphalte — Foire aux questions
Korea Ever-Power fournit des réducteurs planétaires pour la transmission des chenilles de finisseurs d'asphalte, appariés et certifiés sans jeu, de 8 000 à 35 000 Nm. Ils sont disponibles avec des bagues en bronze, des joints FKM haute température et une huile synthétique EP pour une qualité de revêtement routier optimale. Veuillez indiquer le modèle de votre finisseur pour obtenir une recommandation de réducteur adapté.
Éditeur : Cxm
