Qu'est-ce qu'un backstop ? Comment choisir un dispositif anti-retour pour réducteur

Qu'est-ce qu'un système anti-retour (backstop) ? Comment choisir un dispositif anti-retour pour réducteur

Un backstop est un mécanisme anti-retour qui permet à l'arbre d'un motoréducteur ou d'un réducteur de tourner uniquement dans un sens autorisé. Lorsque la charge a tendance à entraîner le système en sens inverse lors de l'arrêt de la machine ou d'une coupure de courant, le backstop verrouille automatiquement l'arbre pour limiter le glissement de la charge et protéger l'équipement.

Les backstops sont généralement utilisés pour les élévateurs à godets, les convoyeurs inclinés, les vis sans fin verticales et les systèmes de manutention unidirectionnels. Le dispositif doit être sélectionné en fonction du couple de maintien, de la vitesse de l'arbre, du sens de rotation et de la position de montage ; il ne doit pas être choisi uniquement sur la base de la puissance du moteur.

Qu'est-ce qu'un backstop ?

Un backstop est également appelé :

• Dispositif anti-retour.

• Mécanisme anti-inversion.

• Holdback.

• Dispositif anti-rotation.

• Roue libre dans certaines terminologies courantes.

Le backstop permet à l'arbre de tourner librement dans le sens de fonctionnement et le verrouille lorsque l'arbre tourne en sens inverse. Le dispositif est généralement intégré dans le réducteur ou monté à l'extérieur sur une position d'arbre appropriée.

Principe de fonctionnement du backstop

Le backstop utilise généralement un mécanisme à cames (sprag) ou à rouleaux unidirectionnels.

Lorsque l'arbre tourne dans le bon sens, les éléments de verrouillage sont en position libre, permettant à l'arbre de tourner normalement. Lorsque la charge entraîne l'arbre dans le sens opposé, les cames ou les rouleaux se coincent entre la bague intérieure et la bague extérieure, créant une force de verrouillage et empêchant le système de tourner en sens inverse.

Le backstop fonctionne automatiquement par voie mécanique, il peut donc maintenir le sens de rotation même en cas de coupure de courant. Cependant, le dispositif ne contrôle pas le temps d'arrêt et ne remplace pas un frein de service.

Applications nécessitant l'utilisation d'un backstop

Élévateurs à godets

Les élévateurs à godets soulèvent des matériaux verticalement. Lorsque le moteur s'arrête, le poids du matériau peut entraîner la bande ou la chaîne en sens inverse.

Le backstop aide à limiter :

• Le retour des matériaux vers le pied de l'élévateur.

• Les chocs sur les godets et la chaîne.

• L'accumulation ou le déversement des matériaux.

• La charge inverse sur l'arbre et le réducteur.

• Les risques lors des opérations de fonctionnement et de maintenance.

Voir aussi : Comment choisir un motoréducteur pour élévateur à godets

Convoyeurs inclinés

Les convoyeurs inclinés peuvent être entraînés en sens inverse par la charge lors de l'arrêt, surtout si des marchandises sont encore sur le tapis.

Le backstop aide à maintenir le sens de transmission et à limiter le recul des marchandises. Si l'application nécessite un arrêt contrôlé ou le maintien d'une position précise, le système peut nécessiter l'ajout d'un frein électromagnétique.

Vis sans fin verticales ou inclinées

Le matériau dans la vis peut exercer un couple inverse sur l'arbre lors de l'arrêt de la machine. Le besoin d'utiliser un backstop dépend de l'angle d'inclinaison, du type de matériau, de la longueur de la vis et du taux de remplissage.

Systèmes de transmission unidirectionnels

Le backstop peut également être utilisé pour :

• Les convoyeurs à chaîne inclinés.

• Les alimentateurs élévateurs.

• Les équipements de transport de matériaux en vrac.

• Certains mécanismes rotatifs fonctionnant uniquement dans un seul sens.

Pour les équipements de levage de personnes ou les systèmes ayant des exigences de sécurité particulières, le dispositif antiretour (backstop) ne doit pas être considéré comme l'unique solution de sécurité.

Où le dispositif antiretour est-il installé ?

Dispositif antiretour intégré dans le réducteur

Le dispositif antiretour est installé par le fabricant sur l'arbre d'entrée, l'arbre intermédiaire ou à un emplacement approprié à l'intérieur du réducteur.

Avantages :

• Conception compacte.

• Synchronisé avec le réducteur.

• Calculé en fonction de la vitesse et du couple de l'équipement.

• Possibilité d'utiliser le même système de lubrification.

• Réduction des erreurs lors de l'installation.

Il s'agit généralement de l'option à privilégier lors de la commande d'un nouveau réducteur.

Dispositif antiretour externe

Le dispositif antiretour est installé à l'extérieur du réducteur ou sur un arbre de transmission séparé.

Cette solution est adaptée lorsque :

• Le réducteur actuel ne dispose pas d'option d'intégration.

• Une capacité de résistance à un couple de retour élevé est requise.

• La structure de la machine dispose d'un emplacement de montage dédié.

• Un démontage et une maintenance indépendants sont nécessaires.

Lors d'un montage externe, il est nécessaire de vérifier la résistance de l'arbre, de la clavette, des paliers et de la structure supportant le couple de réaction.

Quelle est la différence entre un dispositif antiretour et un frein ?

Un système peut utiliser simultanément :

• Un dispositif antiretour (backstop) pour empêcher la rotation inverse.

• Un frein pour arrêter et maintenir la charge.

• Un variateur de fréquence pour contrôler l'accélération et la décélération.

Le dispositif antiretour ne doit pas être utilisé comme un frein de service à actionnement fréquent.

Le dispositif antiretour et la roue libre (overrunning clutch) sont-ils identiques ?

Le dispositif antiretour et la roue libre peuvent tous deux utiliser un mécanisme unidirectionnel, mais diffèrent par leur fonction d'installation.

Le dispositif antiretour est généralement installé entre l'arbre rotatif et le carter fixe pour empêcher l'arbre de tourner en sens inverse.

La roue libre relie généralement deux arbres. Le dispositif transmet le couple dans une direction et se désengage automatiquement lorsque l'autre arbre tourne plus rapidement.

Dans un entraînement de convoyeur à godets avec moteur auxiliaire :

• Le dispositif antiretour empêche le réducteur de tourner en sens inverse.

• La roue libre relie le moteur auxiliaire au réducteur principal.

• Lorsque le moteur principal fonctionne, la roue libre désengage le moteur auxiliaire du système.

Comment choisir un dispositif antiretour pour un réducteur

1. Déterminer le couple de retenue

Le dispositif antiretour doit pouvoir supporter le couple généré par la charge lors de l'arrêt du système.

Il est nécessaire de prendre en compte :

• Le poids de la charge.

• Le couple dû à la gravité.

• Le rapport de réduction.

• La charge d'impact lors du blocage.

• Le nombre de dispositifs d'entraînement.

• Le mode de démarrage et d'arrêt.

• Le facteur de sélection du fabricant.

Il ne faut pas choisir un dispositif antiretour uniquement en fonction de la puissance du moteur, car pour une même puissance, le rapport de réduction et le couple de sortie peuvent varier.

2. Déterminer la vitesse au point d'installation

Le dispositif antiretour peut être installé sur l'arbre à grande vitesse, l'arbre intermédiaire ou l'arbre de sortie.

La position d'installation influence :

• La vitesse de rotation.

• Le couple de blocage.

• La taille du dispositif antiretour.

• Les conditions de lubrification.

• La durée de vie de l'élément de blocage.

Il faut utiliser la vitesse au point d'installation exact, et non par défaut la vitesse du moteur ou la vitesse de sortie.

3. Déterminer le sens de rotation correct

Le sens de rotation libre du dispositif antiretour est une information obligatoire lors de la commande.

Il est nécessaire de préciser :

• Le sens horaire (CW) ou antihoraire (CCW).

• La position de l'observateur.

• La vue depuis le côté de l'arbre de sortie ou le côté moteur.

• Le sens de fonctionnement réel de la machine.

Si le moteur tourne dans le sens de blocage, le système ne peut pas démarrer normalement et risque d'endommager le moteur, l'accouplement ou le dispositif antiretour.

Il ne faut pas inverser soi-même les deux phases du moteur sans avoir vérifié le sens de blocage du dispositif antiretour.

4. Vérifier la fréquence de blocage

Le dispositif antiretour n'intervient généralement que lorsque :

• La machine s'arrête.

• Il y a une coupure de courant.

• La charge a tendance à reculer.

• Un incident survient.

Si l'équipement doit se bloquer plusieurs fois par cycle, il est nécessaire d'en informer clairement le fournisseur. Un dispositif antiretour standard peut ne pas être adapté à un mode de fonctionnement à actionnement fréquent.

5. Vérifier les conditions environnementales

Il est nécessaire de définir :

• La température de fonctionnement.

• La poussière et l'humidité.

• L'emplacement intérieur ou extérieur.

• L'environnement corrosif.

• La zone à risque d'explosion.

• La position de montage du réducteur.

Les conditions environnementales affectent les joints, le lubrifiant, les matériaux et les cycles de maintenance.

Faut-il choisir un système antiretour intégré ou externe ?

Dans la mesure du possible, privilégiez un réducteur avec un antiretour sélectionné par le fabricant en fonction du modèle, du rapport de réduction et du sens de rotation.

Précautions lors de l'utilisation d'un antiretour avec un variateur de fréquence

Le variateur de fréquence ne peut pas remplacer un antiretour.

Lorsque le système est équipé d'un variateur de fréquence, il est recommandé de :

• Verrouiller la fonction de marche arrière si la machine ne fonctionne que dans un seul sens.

• Vérifier le sens de rotation avant de coupler la charge.

• Régler un temps d'accélération approprié.

• Ne pas laisser le moteur générer un couple inverse contre l'antiretour.

• Vérifier la séquence de commande du frein, le cas échéant.

• Éviter les arrêts trop brusques qui pourraient provoquer des chocs de la charge sur le mécanisme de verrouillage.

L'antiretour assure la protection mécanique contre l'entraînement inverse, tandis que le variateur de fréquence ne contrôle le moteur que lorsque le système électrique et de commande est opérationnel.

Maintenance de l'antiretour

Selon la conception et les instructions du fabricant, il est nécessaire de vérifier :

• Le niveau et l'état du lubrifiant.

• Les fuites d'huile.

• Les bruits ou vibrations anormaux.

• La température au niveau de l'antiretour.

• La capacité de rotation libre dans le bon sens.

• La capacité de verrouillage dans le sens inverse.

• Les boulons et la structure de reprise de couple.

• L'état des cames ou des rouleaux.

Ne pas démonter, inverser la bague intérieure ou modifier la configuration de l'antidévireur sans les instructions techniques du modèle correspondant.

Erreurs courantes

• Sélectionner l'antidévireur en fonction de la puissance du moteur.

• Ne pas calculer le couple de retenue.

• Déterminer incorrectement le sens de rotation.

• Ne pas spécifier le côté d'observation.

• Inverser le sens du moteur sans vérifier l'antidévireur.

• Utiliser l'antidévireur comme frein.

• Ne pas vérifier la vitesse au point de montage.

• Installer un antidévireur sans vérifier l'arbre et la clavette.

• Utiliser un lubrifiant inapproprié.

• Ne pas verrouiller la commande de marche arrière sur le variateur de fréquence.

• Modifier la position de montage du réducteur sans vérifier le niveau d'huile.

Informations à fournir lors de la sélection d'un antidévireur

Conclusion

Le dispositif antiretour est un mécanisme essentiel pour les élévateurs à godets, les convoyeurs inclinés et les systèmes d'entraînement unidirectionnels. Il permet de maintenir le sens de rotation correct lorsque le moteur s'arrête ou que la charge exerce une force inverse.

Pour sélectionner un antiretour approprié, il est nécessaire de déterminer le couple de retenue, la vitesse de l'arbre, le sens de rotation, la position de montage et les conditions de fonctionnement. Il ne faut pas utiliser un antiretour en remplacement d'un frein, ni modifier le sens de rotation sans avoir vérifié la configuration du réducteur.

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Foire aux questions

Un antiretour est-il un frein ?

Non. L'antiretour empêche l'arbre de tourner en sens inverse mais ne contrôle pas le processus d'arrêt. Un frein est utilisé pour arrêter ou maintenir une charge selon une commande spécifique.

Peut-on inverser le sens du moteur si un antiretour est installé ?

Il n'est pas recommandé d'inverser le sens de rotation en changeant deux phases. Il est impératif de vérifier et de modifier la configuration de la clavette de l'antiretour conformément aux instructions du fabricant.

Un réducteur à vis sans fin nécessite-t-il un antiretour ?

Cela dépend de l'application. Il ne faut pas se fier uniquement à l'irréversibilité d'un réducteur à vis sans fin, car la capacité de retenue dépend également du rendement, de l'usure, des vibrations et des conditions de charge.

Un variateur de fréquence peut-il remplacer un antiretour ?

Non. Le variateur de fréquence contrôle le moteur lorsqu'il est sous tension, tandis que l'antiretour est un mécanisme mécanique qui maintient le sens de rotation lorsque la charge exerce une force inverse ou en cas de coupure de courant.

Un antiretour nécessite-t-il une maintenance ?

Oui. L'inspection et la maintenance doivent être effectuées en fonction de la conception, de la lubrification, de la vitesse et des instructions du fabricant.