Amortisseurs GB/T 32071 : 6 types, critères et essais
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La norme GB/T 32071-2015 « Amortisseurs pour grues » définit la classification, les exigences techniques, les méthodes d'essai et les règles d'inspection des amortisseurs de fin de course pour mécanismes de translation. Elle s'applique aux ponts roulants, aux portiques et aux grues à portique. La norme classe les amortisseurs en six types : hydraulique (PH), à ressort (PT), en polyuréthane (PU), en caoutchouc (PR), gaz-hydraulique (PG) et en élastomère de polyester (PE). Elle précise les exigences de conception pour la capacité nominale et la force nominale du tampon, fournissant ainsi une base technique unifiée pour le choix et la réception des amortisseurs de grue.
Contexte d'élaboration et domaine d'application de la norme GB/T 32071
L'amortisseur est un dispositif de sécurité essentiel du mécanisme de translation. Installé aux extrémités des chemins de roulement du pont et du chariot, il absorbe l'énergie cinétique générée lors d'un dépassement de course anormal, protégeant ainsi la structure métallique et le système d'entraînement des chocs. Conformément à la norme ISO 4301 pour la conception des grues, tout mécanisme de translation doit être équipé d'amortisseurs et de butées aux extrémités des voies. La capacité de l'amortisseur doit être suffisante pour absorber l'énergie d'impact dans les conditions de fonctionnement les plus défavorables.
La norme GB/T 32071-2015, sous l'égide du comité technique de normalisation des appareils de levage (SAC/TC 227), a été publiée et mise en application en 2015. Elle s'inspire de normes internationales telles que la DIN 15024 (dimensions et principes de conception des amortisseurs) et l'ISO 12488-5 (tolérances pour les ponts roulants et les portiques), tout en intégrant les conditions d'exploitation et l'expérience pratique nationales. Elle couvre les besoins de sélection des amortisseurs pour des grues allant de 0,5 t à plus de 500 t.
Le contenu technique principal de la norme comprend : les formes structurelles et les codes des six types d'amortisseurs, les exigences de conception pour la capacité nominale et la force nominale, les exigences relatives aux matériaux et aux procédés de fabrication, quatre méthodes d'essai de type, ainsi que les règles d'inspection en usine et de contrôle de type. Étant donné qu'une défaillance de l'amortisseur peut entraîner des accidents graves tels que le déraillement de la grue, la déformation de la tête de pont ou même le renversement de l'ensemble, la norme GB/T 32071 est généralement appliquée en conjonction avec la norme ISO 12480 pour la sécurité des appareils de levage, formant ainsi un système technique complet pour la protection des extrémités des grues.
Comparatif des 6 types d'amortisseurs : structure et principe de fonctionnement
La norme GB/T 32071 classe les amortisseurs en six types selon leur mécanisme d'absorption d'énergie. Chaque type présente des caractéristiques de performance et des domaines d'application distincts. Le choix doit être effectué en fonction de la Classe de Fonctionnement de la grue, de la Vitesse de Translation et de l'espace d'installation disponible.
① Amortisseur hydraulique (type PH) : utilise la force d'amortissement générée par le passage de l'Huile hydraulique à travers un orifice de restriction pour absorber l'énergie d'impact. Avec un rendement de 90 % à 95 %, il convient aux Ponts Roulants de forte capacité pour les classes de fonctionnement A5 à A8. Ses principaux avantages sont une force d'amortissement constante et un faible rebond. En revanche, sa structure est complexe, il exige des Joints de haute qualité et des fuites d'huile peuvent survenir sur le long terme.
② Amortisseur à ressort (type PT) : emmagasine l'énergie d'impact par la déformation élastique d'un ressort hélicoïdal. Simple, fiable et économique, il est largement utilisé pour les grues de petite et moyenne capacité (≤ 50 t). Cependant, il présente un phénomène de rebond, avec un taux de rebond d'environ 10 % à 15 %, ce qui nécessite de prévoir un espace de course supplémentaire lors de la conception et de l'installation.
③ Amortisseur en polyuréthane (type PU) : absorbe l'énergie par la déformation viscoélastique de l'élastomère de polyuréthane. Léger, résistant à la corrosion et sans entretien, il est de plus en plus utilisé sur les Ponts Roulants pour les classes de fonctionnement A3 à A6. Son efficacité est d'environ 75 % à 85 %, mais ses performances diminuent sensiblement en Environnement Haute Température (＞ 70 °C).
④ Amortisseur en caoutchouc (type PR) : fabriqué à base de caoutchouc naturel ou synthétique, il présente la structure la plus simple et le coût le plus bas. Il est adapté aux petites grues à faible vitesse pour les classes de fonctionnement légères A1 à A4. Sa course est relativement courte (généralement ≤ 100 mm) et son efficacité est d'environ 60 % à 70 %, ce qui le destine aux petits appareils de levage d'une Capacité de Levage ≤ 20 t.
⑤ Amortisseur gaz-hydraulique (type PG) : combine la compression de gaz et l'amortissement hydraulique, offrant une absorption d'énergie élevée avec un faible rebond. Avec un rendement supérieur à 95 %, il est adapté aux très grands portiques et aux Ponts de Coulée d'une Capacité de Levage ≥ 100 t. Son coût est plus élevé, mais il est insensible aux variations de vitesse d'impact, ce qui le rend adapté aux conditions de fonctionnement complexes.
⑥ Amortisseur en élastomère de polyester (type PE) : fabriqué en élastomère de polyester thermoplastique (TPEE), il allie l'élasticité du caoutchouc à la résistance du plastique. Il offre une excellente résistance à la fatigue (cycle de vie ≥ 500 000 cycles) et un rendement d'environ 80 % à 88 %. Il est particulièrement avantageux pour les transstockeurs automatisés et les applications à démarrages et arrêts fréquents.
Kelude Industries Lourdes adopte une conception modulaire pour l'équipement des amortisseurs sur ses Ponts Roulants. Les modèles standard sont équipés d'amortisseurs PU, tandis que les applications métallurgiques et les services lourds peuvent être mis à niveau avec des amortisseurs PH ou PG, répondant ainsi aux divers besoins des utilisateurs.
Paramètres clés de sélection : capacité nominale et calcul de l'énergie
Les paramètres fondamentaux pour le choix d'un amortisseur sont la capacité nominale du tampon Ek et la force nominale du tampon Fe. Selon l'article 5.2 de la norme GB/T 32071, la capacité nominale doit satisfaire la condition Ek ≥ 1,1 Emax, où Emax est l'énergie d'impact maximale que l'amortisseur doit absorber dans les conditions les plus défavorables. Le coefficient de sécurité de 1,1 couvre les écarts dus à la pente du rail, aux charges de vent et aux tolérances de fabrication.
Le calcul de l'énergie d'impact E se fait à trois niveaux. Le premier niveau est l'énergie d'impact normale E₁ à 75 % de la Vitesse de Translation nominale : l'énergie cinétique générée lorsque la grue, avec sa charge nominale, heurte l'amortisseur à 75 % de sa vitesse nominale. Le deuxième niveau est l'énergie d'impact maximale E₂ à 100 % de la vitesse nominale : l'énergie dans le cas limite où le Fin de Course est défaillant et où l'opérateur ne parvient pas à freiner à temps, la grue heurtant l'amortisseur à pleine vitesse.
Le troisième niveau est l'énergie d'impact limite E₃ après décélération du système d'entraînement : pour les grues à Variation de Vitesse par Fréquence, même si le Fin de Course est défaillant, le Système de commande électrique dispose généralement d'une protection de Décélération à plusieurs niveaux. La vitesse d'impact réelle peut alors être bien inférieure à la vitesse nominale. Dans ce cas, E₃ peut être calculé sur la base de la vitesse réduite, mais la conception doit toujours utiliser E₂ comme référence pour la sélection de l'amortisseur.
La force du tampon Fmax est un autre paramètre critique, représentant la force de réaction maximale exercée par l'amortisseur sur la structure de la grue pendant l'impact. Conformément à l'article 9.6 de la norme ISO 4301, la force maximale de l'amortisseur ne doit pas dépasser 1,25 fois la capacité de charge admissible de l'élément structurel auquel il est fixé (tête de pont ou butée). Cette exigence vise à garantir que l'amortisseur absorbe l'énergie sans endommager la structure de la grue. Cette vérification est particulièrement importante lors de la Rénovation d'amortisseurs sur des Poutres de Roulement existantes dans d'anciens Bâtiments d'usine, où la capacité de connexion de la poutre doit être réévaluée.
Précision d'installation et exigences de coopération avec la butée
La précision d'installation de l'amortisseur affecte directement son efficacité d'absorption et sa durée de vie. L'article 6.2 de la norme GB/T 32071 spécifie trois exigences dimensionnelles clés : la différence de hauteur des centres, l'inclinaison horizontale et l'inclinaison verticale. Ces exigences sont cohérentes avec les spécifications techniques de la norme JB/T 7017 pour les amortisseurs de grues. L'écart de hauteur des centres des amortisseurs de part et d'autre du rail doit être maintenu dans une tolérance de ± 2 mm. L'inclinaison horizontale ne doit pas dépasser ± 2 mm, et l'inclinaison verticale est également limitée à ± 2 mm.
L'alignement d'arbres entre l'amortisseur et la butée est un problème courant lors de l'installation. La norme exige que l'écart de centrage entre la surface d'impact de l'amortisseur et celle de la butée ne dépasse pas 3 mm. Un dépassement de cette tolérance soumet l'amortisseur à des charges excentrées, provoquant des concentrations de contraintes locales et accélérant la Défaillance par fatigue des éléments amortissants (ressorts, blocs de polyuréthane, etc.). Dans les cas graves, cela peut entraîner des fissures dans le Cordon de Soudure de l'embase de montage.
De plus, pour les Ponts Roulants de grande Portée (L ≥ 25 m), la Poutre Principale subit une Flèche notable sous charge nominale (limitée à L/800 selon la norme ISO 4301). Cette déformation entraîne une différence de hauteur du centre d'impact réel de l'amortisseur en bout de Tête de Pont entre l'état à vide et l'état en charge. Il est recommandé d'effectuer l'alignement en se basant sur le centre d'impact en condition de charge nominale, ou de prévoir une marge de réglage vertical de ± 2 mm sur l'embase de montage, en adoptant un principe de centrage à mi-charge.
Kelude Industries Lourdes effectue une mesure laser et un enregistrement de la précision d'installation des amortisseurs avant la sortie d'usine de chaque Pont Roulant. Un Rapport d'essai de précision d'installation est fourni avec chaque grue. Lors de la phase de choix du pont roulant, l'équipe technique de Kelude peut recommander le type et les spécifications d'amortisseur appropriés en fonction de la Portée réelle du Bâtiment d'usine, de la Capacité de Levage et de la Classe de Fonctionnement, garantissant ainsi la conformité de la capacité nominale et de la précision d'installation aux exigences de la norme GB/T 32071.
Les 4 essais de type et les critères de décision pour le contrôle en usine
Le chapitre 7 de la norme GB/T 32071 spécifie les éléments et les méthodes pour les essais de type des amortisseurs, comprenant quatre tests principaux. Tout produit nouvellement conçu ou faisant l'objet d'une modification majeure doit réussir l'ensemble des quatre essais de type avant de pouvoir être produit en série. Chaque essai est soumis à des critères d'acceptation clairs et à des exigences d'enregistrement des données. Un Rapport d'essai de type doit être émis et archivé après la réalisation des essais.
① Essai de caractéristique statique : réalisé sur un Banc d'essai universel ou un banc de charge hydraulique, l'amortisseur est chargé progressivement. La courbe force-déplacement (F-S) est enregistrée pour vérifier que les caractéristiques de Rigidité élastique de l'amortisseur se situent dans les tolérances de conception. Pour les amortisseurs hydrauliques et gaz-hydrauliques, la courbe caractéristique débit-pression de l'orifice de restriction est également mesurée afin de confirmer que la relation entre la force d'amortissement et la vitesse est conforme aux paramètres de conception.
② Essai de vérification de la capacité du tampon : réalisé par la méthode par chute de marteau ou la méthode d'impact par pendule, l'amortisseur est soumis à un impact avec une énergie spécifiée (1,1 fois la capacité nominale). La force de pointe, la course du tampon et le rebond sont mesurés pendant l'impact. Les critères d'acceptation sont les suivants : la force de pointe ne doit pas dépasser 1,1 fois la force nominale du tampon, la course doit être comprise dans la plage de ± 5 % de la course nominale, et le rebond ne doit pas dépasser 15 % de la course.
③ Essai de durabilité : essai de chargement cyclique de l'amortisseur pendant au moins 50 000 cycles à température ambiante. La fréquence d'essai est déterminée selon le type d'amortisseur : 1 à 2 Hz pour les types polyuréthane et caoutchouc, 0,5 à 1 Hz pour les types à ressort et hydraulique. Après l'essai, vérifier l'absence de fissures, de déformation permanente ou de fuite sur les éléments d'amortissement ; la réduction de la capacité d'amortissement ne doit pas dépasser 10 % de la valeur initiale. L'essai de durabilité est réalisé conformément aux exigences générales de la norme ISO 4306 relative aux essais et procédures des grues.
④ Essai d'adaptabilité à l'environnement : comprend des essais de performance d'amortissement dans des conditions de haute température (+55 °C), de basse température (-25 °C) et de chaleur humide cyclique (40 °C/93 % HR). Après l'essai à haute température, la réduction de la capacité d'amortissement ne doit pas dépasser 15 % ; après l'essai à basse température, aucune fissuration fragile ni blocage ne doit apparaître ; après l'essai de chaleur humide, aucune corrosion visible ne doit apparaître sur les pièces métalliques (surface de corrosion ≤ 5 %).
Tableau comparatif des paramètres de 6 types d'amortisseurs
| Code de type | efficacité du tampon | taux de rebond | ApplicationCapacité de Levage | ApplicationClasse de Fonctionnement | Durée de vie de référence(Nombre de cycles) |
|---|---|---|---|---|---|
| Type PH Hydraulique | 90%~95% | ≤5% | 10t~500t | A5~A8 | ≥20dizaines de milliers de cycles |
| PT Ressort type | 80%~88% | 10%~15% | 2t~50t | A3~A7 | ≥10dizaines de milliers de cycles |
| PU Type polyuréthane | 75%~85% | 8%~12% | 1t~80t | A3~A6 | ≥15dizaines de milliers de cycles |
| PR Type caoutchouc | 60%~70% | 15%~20% | 0.5t~20t | A1~A4 | ≥5dizaines de milliers de cycles |
| PG Type hydro-pneumatique | ≥95% | ≤3% | 50t~500t+ | A6~A8 | ≥30dizaines de milliers de cycles |
| PE PolyesterÉlasticitéType volumique | 80%~88% | 5%~8% | 1t~63t | A4~A7 | ≥50dizaines de milliers de cycles |
Tableau de correspondance : inspections des amortisseurs et clauses normatives
| InspectionArticle | Inspection Type | RéférenceNormeClause | Critère de conformité | InspectionPériode |
|---|---|---|---|---|
| Contrôle d | Contrôle de Réception Usine | GB/T 32071 §6.1 | AucunFissure/Corrosion/Déformation | Par unité |
| précision d'installationDétection | Contrôle de Réception Usine | GB/T 32071 §6.2 | Écart de hauteur d≤±2mm | Par unité |
| essai de caractéristique statique | Essai de Type | GB/T 32071 §7.3 | F-SCourbeÉcart≤±5% | Nouvelle conception/Par5an |
| Vérification de la capacité d | Essai de Type | GB/T 32071 §7.4 | Fmax≤1.1Fe, STolérance±5% | Nouvelle conception/Par5an |
| essai de durabilité | Essai de Type | GB/T 32071 §7.5 | ≥5dizaines de milliers de cycles, Réduction de capacité≤10% | Nouvelle conception/Par5an |
| essai d'adaptabilité à l'environnement | Essai de Type | GB/T 32071 §7.6 | Conformité aux cycles thermiques haute/basse température | Nouvelle conception/Par5an |
6 données techniques clés pour le choix d'un amortisseur
≥1.1
Coefficient de capacité nominale
Ek ≥ 1.1 Emax
≤15%
Taux de rebond maximal autorisé
En pourcentage de la course
95%
Efficacité maximale des amortisseurs gaz-huile
Limite de conception type PG
±2mm
Tolérance de hauteur d'axe d'installation
Désalignement horizontal/vertical
≥50000
Nombre minimal de cycles de durabilité
Exigence de l'essai de type
6 classes
Classification normative des amortisseurs
PH/PT/PU/PR/PG/PE
Lectures complémentaires
ISO 12480 — Règles de sécurité pour ponts roulants et portiques — Découvrez les exigences de conception obligatoires pour les butées d'extrémité et les amortisseurs, en complément de la norme JB/T 7017.
GB/T 28264 — Système de surveillance et de gestion de la sécurité pour appareils de levage — Maîtrisez la configuration de surveillance couplée limiteur de course/amortisseur pour une décélération automatique avant collision.
ISO 4309 — Câbles métalliques pour grues : maintenance, inspection et mise au rebut — Référence essentielle pour la gestion des pièces d'usure ; les amortisseurs exigent également une inspection périodique et un remplacement préventif.
Questions fréquentes
Q : Quelle est la différence pratique entre un amortisseur hydraulique et un amortisseur à ressort ?
A : L'amortisseur hydraulique offre une efficacité de 90 % à 95 %, une force constante sur toute la course et un taux de rebond ≤ 5 %. Il convient aux grues de forte capacité (10 t à 500 t) en service intensif. L'amortisseur à ressort, de conception plus simple, présente un taux de rebond de 10 % à 15 % et une efficacité de 80 % à 88 % ; il est généralement utilisé sur les grues de capacité ≤ 50 t. Pour le choix : privilégiez l'hydraulique pour les ponts de coulée et les grues métallurgiques en service lourd, le polyuréthane (PU) pour les ponts roulants d'usage général, et le ressort (PT) pour les grues légères en atelier de maintenance.
Q : Quelles sont les exigences de la norme GB/T 32071 concernant l'essai de durabilité des amortisseurs ?
A : L'article 7.5 de la norme GB/T 32071 impose un nombre minimal de 50 000 cycles pour l'essai de durabilité. La fréquence d'essai dépend du type : 1 à 2 Hz pour les amortisseurs en polyuréthane et en caoutchouc, 0,5 à 1 Hz pour les modèles à ressort et hydrauliques. Critères de conformité : la capacité résiduelle après essai ne doit pas chuter de plus de 10 % par rapport à la valeur initiale, et les éléments amortissants ne doivent présenter ni fissure, ni déformation permanente, ni fuite d'huile. Pour les amortisseurs en élastomère de polyester (PE), la durée de vie réelle peut dépasser 500 000 cycles grâce à l'excellente résistance à la fatigue du matériau.
Q : Que faire en cas de bruit anormal ou de fuite d'huile sur un amortisseur en service ?
A : Arrêtez immédiatement la grue et inspectez l'état général de l'amortisseur ainsi que le serrage de ses fixations. En cas de fuite sur un modèle hydraulique, vérifiez l'état des joints et des bagues d'étanchéité ; il est recommandé de remplacer ces dernières tous les 2 ans à titre préventif (cf. JB/T 7017, article 8.3). Pour un bruit anormal sur un amortisseur à ressort, les causes probables sont l'usure des spires d'extrémité ou de la cuvette, ou un jeu de guidage excessif. Mesurez le jeu de guidage (tolérance standard : ≤ 0,5 mm) ; s'il est dépassé, remplacez la douille de guidage ou l'amortisseur complet. Kelude recommande de mettre en place un registre de pointage mensuel des amortisseurs, consignant l'état visuel, le couple de serrage des boulons et la course mesurée, afin d'établir un plan de remplacement préventif adapté à la fréquence d'utilisation.
Q : Quelle est la tolérance de hauteur d'axe pour l'installation des amortisseurs sur un pont roulant de 50 t ?
A : L'article 6.2 de la norme GB/T 32071 stipule que, quelle que soit la capacité de levage, la différence de hauteur d'axe entre les amortisseurs situés aux deux extrémités du même rail doit être maintenue à ± 2 mm, de même que les désalignements horizontal et vertical. Pour un pont roulant de 50 t, la flèche en pleine charge de la poutre principale pouvant atteindre L/800 (environ 31 mm pour une portée de 25 m), il est recommandé d'aligner l'installation sur le centre de collision en condition de pleine charge, ou de prévoir des cales de réglage vertical sur l'embase de montage, afin de garantir un désalignement ≤ 3 mm en charge. Cette exigence s'applique également aux ponts roulants de capacité comprise entre 32 t et 80 t.
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Interprétation de la norme GB/T 28264 — Système de surveillance et de gestion de la sécurité des appareils de levage — Comprendre les exigences de configuration du système de surveillance de sécurité pour la protection couplée des fins de course de translation et des amortisseurs.
GB 6067.5 — Règles de sécurité pour les grues à portique et les ponts roulants — Exigences de conception de sécurité obligatoires pour les butées d'extrémité et les amortisseurs, à utiliser conjointement avec la norme GB/T 32071.
Interprétation de la norme JB/T 7017-2015 — Amortisseurs pour grues — Spécification technique et exigences d'installation des amortisseurs, complétant la norme GB/T 32071 pour former un système technique complet.
