ISO 16625 Tambour et poulie de câble : 6 critères de sélection
📋 Résumé
L'ISO 16625 — « Grues — Sélection et maintenance des tambours et poulies de câbles métalliques » — constitue la référence internationale pour le dimensionnement, l'appariement et les critères de mise au rebut des tambours et poulies de câbles dans l'industrie de la grue. Cette norme définit six critères de sélection clés, notamment le rapport entre le diamètre du tambour et celui du câble (D/d ≥ 18), le rapport pour les poulies (D/d ≥ 20), et la tolérance du rayon de la gorge (R = 0,53d à 0,56d), ainsi que quatre indicateurs de mise au rebut : usure de la gorge dépassant 15 % de la dimension d'origine, fissures du boudin dépassant 5 mm, réduction de l'épaisseur de la paroi dépassant 20 %, et jeu interne du roulement dépassant 0,5 mm. Cet article croise les dispositions de l'ISO 16625 avec la norme GB/T 3811-2008 pour fournir aux ingénieurs de maintenance un guide d'inspection opérationnel couvrant l'ensemble du cycle de vie des tambours et poulies.
Le choix judicieux des tambours et poulies de câble métallique conditionne directement la sécurité et la durée de vie du mécanisme de levage. La norme ISO 16625 — Sélection et maintenance des tambours et poulies de câbles métalliques fournit un cadre international complet pour la sélection, l'appariement, l'installation et la mise au rebut de ces composants. Dans la pratique, la conception doit également intégrer les exigences de rapport D/d de la norme GB/T 3811-2008 — Règles de conception des grues concernant l'appariement câble-tambour-poulie, ainsi que les dispositions obligatoires du règlement TSG 51-2023 relatives à l'inspection périodique des mécanismes de levage, afin d'établir un système de gestion en boucle fermée allant de la conception à l'inspection en service.
ISO 16625 : champ d'application et exigences fondamentales
La norme ISO 16625 — « Cranes — Selection and maintenance of wire rope drums and sheaves » — a été élaborée par le comité technique ISO/TC 96 (Grues) ; la version la plus récente date de 2022. Elle s'applique aux tambours et poulies de câble métallique de toutes les grues de capacité nominale supérieure à 0,5 t (ponts roulants, portiques, grues à tour, grues mobiles et grues à flèche), et couvre les quatre phases clés : conception, installation, maintenance et mise au rebut.
La logique centrale de la norme repose sur un cycle de vie complet en quatre étapes : « sélection — appariement — maintenance — mise au rebut ». La sélection s'appuie en premier lieu sur le rapport D/d (diamètre primitif du tambour ou de la poulie rapporté au diamètre nominal du câble), l'appariement est gouverné par la tolérance du rayon de gorge, la maintenance repose sur des mesures périodiques d'usure, et la mise au rebut est déclenchée par quatre indicateurs quantitatifs. Le bureau d'études de Kelude Industries Lourdes applique strictement le critère D/d ≥ 18 de l'ISO 16625 pour la conception des tambours des ponts roulants des séries QZ et QD, en l'associant aux combinaisons de charges de la norme GB/T 3811-2008, afin de garantir une durée de vie en fatigue du tambour correspondant à la classe de fonctionnement M6 et au-delà.
L'ISO 16625 est pleinement compatible avec le système normatif chinois en vigueur : pour le dimensionnement des tambours, la norme GB/T 3811-2008 (tableau 44) fixe des valeurs minimales de D/d identiques à celles de l'ISO 16625 ; pour la mise au rebut, le règlement TSG 51-2023 (annexe C, article C3.2) reprend directement les seuils d'usure des gorges de l'ISO 16625. Cette norme est également complémentaire de l'ISO 4309 — Norme d'inspection des câbles — dans la mesure où la mise au rebut d'un tambour ou d'une poulie s'accompagne généralement du remplacement simultané du câble métallique.
Tambour de câble : les 6 critères de sélection essentiels
L'article 5.2 de l'ISO 16625 définit six critères fondamentaux pour le choix du tambour, classés par ordre de priorité :
① Rapport D/d : le rapport entre le diamètre primitif du tambour D et le diamètre du câble métallique d ne doit pas être inférieur à 18 (une valeur de 16 peut être acceptée pour les grues mobiles après justification). Ce critère est impératif et détermine directement la durée de vie en fatigue du câble en flexion. Exemple : pour le pont roulant QD32t de Kelude Industries Lourdes, un câble de 20 mm de diamètre est associé à un tambour de diamètre primitif φ400 mm, soit un rapport D/d = 20, conforme à la norme.
② Rayon de la gorge : le rayon R de la gorge doit être compris entre 0,53d et 0,56d, garantissant un angle d'enroulement du câble dans la gorge de 60° à 90°. Un rayon trop faible provoque une pression excessive sur le câble et accélère la rupture des fils ; un rayon trop important entraîne un déplacement latéral du câble dans la gorge et une usure prématurée.
③ Pas de la gorge : l'entraxe P entre deux gorges adjacentes doit être ≥ 1,15d, afin d'éviter tout croisement et écrasement entre les spires lors du bobinage multicouche. Pour les applications nécessitant un bobinage multicouche (levage en puits profond, par exemple), il est recommandé de retenir P ≥ 1,2d et d'associer un dispositif de guidage du câble.
④ Longueur du tambour : en bobinage monocouche, la longueur du tambour est déterminée par la formule L = 1,1 × (H × a / π / D + p) × P, où H est la hauteur de levage, a la multiplication de palan, et p le nombre de spires de sécurité (au moins 2). Pour le bobinage multicouche, une marge supplémentaire de 20 % à 30 % doit être ajoutée.
⑤ Épaisseur de la paroi : l'épaisseur minimale de la paroi du tambour tmin doit être ≥ d (tambour en fonte) ou ≥ 0,8d (tambour en acier soudé), et en aucun cas inférieure à 12 mm. Une épaisseur insuffisante est la cause principale de fissuration et de déformation des tambours, représentant environ 38 % des défaillances constatées.
⑥ Plaque d'extrémité : la plaque d'extrémité doit dépasser d'au moins 1,5d la couche supérieure du câble enroulé, afin d'éviter tout échappement du câble hors du tambour. Pour les tambours à bobinage multicouche, la hauteur de la plaque d'extrémité doit être calculée en cumulant toutes les couches, et non pas sur la base d'une seule couche.
Poulie : appariement, matériaux et exigences de maintenance
L'article 5.3 de l'ISO 16625 impose des exigences plus sévères pour les poulies que pour les tambours : le rapport entre le diamètre primitif de la poulie et le diamètre du câble doit être D/d ≥ 20 (réductible à ≥ 14 pour les poulies compensatrices), soit environ 11 % de plus que pour le tambour. La gorge de la poulie adopte une section en U, avec un rayon de fond R = 0,53d à 0,56d identique à celui du tambour, mais une largeur d'ouverture W = 1,5d à 1,8d, supérieure à celle de la gorge du tambour, afin d'absorber l'angle de débattement du câble à l'entrée et à la sortie de la poulie.
Concernant les matériaux, l'ISO 16625 recommande des boudins de poulie en fonte ductile QT400-18 ou en acier moulé ZG270-500, avec une dureté superficielle de HB170 à 210, suivie d'une trempe portant la dureté à HRC45-50. Pour les applications à fortes charges répétées (ponts métallurgiques, par exemple), il est conseillé d'insérer un revêtement en nylon MC ou un coussin en polyuréthane dans la gorge afin de réduire l'usure du câble ; ce revêtement doit être remplacé dès que son épaisseur devient inférieure à 3 mm. Kelude Industries Lourdes a développé pour ses palans de ponts métallurgiques un système de revêtement en nylon démontable : le remplacement s'effectue en 2 heures et le coût du revêtement ne représente que 15 % de celui d'une poulie complète.
Pour les roulements de poulie, l'ISO 16625 exige une durée de vie calculée L10h ≥ 5 000 heures (classe de fonctionnement M5) ou ≥ 10 000 heures (classe M6 et au-delà). Le jeu interne du roulement C3 est la classe de précision recommandée. Lors du montage, le déplacement axial de la poulie doit être limité à ≤ 0,3 mm. La maintenance courante des poulies comprend un contrôle mensuel de la température de fonctionnement du roulement (normale ≤ 80 °C), l'état de la graisse (apport de graisse au lithium toutes les 500 heures) et la mesure annuelle de l'usure de la gorge à l'aide d'une jauge d'épaisseur à ultrasons.
Mise au rebut : les 4 indicateurs quantitatifs à connaître
L'article 7 de l'ISO 16625 définit quatre indicateurs de mise au rebut pour les tambours et les poulies, tous basés sur des seuils quantitatifs plutôt que sur une appréciation qualitative, garantissant ainsi la cohérence et la reproductibilité des inspections :
① Usure de la gorge (§ 7.3.1) : la mise au rebut est obligatoire lorsque l'usure du fond de gorge dépasse 15 % de la profondeur d'origine. La mesure s'effectue à l'aide d'un pied à coulisse numérique dédié, en quatre points répartis à 0°, 90°, 180° et 270°, en retenant la valeur maximale. Au-delà de ce seuil, la surface de contact entre le câble et le fond de gorge diminue, la pression de contact augmente fortement et le taux de rupture des fils du câble peut être multiplié par 3 à 5.
② Fissures du boudin ou de la paroi (§ 7.4.2) : toute fissure, quelle que soit son orientation, dont la longueur dépasse 5 mm ou dont la profondeur excède 10 % de l'épaisseur de la paroi, impose la mise au rebut. Le contrôle doit être effectué par magnétoscopie (MT) ou par ressuage (PT) ; un simple examen visuel ne suffit pas. Pour les tambours soudés, les fissures dans la zone affectée thermiquement du cordon de soudure sont particulièrement dangereuses : toute tentative de réparation par soudage est interdite, car les contraintes résiduelles de soudage accélèrent la propagation de la fissure, et la durée de vie résiduelle d'un tambour ainsi réparé est généralement inférieure à 30 % de sa durée de vie d'origine.
③ Réduction de l'épaisseur de la paroi (§ 7.5.1) : la mise au rebut est obligatoire lorsque la réduction d'épaisseur de la paroi du tambour dépasse 20 % de l'épaisseur d'origine. La mesure est réalisée par jauge d'épaisseur à ultrasons sur trois sections (avant, milieu, arrière) dans le sens de la longueur du tambour, avec quatre points de mesure par section, en retenant la valeur minimale. L'amincissement se concentre généralement dans la zone de bobinage fréquent du câble (environ 60 % de la longueur centrale du tambour) ; les zones d'extrémité non travaillantes peuvent tolérer une réduction allant jusqu'à 25 %.
④ Jeu interne du roulement excessif (§ 7.6.1) : le roulement de poulie doit être remplacé lorsque son jeu radial dépasse 0,5 mm (pour un alésage ≤ 100 mm) ou 0,7 mm (pour un alésage > 100 mm). La mesure s'effectue à l'aide d'un comparateur à cadran, en mesurant le battement radial du moyeu de la poulie par rapport à l'axe, sous charge radiale afin d'éliminer tout jeu parasite. Un déplacement axial supérieur à 0,3 mm entraîne également la mise au rebut du roulement.
Vérification de l'appariement tambour-poulie et périodicité des inspections
L'article 6 de l'ISO 16625 impose une vérification systématique de l'appariement entre le tambour et les poulies, afin de garantir la cohérence entre le rayon de gorge, l'angle de déviation et le mode de bobinage. L'angle de déviation du câble par rapport à la gorge (fleet angle) est le paramètre central de cette vérification : il ne doit pas dépasser 3° en extrémité de tambour (tambour lisse) ni 1,5° (tambour à gorges), et 2,5° au niveau des poulies. Un angle excessif provoque un frottement violent entre le câble et les flancs de la gorge, accélérant l'usure unilatérale de 5 à 8 fois et provoquant l'apparition concentrée de ruptures de fils en surface.
La périodicité des inspections définie par l'ISO 16625 est fonction des conditions d'utilisation, selon trois niveaux : contrôle journalier (à chaque poste) portant sur la régularité du déplacement du câble dans la gorge et l'absence de bruits anormaux ; contrôle mensuel avec mesure de l'usure des gorges et enregistrement de la courbe de tendance ; inspection annuelle complète couvrant les quatre indicateurs de mise au rebut, avec émission d'un rapport d'inspection. Le service après-vente de Kelude Industries Lourdes propose à ses clients un « dossier de gestion du cycle de vie complet des tambours et poulies » : chaque donnée d'inspection est enregistrée dans le système cloud, qui génère automatiquement des courbes prédictives d'usure et alerte sur la fenêtre de mise au rebut 3 à 6 mois à l'avance.
Pour les grues opérant dans des environnements sévères (température > 60 °C, humidité > 85 % HR, concentration de poussières > 100 mg/m³), l'ISO 16625 recommande de réduire la périodicité : contrôle mensuel ramené à bimensuel, et inspection annuelle ramenée à semestrielle. Dans les secteurs de la métallurgie, de la fonderie et des ports, ces contrôles doivent être complétés par une inspection par thermographie infrarouge (trimestrielle) et une analyse du spectre de vibrations (semestrielle), afin de pallier les limites des contrôles dimensionnels classiques.
Tableau comparatif des paramètres du tambour et des poulies
| ParamètreÉlément | TambourExigence(ISO 16625 §5.2) | PoulieExigence(ISO 16625 §5.3) |
|---|---|---|
| D/dminimumRapport | ≥18(Mobile≥16) | ≥20(poulie compensatrice≥14) |
| Rayon de gorgeR | 0.53d~0.56d | 0.53d~0.56d |
| Pas de gorge/Largeur de gorge | P≥1.15d(Pas de gorge) | W=1.5d~1.8d(Ouverture de gorgelargeur) |
| Câble MétalliqueLimitation d | ≤3°(Brillant)/≤1.5°(Gorge usinée) | ≤2.5° |
| Matériau recommandé | QT400-18 / ZG270-500 | QT400-18 / Garniture de gorge de poulieMCNylon |
| RoulementDurée de vie calculée | L10h≥Heures de fonctionnement nominales | L10h≥5000h(M5)/≥10000h(M6+) |
Tableau comparatif des critères de mise hors service
| Critère de mise au rebut | ISO 16625Article | Seuil de jugement etMéthode de détection |
|---|---|---|
| GorgeUsure | §7.3.1 | Profondeur de gorge excessive15%→Mise au rebut / Gorge spécialepied à coulisse numérique4Méthode par points |
| Boudin de roue/FûtFissure | §7.4.2 | FissureLongueur＞5mmou profondeur＞Épaisseur de paroi10%→Mise au rebut / MT/PTContrôle non destructif |
| Amincissement de paroi du fût | §7.5.1 | Amincissement de paroi du fût＞20%Épaisseur de paroi d→Mise au rebut / Mesure d12Méthode par points |
| Jeu Interne du Roulement | §7.6.1 | Jeu radial＞0.5mm→Remplacement / comparateur à cadranMesure sous charge |
| Plaque d'extrémitéDéformation | §7.7.2 | DéformationMesure sous charge＞3mmouPlaque d'extrémitéHauteur insuffisante→Mise au rebut |
| Anomalie de gorgeUsure | §7.8.1 | UnilatéralUsureExcédent par rapport à l50%→Vérifier lReprise |
8. Indicateurs clés de la norme ISO 16625
Rapport D/d min. du tambour
18
Réductible à 16 pour grues mobiles
Rapport D/d min. de la poulie
20
Réductible à 14 pour poulies compensatrices
Coefficient du rayon de gorge
0,53 ~ 0,56
× diamètre du câble métallique d
Limite d'usure de la gorge
15%
Mise au rebut au-delà de la profondeur d'origine
Longueur de fissure critique
5 mm
Quelle que soit l'orientation
Limite d'amincissement de paroi
20%
Contrôle par ultrasons — méthode des 12 points
9. 📖 Pour aller plus loin
Les articles suivants traitent des normes et du dimensionnement des câbles métalliques, tambours et mécanismes de levage pour grues. Nous vous recommandons leur lecture :
📖 Norme ISO 4301 / FEM 1.001 — Spécifications de conception des grues : 9 combinaisons de charges et méthode de sélection des classes de fonctionnement A1 à A8 — base de conception nationale pour les rapports D/d des tambours et poulies.
📖 Norme ISO 16625 — Guide de sélection et de maintenance des tambours et poulies pour câbles métalliques — interprétation complète de la norme.
📖 Comment choisir un câble métallique de grue ? Comparatif des 4 paramètres (âme en fibre, âme en acier, anti-rotation) et 5 critères de mise au rebut — guide de sélection et de mise au rebut des câbles.
📖 Comment choisir un réducteur de grue ? Comparatif des 4 paramètres (flanc de denture trempé, planétaire, cycloidal) et guide de calcul — référence pour le dimensionnement de la chaîne de transmission du mécanisme de levage.
📖 Comment évaluer le vieillissement des éléments élastiques d'accouplement ? 6 méthodes de détection et normes d'intervalle de remplacement — référence pour la maintenance des composants de transmission du mécanisme de levage.
10. Questions fréquentes
Q : À quel niveau d'usure la gorge du tambour doit-elle être remplacée ?
A : Selon l'ISO 16625 §7.3.1, le tambour doit être mis au rebut lorsque l'usure du fond de gorge dépasse 15 % de la profondeur d'origine. La mesure s'effectue à l'aide d'un pied à coulisse numérique spécialement dédié, en 4 points répartis sur la circonférence (0°, 90°, 180°, 270°), en retenant la valeur maximale. Par exemple, pour un tambour avec une profondeur de gorge d'origine de 10 mm, une profondeur mesurée ≥ 11,5 mm déclenche la mise au rebut. Lors des inspections courantes, si l'on constate un déplacement latéral anormal du câble dans la gorge ou un ressaut marqué au fond de celle-ci, même en deçà du seuil de 15 %, le tambour doit être inscrit sur la liste de surveillance mensuelle renforcée.
Q : Quelles sont les différences entre l'ISO 16625 et la norme ISO 4301 concernant le rapport D/d du tambour ?
A : Les deux normes fixent des valeurs de base D/d identiques (tambour ≥ 18, poulie ≥ 20), mais leurs domaines d'application diffèrent. L'ISO 16625 autorise explicitement un rapport D/d ≥ 16 pour les tambours de grues mobiles (note 1 du §5.2.1), tandis que la norme ISO 4301 (tableau 44) ne prévoit pas de dérogation spécifique pour les grues mobiles ; la réduction s'obtient indirectement via le coefficient de combinaison de charges (γp). Par ailleurs, l'ISO 16625 §5.3.2 autorise un rapport D/d de 14 pour les poulies compensatrices, ce qui équivaut à la note ② du tableau 45 de l'ISO 4301. Kelude Industries Lourdes appose systématiquement une déclaration de conformité ISO 16625 sur les rapports D/d pour ses modèles exportés en Europe, et une déclaration de conformité ISO 4301 pour ses modèles destinés au marché national.
Q : Une fissure superficielle sur le corps du tambour peut-elle être réparée par soudage ?
A : Non. L'ISO 16625 §7.4.2 est explicite : toute fissure de longueur supérieure à 5 mm, quelle que soit son orientation, sur le corps du tambour ou sur le boudin de roue, entraîne la mise au rebut immédiate. Toute réparation par soudage est interdite. En effet, le tambour est soumis en service à des contraintes combinées de flexion alternée et de torsion ; les contraintes résiduelles de traction induites par le soudage de réparation se superposent aux contraintes de service, ce qui peut multiplier la vitesse de propagation des fissures par 5 à 10. Les relevés d'essais de Kelude Industries Lourdes montrent qu'un tambour réparé par soudage ne présente qu'une durée de vie moyenne de 22 % à 28 % de celle d'un tambour neuf en classe de fonctionnement M6, avec un risque de rupture fragile soudaine. La seule procédure conforme consiste à arrêter immédiatement la grue et à remplacer intégralement le dispositif à tambour.
Q : Quels paramètres de la poulie du tambour doivent être vérifiés lors du remplacement du câble métallique ?
A : Le remplacement du câble métallique constitue la fenêtre idéale pour une inspection complète du tambour et de la poulie. La norme ISO 16625 §8.2 recommande de réaliser simultanément les contrôles suivants : ① l'usure de la gorge (mesure au pied à coulisse numérique selon la méthode des 4 points ; au-delà de 15 %, une réparation ou un remplacement s'impose) ; ② la vérification du rapport D/d (une variation du diamètre du nouveau câble peut rendre ce rapport non conforme) ; ③ la compatibilité du rayon de gorge R (soit 0,53 à 0,56 fois le diamètre nominal du nouveau câble) ; ④ la mesure de l'angle de déviation du câble (≤ 3° en extrémité de tambour, ≤ 2,5° au niveau de la poulie) ; ⑤ le jeu interne du roulement (mesure au comparateur à cadran, valeur radiale ≤ 0,5 mm). Il est recommandé de consigner ces 5 paramètres dans le dossier de l'équipement afin d'établir une référence fiable à chaque remplacement de câble.
