Sélection des palans de grue : mouflage et vitesse de levage
Point clé Le palan de la poulie de grue est le composant central du mécanisme de levage qui change la direction du câble métallique et transmet la puissance. ① Le mouflage m = nombre de brins du câble ÷ nombre de sorties du tambour, avec un mouflage courant de 2 à 10 ; ② plus le mouflage est élevé, plus la capacité de levage est grande, mais plus la vitesse est faible : pour m = 2, la vitesse est de 8 à 12 m/min, pour m = 8, elle n'est que de 1,5 à 3 m/min ; ③ les poulies sont fabriquées en acier moulé (ZG310-570) ou en nylon MC ; ④ les palans de Kelude sont soumis avant livraison à un essai statique à 1,5 fois la charge nominale, et la gorge du câble subit une trempe par induction à fréquence moyenne.
Mouflage et vitesse de levage : trouver le bon équilibre
Le mouflage est un paramètre de conception fondamental du mécanisme de levage. Plus le mouflage est élevé, plus le nombre de brins du câble est important et plus la capacité de levage est grande, mais la vitesse de levage diminue en conséquence. Le choix du mouflage doit concilier capacité de levage et efficacité opérationnelle : le pont roulant à poutre unique utilise généralement un mouflage de 2 à 4, le pont roulant à double poutre de 4 à 8, et les grues à portique de grande capacité peuvent atteindre 10. Kelude calcule le mouflage optimal lors de la sélection en tenant compte de la capacité de levage, de la hauteur de levage et des exigences de vitesse.
| Capacité de Levage(t) | Recommandémultiplication de palan | Poulie Quantité | Vitesse de Levage(m/min) | Type de machine applicable |
|---|---|---|---|---|
| 1~5 | 2 | 2 | 8~12 | CD1/MD1palan électrique |
| 5~16 | 3~4 | 3~4 | 5~8 | LD/Type LHtype à pont |
| 20~50 | 4~6 | 5~8 | 3~6 | Type QDpont roulant à double poutre |
| 50~100 | 6~8 | 8~12 | 1.5~3 | grande capacitétype à portique/Métallurgie |
| ≥100 | 8~12 | 12~20 | 0.5~1.5 | Grande capacité Coulée/Construction navale |
Structure et matériaux des poulies de grue
Les poulies de grue se répartissent en deux catégories : les poulies fixes, montées sur la poutre de pont ou le châssis du chariot pour dévier le câble métallique, et les poulies mobiles, qui accompagnent le moufle dans sa montée et sa descente afin de démultiplier l'effort. Une poulie se compose d'un boudin de roue, d'un moyeu, d'un rayon et d'une gorge à câble. Les poulies de grande dimension sont moulées d'une seule pièce en acier moulé, tandis que les modèles moyens et petits peuvent être réalisés en nylon MC ou en fonte ductile. Le rapport entre le diamètre de la poulie D et le diamètre du câble métallique d (D/d) constitue un paramètre de conception fondamental qui conditionne directement la durée de vie en fatigue par flexion du câble.
Poulie en acier moulé (ZG310-570) : résistance à la traction ≥ 570 MPa, dureté HB 180 à 220, excellente résistance à l'usure et aux chocs. Convient aux applications de grande capacité (≥ 20 t) et aux environnements à haute température. Après trempe par induction à fréquence moyenne de la gorge à câble, la dureté atteint HRC 40 à 45, ce qui double la durée de vie de la poulie. Ses inconvénients : un poids mort élevé (environ 5 fois celui d'une poulie en nylon) et un coût d'usinage supérieur.
Poulie en nylon MC (nylon coulé) : masse volumique de seulement 1,15 g/cm³ (soit 1/5 de celle de l'acier moulé), coefficient de frottement faible (0,08 à 0,12), usure réduite du câble métallique (durée de vie du câble prolongée de 30 %), excellente autolubrification et faible bruit de fonctionnement. Plage de température d'utilisation : -40 à +120 °C. Largement utilisée dans les ponts roulants légers et moyens (≤ 20 t) ainsi que dans les applications à grande vitesse. Kelude Industries Lourdes utilise par défaut une formulation de nylon huilé pour ses poulies en nylon MC, offrant une résistance à l'usure supérieure de 40 % à celle du nylon standard.
Calcul du rapport de diamètre poulie/câble
La norme ISO 4301 / FEM 1.001 (équivalente à la norme ISO 4301 / FEM 1.001) exige un rapport D/d ≥ 20 pour le diamètre de la poulie D par rapport au diamètre du câble d (Classe de Fonctionnement M5). Plus ce rapport est élevé, plus la contrainte de flexion du câble est faible et plus sa durée de vie est longue. Kelude Industries Lourdes applique un rapport D/d ≥ 25, ce qui prolonge la durée de vie en fatigue par flexion du câble de plus de 30 %.
Exemple de calcul 1 — Palan électrique de capacité 5 t, câble métallique de diamètre d = 11 mm. Déterminer le diamètre minimal de la poulie.
Selon ISO 4301 / FEM 1.001 : D ≥ 20 × 11 = 220 mm, soit un diamètre normalisé D = 250 mm.
Selon la norme Kelude : D ≥ 25 × 11 = 275 mm, soit D = 315 mm.
Exemple de calcul 2 — Pont roulant de 10 t avec câble d = 13 mm et poulie D = 400 mm. Vérifier le rapport D/d.
D/d = 400/13 = 30,8 > 25 (norme Kelude) : la contrainte de flexion du câble est faible et sa durée de vie prolongée.
Le diamètre de la poulie doit également être coordonné avec celui du tambour : il représente généralement 0,8 à 1,0 fois le diamètre du tambour, afin de maintenir des contraintes de flexion du câble comparables sur les deux organes.
Exemple de calcul du mouflage
Le mouflage m est défini comme le rapport entre le nombre de brins de câble n et le nombre de brins issus du tambour z. Ce paramètre influence directement la Vitesse de Levage et la tension du câble. Voici un exemple type de calcul de sélection :
Exemple de calcul 3 — Pont électrique à une poutre de 10 t, Vitesse de Levage requise ≥ 5 m/min. Avec un tambour de diamètre D = 300 mm tournant à n₀ = 15 tr/min, la vitesse linéaire en sortie de tambour est v₀ = πDn₀ = 3,14 × 0,3 × 15 ≈ 14,1 m/min. Le mouflage nécessaire est m = v₀ ÷ v = 14,1 ÷ 5 ≈ 2,8, arrondi à m = 3. La Vitesse de Levage réelle est alors v = 14,1 ÷ 3 = 4,7 m/min, soit plus de 90 % de la valeur requise de 5 m/min, ce qui est acceptable en pratique.
Exemple de calcul 4 — Pont roulant bipoutre de 32 t, mouflage m = 6, nombre de brins n = 12 (tambour double, n = 2m). La tension dans un brin est F = Q ÷ (n × η) = 32 000 ÷ (12 × 0,95) ≈ 2 807 kg ≈ 27,5 kN. Sur cette base, on sélectionne un câble de diamètre d ≈ 18 mm, puis on déduit le diamètre minimal de poulie D ≥ 450 mm avec D/d ≥ 25, soit un diamètre normalisé D = 500 mm.
Paramètres de la gorge à câble et critères d'usure
L'adaptation des dimensions de la gorge à câble au diamètre du câble métallique conditionne directement la durée de vie de ce dernier. Le pas de la gorge est p = d + 3 à 5 mm, le rayon de la gorge de câble R = (0,53 à 0,56)d et la profondeur de gorge h = (0,25 à 0,4)d. Une gorge trop peu profonde favorise la sortie du câble de la gorge ; une gorge trop profonde provoque un écrasement du câble et accélère son usure.
Critères d'évaluation de l'usure de la gorge : ① remplacer la poulie lorsque la profondeur de gorge a perdu 25 % de sa dimension d'origine ; ② remplacer lorsque l'usure de l'épaisseur de paroi atteint 80 % de l'épaisseur initiale ; ③ en cas de rainures ou d'usure ondulée dans la gorge, procéder à un tournage de reprise (passe unique ≤ 1 mm) ; ④ réparer lorsque le jeu entre le câble et le rayon de la gorge de câble usé dépasse 2 mm. Les gorges des poulies Kelude Industries Lourdes bénéficient d'une trempe par induction à fréquence moyenne, leur conférant une durée de vie double de celle des poulies standard.
Sélection et maintenance des roulements de poulie
Les roulements de poulie supportent principalement des charges radiales et de faibles charges axiales. On utilise couramment des roulements à billes à alignement automatique (série 2000) ou des roulements à rotule sur rouleaux (série 22200). Le modèle de roulement est choisi en fonction du diamètre de la poulie et de la largeur du moyeu : poulies D = 200 à 315 mm avec roulements 6205 à 6208 ; poulies D = 400 à 630 mm avec roulements 6309 à 6316 ou 22210 à 22220. Dans des conditions de service normales, la durée de vie du roulement est ≥ 5 000 h.
Exigences de maintenance : ① graisser tous les 3 mois avec une graisse au lithium extrême pression n° 2 ; ② démonter, nettoyer et inspecter les roulements une fois par an, puis remplacer la Graisse ; ③ remplacer immédiatement tout roulement présentant un bruit anormal ou un échauffement supérieur à 40 °C au-dessus de la Température Ambiante. Les roulements de poulie Kelude Industries Lourdes sont dotés d'une double Étanchéité (2RS), offrant une protection Anti-poussière et Étanche à l'eau, adaptée aux environnements intérieurs comme extérieurs.
Points clés de l'inspection de routine des poulies
Inspection quotidienne par l'opérateur : ① vérifier visuellement l'état de surface de la gorge à câble pour détecter toute rainure d'usure marquée ; ② faire tourner la poulie pour s'assurer de sa liberté de rotation et de l'absence de blocage ; ③ contrôler l'absence de corps étrangers incrustés dans la gorge ; ④ écouter tout bruit de frottement anormal en fonctionnement (un bruit périodique peut indiquer une usure dissymétrique de la gorge). Maintenance mensuelle : mesurer la profondeur de gorge et l'épaisseur de paroi, et consigner les relevés ; nettoyer les dépôts de graisse à la surface de la gorge ; vérifier l'intégrité des joints d'Étanchéité des roulements (absence de fuite de graisse).
Précautions de sélection des poulies
Questions fréquentes
Q : Un mouflage plus important est-il toujours préférable ?
A : Non. Un mouflage plus élevé réduit la vitesse de levage et augmente l'usure du câble métallique en raison des enroulements supplémentaires. Pour une grue de 10t, la vitesse est de 6 m/min avec un mouflage de 3, contre 3,6 m/min avec un mouflage de 5, soit une différence d'efficacité de 40 %. Kelude équilibre la capacité de levage et l'efficacité opérationnelle pour proposer la solution optimale lors de la sélection.
Q : Comment choisir entre une poulie en nylon et une poulie en acier moulé ?
A : Pour les environnements standard (-20~+80 °C), la poulie en MC nylon est recommandée : légère, silencieuse, elle prolonge la durée de vie du câble métallique de 30 %. En cas de températures élevées (> 80 °C) ou de conditions de charge lourde avec impacts, optez pour la poulie en acier moulé. Kelude propose les deux matériaux disponibles sur stock.
Q : À quel niveau d'usure de la gorge du câble faut-il remplacer la poulie ?
A : Le remplacement est impératif lorsque l'usure de la profondeur de gorge atteint 25 % de la dimension d'origine, en cas de fissure de la paroi ou de rupture du boudin de roue. Les gorges des poulies Kelude, traitées par trempe par induction à fréquence moyenne (HRC40~45), offrent une durée de vie plus de 2 fois supérieure à celle des poulies standard.
Q : Que faire si la poulie ne tourne pas librement ?
A : Vérifiez d'abord si les roulements manquent de graisse ou sont endommagés, puis contrôlez si l'axe de poulie est tordu ou si des corps étrangers sont présents dans la gorge du câble. Les palans Kelude utilisent des roulements à double étanchéité ; une lubrification tous les 3 mois en conditions normales suffit.
Ce guide technique couvre l'ensemble des spécifications pour la sélection des palans de grue. Kelude fournit une gamme complète de poulies en acier moulé et en MC nylon, avec possibilité de personnalisation sur plan pour les mouflages et diamètres de poulie non standard. Pour toute demande de conseil, contactez l'équipe technique de Kelude pour une solution personnalisée.
