Spécifications du Tambour de Câble pour Pont Roulant
Point clé Le tambour de câble est le composant cylindrique du mécanisme de levage de la grue sur lequel s'enroule le câble métallique. ① Le diamètre du tambour D ≥ diamètre du câble métallique d × 20 (norme ISO 4301 / FEM 1.001) ; Kelude Industries Lourdes applique un standard D ≥ d × 25 ; ② L'épaisseur de paroi du tambour δ ≥ 0,8d et ≥ 12 mm ; ③ Le câble métallique doit conserver au minimum 3 spires de sécurité sur le tambour ; ④ Les tambours Kelude Industries Lourdes sont fabriqués en tôle d'acier Q355B (≈S355JR) roulée et soudée, avec une gorge du câble traitée par trempe par induction à fréquence moyenne, dureté HRC 40~45.
Structure du tambour et spécifications
Le tambour se compose du corps cylindrique, des boudins de roue latéraux (garde-câble), de la gorge du câble et du serre-câble. Le tambour est relié au motoréducteur par l'intermédiaire d'un accouplement ; le câble métallique s'enroule en suivant l'ordre des gorges. Le diamètre, la longueur totale et les dimensions de la gorge du tambour doivent être précisément adaptés au diamètre du câble métallique et à la hauteur de levage. La norme ISO 4301 / FEM 1.001 exige un diamètre de tambour D ≥ d × 20 ; Kelude Industries Lourdes applique un standard D ≥ d × 25 afin de prolonger la durée de vie en fatigue du câble métallique. La longueur totale L du tambour est déterminée par la longueur totale du câble, le nombre de couches d'enroulement et le pas de la gorge.
| diamètre du câble métalliqued(mm) | diamètre du tambour D(mm) | Longueur du fût L(mm) | gorge du câble Pasp(mm) | épaisseur de paroiδ(mm) | Application Hauteur de Levage(m) |
|---|---|---|---|---|---|
| 8 | 200 | 300~400 | 10 | 12 | ≤12 |
| 11 | 300 | 400~550 | 13 | 14 | ≤18 |
| 13 | 350 | 500~700 | 16 | 16 | ≤24 |
| 15 | 400 | 600~850 | 18 | 18 | ≤30 |
| 17.5 | 500 | 750~1000 | 21 | 20 | ≤36 |
| 21.5 | 600 | 900~1300 | 25 | 22 | ≤42 |
| 26 | 750 | 1100~1600 | 30 | 25 | ≤50 |
| 32 | 900 | 1400~2000 | 36 | 28 | ≤60 |
Note : le diamètre du tambour D est calculé selon D ≥ d × 25, et l'épaisseur de paroi δ selon δ ≥ 1,0 × d, avec un minimum de 12 mm. Les tambours Kelude sont fabriqués en tôle d'acier Q355B (≈S355JR) cintrée et soudée, avec trempe par induction à fréquence moyenne de la gorge du câble.
Calcul technique du diamètre et de la longueur du tambour
Le diamètre du tambour D est déterminé conformément à la norme ISO 4301 / FEM 1.001 (ex-ISO 4301 / FEM 1.001), qui exige D ≥ d × 20 (d étant le diamètre du câble métallique). Kelude Industries Lourdes applique pour sa part un critère plus sévère : D ≥ d × 25. La longueur du tambour L est fonction de la longueur totale du câble à enrouler, du nombre de couches d'enroulement et du pas de la gorge.
Exemple de calcul n°1 : Soit un câble métallique de diamètre d = 15 mm, une hauteur de levage H = 24 m, un mouflage m = 4, et 3 spires de sécurité à conserver sur le tambour. Déterminer le diamètre et la longueur du tambour.
① Diamètre du tambour : D ≥ 25 × 15 = 375 mm, on retient une valeur normalisée D = 400 mm.
② Pas de la gorge : p = d + 3 = 18 mm.
③ Longueur totale du câble : L₀ = H × m + spires de sécurité × πD = 24 × 4 + 3 × 3,14 × 0,4 = 96 + 3,77 ≈ 100 m.
④ Nombre de spires sur une couche : n = L₀ / (p × πD) = 100 / (0,018 × 3,14 × 0,4) ≈ 4 422 spires. Avec une longueur de tambour L = 600 mm, le nombre de spires par couche est de L / p = 600 / 18 ≈ 33 spires. Le nombre de couches nécessaires serait alors de 4 422 / 33 ≈ 134 couches, ce qui est évidemment irréaliste.
⑤ Correction : on opte pour un bobinage multicouche. Avec une longueur de tambour L = 800 mm, on obtient 800 / 18 ≈ 44 spires par couche. Le nombre de couches requis est alors de L₀ × p / (πD × L) = 100 × 0,018 / (3,14 × 0,4 × 0,8) ≈ 1,79 couche, soit 2 couches.
Exemple de calcul n°2 : Pont Roulant Bipoutre de 32 t, câble métallique d = 21,5 mm, hauteur de levage H = 30 m, mouflage m = 6. Diamètre du tambour : D ≥ 25 × 21,5 = 537,5 mm, on retient D = 600 mm. Pas de la gorge p ≈ 25 mm, longueur du tambour L = 1 000 mm, soit 1 000 / 25 = 40 spires par couche. Le nombre de couches réel est déterminé par la longueur totale du câble ; la conception retient 2 couches d'enroulement.
Calcul de l'épaisseur de paroi et vérification de résistance
L'épaisseur de paroi du tambour δ est déterminée par la formule empirique δ ≥ 0,8 d, avec un minimum de 12 mm (d étant le diamètre du câble). Kelude Industries Lourdes applique δ ≥ 1,0 d, offrant ainsi une marge de sécurité supérieure. Le calcul précis de l'épaisseur doit prendre en compte la pression radiale et la contrainte de flexion induites par l'enroulement du câble :
Contrainte de compression radiale : σ = 0,5 Fₘₐₓ / (δ × p), où Fₘₐₓ est la tension maximale du câble.
Contrainte admissible : [σ] = σₛ / n. Pour l'acier Q355B (≈S355JR), la limite d'élasticité σₛ ≥ 355 MPa. Avec un coefficient de sécurité n ≥ 1,5, on obtient [σ] ≤ 236 MPa.
Exemple de calcul n°3 : Tension maximale du câble Fₘₐₓ = 50 kN, épaisseur de paroi δ = 20 mm, pas de la gorge p = 25 mm.
σ = 0,5 × 50 000 / (20 × 25) = 50 MPa < 236 MPa. La résistance est donc vérifiée.
Procédé de fabrication et contrôle qualité des tambours
Le procédé de fabrication des tambours Kelude Industries Lourdes comprend les étapes suivantes : ① Découpe de la tôle d'acier Q355B (≈S355JR) ; ② Cintrage de la tôle à l'aide d'une rouleuse à tôles (circularité du corps ≤ 1 mm) ; ③ Soudage de la jointure longitudinale (soudage à l'arc submergé automatique, fil d'apport H10Mn2) ; ④ Contrôle non destructif des soudures (Contrôle par Ultrasons et Magnétoscopie, niveau de qualité de soudure Ⅱ requis) ; ⑤ Usinage des brides et des portées d'emboîtement aux extrémités par Tournage ; ⑥ Usinage de la gorge du câble sur tour à commande numérique ; ⑦ Trempe par induction à fréquence moyenne de la gorge (dureté HRC 40 à 45, profondeur de couche durcie ≥ 2 mm) ; ⑧ Assemblage de l'Accouplement de tambour et des Palier ; ⑨ Essai statique à charge nominale à 1,5 fois la charge nominale avant livraison. Chaque tambour est livré avec un rapport de contrôle des soudures et un rapport de contrôle dimensionnel.
Défauts de soudure courants et mesures de prévention : ① Fissure de soudure — Température de Préchauffage ≥ 100 °C (pour une épaisseur de tôle > 20 mm), refroidissement lent et maintien de la température après soudage ; ② Soufflure — séchage des électrodes et du flux, nettoyage du chanfrein (élimination de l'huile et de la rouille) avant soudage ; ③ Manque de pénétration — respect de l'angle du chanfrein et de la largeur de la face de la racine, ajustement des paramètres de soudage.
Accouplement de tambour et structure de support
Le tambour est relié à l'Arbre de Sortie du Réducteur par l'intermédiaire d'un Accouplement de tambour. Pour les tambours de grande capacité, une extrémité est équipée d'un accouplement à denture bombée de type GIICL (compensation de désalignement angulaire ≤ 1,5°), l'autre extrémité étant supportée par un Roulement à rotule sur rouleaux. L'Accouplement de tambour doit supporter le Poids Mort du tambour et les charges radiales générées par la tension du câble. La sélection du modèle est effectuée en appliquant un coefficient de sécurité de 1,5 au couple nominal transmis.
Exemple de calcul n°4 : Couple d'entrée du tambour T = 20 000 N·m, coefficient de sécurité 1,5. Couple de sélection : T₀ = 20 000 × 1,5 = 30 000 N·m. En consultant le tableau des modèles de la série GIICL, l'accouplement GIICL8 présente un couple nominal de 31 500 N·m ≥ 30 000 N·m. On retient donc un accouplement GIICL8 (plage de diamètre d'alésage : 90 à 150 mm). Les dents des accouplements de tambour Kelude subissent une Cémentation et Trempe (HRC 58 à 62), offrant une excellente Résistance à l'usure.
Précautions de sélection pour les tambours
Questions fréquentes
Q : Pourquoi conserver 3 spires de sécurité sur le tambour ?
A : Les spires de sécurité empêchent le serre-câble de supporter directement la tension. Lorsque le crochet est en position basse, il reste 3 spires de câble au niveau du serre-câble pour assurer une friction d'amortissement et éviter tout glissement. Cette exigence est obligatoire selon la norme ISO 4301 / FEM 1.001. Kelude Industries Lourdes marque en rouge l'emplacement du serre-câble sur le tambour pour indiquer clairement la zone des spires de sécurité.
Q : À quel niveau d'usure de la gorge du tambour faut-il remplacer le tambour ?
A : Le tambour doit être remplacé lorsque l'usure de la profondeur de gorge atteint 25 % de la dimension d'origine, ou lorsque l'usure de l'épaisseur de paroi au fond de la gorge atteint 15 % de la dimension d'origine. Les gorges des tambours Kelude bénéficient d'une trempe par induction à fréquence moyenne, offrant une durée de vie plus de 2 fois supérieure à celle d'un tambour standard. Lors de l'inspection quotidienne, si le câble présente un jeu anormal dans la gorge, un bruit anormal ou une usure en escalier visible, arrêtez immédiatement la machine et procédez à une vérification.
Q : Comment traiter un bruit anormal et un emmêlement du câble sur le tambour ?
A : Causes possibles d'un bruit anormal du tambour : ① roulement endommagé ou manque de lubrification ; ② déraillement du câble de la gorge ou enroulement croisé ; ③ écart de coaxialité de l'accouplement ; ④ fissure sur le corps du tambour. L'emmêlement du câble est généralement causé par un angle d'écart excessif, un dysfonctionnement du guide-câble ou une mauvaise manipulation. Kelude recommande de vérifier d'abord l'angle d'écart (≤ 3,5°) et l'état du guide-câble, puis d'inspecter les roulements et l'accouplement.
Q : Comment calculer le diamètre du tambour ? Peut-on l'augmenter ?
A : Le diamètre du tambour D ≥ d × 20 (limite inférieure selon la norme ISO 4301 / FEM 1.001). Augmenter le diamètre du tambour réduit la contrainte de flexion du câble métallique et prolonge sa durée de vie, mais cela modifie la vitesse de levage (vitesse v = πDn ; plus D est grand, plus la vitesse est élevée à régime constant). Kelude peut fabriquer des tambours de diamètre non standard sur demande ; dans ce cas, la puissance du moteur et le rapport de vitesse doivent être recalculés.
Ce guide technique couvre l'ensemble des spécifications et critères de sélection des tambours de câble pour grues. Kelude Industries Lourdes propose une gamme complète de tambours soudés en Q355B ainsi que des services de personnalisation (diamètre, longueur et dimensions de gorge non standard). Pour tout calcul de conception ou conseil de sélection, contactez l'équipe technique de Kelude.
