Frein de grue YWZ électrohydraulique : disque, tambour et couple
Points clés Les freins de grue se répartissent en trois catégories principales : ① le frein à bloc électro-hydraulique YWZ (couple de freinage de 80 à 5 000 N·m), largement utilisé sur les mécanismes de translation du pont et de levage, avec un temps de réponse de 0,15 à 0,3 s ; ② le frein à disque (200 à 10 000 N·m), destiné au freinage de précision des grandes capacités, avec un temps de réponse inférieur à 0,15 s ; ③ le frein à tambour (20 à 500 N·m), intégré à l'arrière du moteur de palan électrique. Coefficient de sécurité de freinage : ≥ 1,5 pour le mécanisme de levage, ≥ 1,25 pour le mécanisme de translation. Les grues Kelude Industries Lourdes sont équipées en standard d'un double frein (YWZ + redondance à disque), conformément aux exigences de sécurité de la norme ISO 4301 / FEM 1.001.
Types de freins et structure
Le frein de grue est un composant essentiel pour garantir un fonctionnement sûr. Selon leur structure, on distingue trois types : les freins à sabots, les freins à disque et les freins à tambour. Le frein à bloc électro-hydraulique YWZ fonctionne par freinage à ressort et desserrage via un poussoir électrohydraulique ; il offre un couple de freinage élevé et une grande stabilité de fonctionnement. Le frein à disque exerce une force axiale pour serrer le disque de frein ; il se caractérise par une réponse rapide et un couple de freinage réglable. Le frein à tambour, quant à lui, est intégré à l'extrémité arrière du moteur de palan électrique, ce qui lui confère une structure compacte. Dans le calcul technique du mécanisme de levage à palan électrique, la sélection du frein doit être déterminée en fonction du couple de freinage et du coefficient de sécurité de freinage. Les grues Kelude Industries Lourdes d'une capacité supérieure à 20 t sont toutes équipées d'une configuration à double frein en redondance.
| Modèle | Type | couple de freinage(N·m) | roue de frein Diamètre(mm) | Adapté pour Pousseur de Frein | Prix indicatif(RMB) |
|---|---|---|---|---|---|
| YWZ-200 | à mâchoires | 100~200 | 200 | ED-23/5 | 500~800 |
| YWZ-300 | à mâchoires | 250~630 | 300 | ED-30/5 | 800~1200 |
| YWZ-400 | à mâchoires | 630~1600 | 400 | ED-50/6 | 1200~2000 |
| YWZ-500 | à mâchoires | 1600~3150 | 500 | ED-80/6 | 2000~3500 |
| YWZ-600 | à mâchoires | 3150~5000 | 600 | ED-121/6 | 3500~5000 |
| YP-250 | à disque | 200~500 | 250 | Centrale Hydraulique | 2000~4000 |
| YP-500 | à disque | 1500~4000 | 500 | Centrale Hydraulique | 5000~10000 |
| YP-800 | à disque | 5000~10000 | 800 | Centrale Hydraulique | 8000~15000 |
Référence de correspondance du couple de freinage du frein
| grue Capacité(t) | mécanisme | Recommandé Frein | couple de freinage(N·m) | Coefficient de sécurité |
|---|---|---|---|---|
| ≤5 | Levage / Hissage | à tambour/YWZ-200 | 80~200 | 1.5 |
| 5~16 | Levage / Hissage | YWZ-300/400 | 250~800 | 1.5 |
| 20~50 | Levage / Hissage | YWZ-500+à disque | 1600~3150 | ≥1.5 |
| 50~100 | Levage / Hissage | YWZ-600+à disque | 3150~5000 | ≥1.5 |
| ≤32 | Pont | YWZ-200/300 | 100~400 | 1.25 |
| 32~100 | Pont | YWZ-300/400 | 400~1200 | 1.25 |
Note : le coefficient de sécurité est défini selon la norme ISO 4301 / FEM 1.001, avec une valeur minimale de 1,5 pour le mécanisme de levage et de 1,25 pour le mécanisme de translation. Pour les ponts roulants de plus de 20 t, Kelude équipe le mécanisme de levage d'une redondance de double freinage combinant un frein YWZ et un frein à disque.
Calcul du couple de freinage
Le calcul du couple de freinage est l'élément clé du choix d'un frein. Le couple de freinage requis pour le mécanisme de levage se calcule comme suit : Tₚ = K × Tₙ, où K est le coefficient de sécurité de freinage (≥ 1,5) et Tₙ le couple nominal de la charge (ramené à l'axe de la roue de frein). Tₙ = 9550 × P/n × i × η, avec P la puissance du moteur (kW), n la vitesse du moteur (r/min), i le rapport de vitesse du réducteur et η le rendement de transmission (0,85 à 0,95).
Exemple de calcul 1 — Pont roulant de 10 t : moteur de levage P = 15 kW, vitesse n = 960 r/min, rapport de réducteur i = 40, rendement η = 0,9. Déterminer le couple de freinage requis et choisir le frein adapté.
Solution : Tₙ = 9550 × 15/960 × 40 × 0,9 ≈ 9550 × 0,0156 × 40 × 0,9 ≈ 537 N·m.
Couple de freinage requis : Tₚ = K × Tₙ = 1,5 × 537 = 805 N·m.
D'après le tableau des paramètres de la série YWZ : le YWZ-400 offre un couple de 630 à 1600 N·m, couvrant la valeur de 805 N·m. Le frein YWZ-400 est donc retenu.
Exemple de calcul 2 — Pont roulant bipoutre de 32 t : moteur de levage P = 37 kW, n = 740 r/min, i = 50, η = 0,88.
Tₙ = 9550 × 37/740 × 50 × 0,88 ≈ 9550 × 0,05 × 50 × 0,88 ≈ 2101 N·m.
Tₚ = 1,5 × 2101 = 3152 N·m.
Un seul frein ne suffit pas. Kelude équipe ce type d'appareil d'un frein double : YWZ-500 (1600 à 3150 N·m) + frein à disque YP-500 (1500 à 4000 N·m), soit un couple total de 3100 à 7150 N·m. Cette configuration satisfait l'exigence de ≥ 3152 N·m tout en garantissant le freinage même en cas de défaillance d'un des deux freins.
Choix du pousseur de frein et système de commande électrique
Le pousseur électrohydraulique (série ED) est l'élément de commande qui assure le desserrage du frein YWZ. Le pousseur doit être adapté au modèle de frein : YWZ-200 avec ED-23/5, YWZ-300 avec ED-30/5, YWZ-400 avec ED-50/6, YWZ-500 avec ED-80/6, YWZ-600 avec ED-121/6. Le pousseur fonctionne en régime de travail S3 à 60 %, avec une fréquence maximale de 720 mises sous tension par heure. Au-delà, un modèle de puissance supérieure doit être sélectionné.
La commande électrique du frein peut être de type alternatif ou continu. En commande alternative, un redresseur convertit le courant alternatif 380 V en courant continu de 170 à 220 V pour alimenter le moteur du pousseur. La commande en courant continu (220 V) est réservée aux applications spéciales comme la métallurgie. Une panne du redresseur est une cause fréquente de défaillance électrique du frein, se manifestant par un desserrage incomplet ou une absence de desserrage après mise sous tension. Les armoires de commande de frein Kelude sont équipées d'un voyant lumineux d'état du redresseur pour faciliter le diagnostic.
Le contacteur commande l'alimentation électrique du frein. Lorsque le contacteur de levage s'ouvre, le contacteur du frein est simultanément mis hors tension et le frein se serre par rappel de ressort. Un collage des contacts du contacteur (soudure) peut maintenir le frein desserré après la coupure, provoquant un glissement de charge. Kelude intègre un fin de course de coupure de courant comme dernière protection contre ce type de défaillance.
Tableau comparatif pour le choix des freins
Le tableau suivant fournit une référence rapide pour la sélection des freins du mécanisme de levage (solution recommandée par Kelude) :
| Capacité | Type de frein recommandé | Couple de freinage |
|---|---|---|
| ≤ 5 t | Frein à tambour (intégré à l'arrière du moteur de palan électrique) ou YWZ-200 | 80 à 200 N·m |
| 5 à 16 t | YWZ-300 / YWZ-400 | 250 à 800 N·m |
| 20 à 50 t | YWZ-500 + YP-500 (frein double) | 3100 à 7150 N·m |
| 50 à 100 t | YWZ-600 + YP-800 (frein double) | 8150 à 15000 N·m |
| ≥ 100 t | Frein à disque de grande dimension (2 à 4 unités) | ≥ 20000 N·m |
Précautions d'entretien et critères de sélection des freins
Questions fréquentes
Q : Quel jeu de frein pour un frein YWZ et à quelle fréquence faut-il le régler ?
A : Le jeu normal d'un YWZ est de 0,6 à 1,5 mm (course de dégagement), soit 0,3 à 0,8 mm par côté. Kelude recommande une inspection mensuelle du jeu de frein et un réglage rapide en cas d'usure. Le réglage s'effectue via l'écrou de réglage du frein ; après intervention, vérifiez à la jauge d'épaisseur que le jeu est uniforme des deux côtés.
Q : Que faire si le frein du palan électrique ne retient plus la charge ?
A : Causes possibles d'une défaillance du frein à tambour de palan électrique : ① jeu de frein excessif (nécessite un nouveau réglage) ; ② garniture de friction souillée (démonter et nettoyer à l'alcool ou remplacer) ; ③ ressort fatigué (les ressorts Kelude sont conçus pour 100 000 cycles, soit un remplacement tous les 2 à 3 ans) ; ④ roue de frein usée (rectification par tournage ou remplacement).
Q : Pourquoi installer un frein double sur le mécanisme de levage ?
A : La norme ISO 4301 / FEM 1.001 exige un coefficient de sécurité de freinage ≥ 1,5 pour le mécanisme de levage, mais les grues manipulant du métal en fusion doivent obligatoirement être équipées d'un frein double. Les grues générales Kelude de plus de 20 t sont également équipées de série d'un frein double (YWZ + disque) : même en cas de défaillance d'un frein, l'autre assure un freinage sûr, doublant ainsi le coefficient de sécurité.
Q : Quels sont les avantages du frein à disque par rapport au YWZ ?
A : Le frein à disque offre un temps de réponse plus rapide (< 0,15 s contre 0,15 à 0,3 s), une plage de réglage du couple de freinage plus étendue et n'exerce aucune force radiale sur l'arbre de moteur. Ses inconvénients : un coût plus élevé (environ 3 à 4 fois celui d'un YWZ) et un intervalle de remplacement de la garniture plus court. Kelude privilégie le frein à disque pour les mécanismes de levage de grande capacité ou à vitesse élevée.
Ce guide technique couvre l'ensemble des trois familles de freins de grue YWZ électrohydrauliques à mâchoires, à disque et à tambour. Kelude Industries Lourdes équipe chaque grue de la solution de freinage la plus adaptée : frein double redondant de série au-delà de 20 t, gamme complète de pièces détachées et service de maintenance. Pour toute question relative à la sélection d'un frein, contactez l'équipe technique Kelude.
