Essai de type et inspection en usine des tampons de grue
La norme GB/T 22416-2008 « Appareils de levage à charge suspendue — Exigences relatives aux tampons » constitue la référence pour la conception, la sélection et la réception des tampons de grue. Elle spécifie la classification, les caractéristiques requises, le calcul de la capacité d'absorption et les méthodes d'essai, et s'impose comme la norme clé pour la protection des extrémités du Rail de Pont Roulant.
La norme GB/T 22416-2008, équivalente à l'ISO 12100-4:2003, est la norme dédiée aux tampons de grue. Montés aux deux extrémités des rails du pont et du chariot, les tampons absorbent l'énergie cinétique générée lors d'un choc accidentel du mécanisme de translation contre les butées en bout de voie, évitant ainsi tout impact rigide entre la grue et les butées. La norme est applicable à la sélection et à la réception des tampons pour les mécanismes de translation du pont et du chariot de tous types de grues : type à pont, type à portique, type à tour et portique de base.
Classification et type de structure des tampons
La norme distingue trois types de tampons selon leur principe de fonctionnement. Le tampon en caoutchouc exploite la déformation élastique du caoutchouc pour absorber l'énergie d'impact ; c'est la solution la plus simple et la plus économique, adaptée aux grues dont la vitesse de fonctionnement ne dépasse pas 30 m/min. Sa surface de contact peut être plane ou incurvée ; le caoutchouc utilisé est du naturel ou du chloroprène, avec une dureté Shore A de 65 à 80. Le tampon à ressort utilise la déformation élastique d'un ressort hélicoïdal pour absorber l'énergie ; il offre une course du tampon plus importante et une absorption d'énergie supérieure, ce qui le destine aux grues à vitesse moyenne (30 à 60 m/min). Le ressort est en acier 60Si2Mn ou 50CrV, et sa rigidité ainsi que sa durée de vie en fatigue doivent satisfaire aux exigences de conception. Le tampon hydraulique dissipe l'énergie par la force d'amortissement générée par l'Huile hydraulique traversant un orifice de restriction ; ses caractéristiques d'amortissement sont réglables, sans rebond, avec un Freinage progressif, ce qui le rend adapté aux vitesses élevées (>60 m/min) ou aux applications exigeant une grande stabilité.
La norme fixe également les dimensions de base et les exigences d'installation pour chaque type de tampon. La plaque de base du tampon doit être solidement soudée ou boulonnée sur le Sommier ou l'extrémité de la Poutre Principale, avec une Résistance suffisante pour supporter la force d'impact maximale. L'axe du tampon doit être aligné avec celui de la butée ; le désalignement de montage ne doit pas dépasser 5 mm. La surface de contact entre le tampon et la butée doit être plane, avec une surface de contact réelle d'au moins 80 % de la surface frontale du tampon. Sur un même côté de la grue, les deux tampons doivent être installés à la même hauteur, avec un écart maximal de 3 mm. La face avant du tampon doit dépasser d'au moins 100 mm le point le plus saillant de la grue (par exemple la Plaque d'extrémité du Sommier), garantissant ainsi un contact du tampon avant celui de toute autre partie de la structure.
Méthode de calcul de la capacité d'absorption
La capacité d'absorption du tampon constitue le paramètre clé de sa sélection. La norme spécifie que la capacité nominale du tampon E doit être au moins égale à l'énergie cinétique Ek générée par la grue lors d'un impact à sa vitesse nominale de fonctionnement. Ek = 0,5 × m × v², où m représente la masse en mouvement (masse totale de la grue pour le pont, masse totale du chariot pour ce dernier) et v la vitesse nominale. Comme la vitesse est généralement réduite après l'action du Fin de Course, la norme autorise un calcul basé sur 85 % de la vitesse nominale (soit v efficace = 0,85 × v nominale). Pour plusieurs grues circulant sur la même voie, le scénario de collision entre deux grues doit également être pris en compte : la masse en mouvement est alors la somme des masses des deux grues, et la vitesse de calcul est la différence vectorielle de leurs vitesses respectives.
La course du tampon S et la force de Freinage F satisfont à la relation de conservation d'énergie : E = F × S × η, où η est l'efficacité du tampon (0,6 à 0,7 pour le tampon en caoutchouc, 0,7 à 0,8 pour le tampon à ressort, 0,8 à 0,95 pour le tampon hydraulique). Plus la course du tampon est longue, plus la force de Freinage est faible, réduisant d'autant la charge de choc sur la grue et sur le tampon lui-même. Toutefois, la course est limitée par l'espace d'installation : elle ne doit pas dépasser le quart de la Longueur de la poutre d'extrémité pour le tampon de translation du pont, ni le dixième de la Longueur de la poutre principale pour le tampon du chariot. Il est recommandé de prévoir une marge de capacité de 15 % à 20 % lors de la sélection, afin de faire face à d'éventuels dépassements de la vitesse nominale. Pour les grues installées à l'extérieur, l'effet de la charge de vent doit également être intégré dans le calcul de la capacité d'absorption.
Méthodes d'essai et exigences de réception
La norme spécifie les exigences relatives aux essais de type et au contrôle de réception usine des amortisseurs. L'essai de type comprend : l'essai de capacité d'absorption — sur le banc d'essai, un bloc percutant de masse nominale frappe l'amortisseur à la vitesse nominale ; on mesure la course du tampon et la courbe de force de freinage afin de vérifier que l'énergie absorbée correspond à la valeur de calcul. Les tampons en caoutchouc doivent également subir un essai de fragilité à basse température (aucune fissure ne doit apparaître après un choc à −20 °C maintenu pendant 4 heures). Les tampons à ressort sont soumis à un essai de fatigue — après 100 000 cycles à la compression nominale, le ressort ne doit présenter ni déformation permanente ni rupture. Les tampons hydrauliques doivent subir un essai d'étanchéité — aucune fuite après 30 minutes à la pression nominale, et les caractéristiques d'amortissement ne doivent pas varier de plus de ±15 % dans la plage de température de −20 à +60 °C.
Le contrôle de réception usine est effectué unité par unité : inspection visuelle — absence de fissures, de bavures et de défauts apparents ; contrôle dimensionnel — les dimensions hors tout et l'entraxe des trous de montage sont conformes aux plans ; contrôle de la course — après compression manuelle jusqu'à la course maximale, l'amortisseur doit revenir librement à sa position initiale. L'essai de réception effectué sur site après installation doit confirmer : la position de contact et l'alignement d'arbres entre l'amortisseur et la butée, la distance entre la face avant de l'amortisseur et la plaque d'extrémité du sommier (≥ 100 mm), le couple de serrage des boulons de montage et les mesures de freinage. Avant la première utilisation, le bouchon de fin de course de l'amortisseur hydraulique doit être démonté afin d'évacuer l'air qui a pu s'infiltrer pendant le transport. Kelude fournit en standard des amortisseurs adaptés à la sortie d'usine de ses grues ; chaque paramètre est calibré lors de l'installation.
Tableau comparatif des paramètres de sélection des amortisseurs
Le tableau comparatif ci-dessous récapitule les paramètres de performance essentiels et les conditions de service applicables des trois types d'amortisseurs, afin de faciliter la sélection.
| Type | vitesse applicable | efficacité du tampon | Avec/Sans rappel | Coût |
|---|---|---|---|---|
| tampon en caoutchouc | ≤30m/min | 0.6~0.7 | Avec | Faible |
| tampon à ressort | 30~60m/min | 0.7~0.8 | Avec | Moyen |
| tampon hydraulique | >60m/min | 0.8~0.95 | Sans | Élevé |
Inspection Quotidienne et Entretien des Amortisseurs
Pour garantir la fiabilité des amortisseurs, une inspection et un entretien réguliers sont indispensables. Lors de l'Inspection Quotidienne, vérifiez visuellement l'état extérieur de chaque amortisseur à chaque poste : fissures ou déformation permanente pour les tampons en caoutchouc, rupture de fil ou inclinaison du ressort pour les tampons à ressort, et fuites d'huile pour les tampons hydrauliques. Chaque mois, contrôlez le Serrage des boulons de fixation à l'aide d'une clé dynamométrique, en vérifiant au moins 50 % des boulons. Chaque trimestre, testez la course et le temps de retour des amortisseurs en les comprimant manuellement ou à basse vitesse jusqu'à la butée, puis en les relâchant : ils doivent revenir automatiquement et complètement à leur position initiale. Le temps de retour ne doit pas dépasser 2 secondes pour un tampon en caoutchouc, 1 seconde pour un tampon à ressort et 3 secondes pour un tampon hydraulique.
L'Intervalle de Remplacement des amortisseurs varie selon leur type et leur environnement d'utilisation. En environnement intérieur normal, remplacez les tampons en caoutchouc tous les 3 à 5 ans ; en extérieur ou en Environnement Haute Température, réduisez cet intervalle à 2 ou 3 ans. La durée de vie en fatigue des ressorts des tampons à ressort est généralement conçue pour 100000 cycles de compression ; au-delà de ce nombre, ou dès l'apparition de Fissures, le ressort doit être remplacé. Pour les tampons hydrauliques, remplacez les Joints et l'Huile hydraulique tous les 3 ans. Après un impact réel, procédez immédiatement à un examen approfondi de l'amortisseur, même si aucun dommage externe n'est visible, car la structure interne peut être compromise. Un tampon en caoutchouc dont la compression après impact dépasse 50 % de sa hauteur d'origine, ou qui présente des Fissures, doit être remplacé. Un tampon à ressort présentant une déformation permanente ou une réduction de sa hauteur libre de plus de 5 % après impact doit être remplacé. Un tampon hydraulique présentant des fuites ou une modification notable de ses caractéristiques d'amortissement après impact doit être remplacé.
Questions Fréquentes sur les Amortisseurs
Q : Quelle est la différence entre un amortisseur et une Fin de Course ?
A : La Fin de Course a pour rôle de couper l'Alimentation Électrique avant d'atteindre la position limite, provoquant ainsi l'arrêt du mécanisme. L'amortisseur, quant à lui, absorbe l'énergie de l'impact et protège la structure et l'équipement lorsque la Fin de Course est Défaillante ou que l'impact est inévitable. Ils assurent une protection par étages et ne peuvent pas se substituer l'un à l'autre.
Q : Un amortisseur hydraulique nécessite-t-il un Entretien périodique ?
A : Oui. Le niveau d'huile et l'Étanchéité d'un amortisseur hydraulique doivent être vérifiés chaque année, et l'Huile hydraulique doit être remplacée tous les 3 ans. Si l'amortisseur est resté inutilisé pendant une longue période, il faut purger l'air avant de procéder à un Essai d'impact. Une détérioration ou une fuite d'Huile hydraulique peut réduire les performances d'amortissement et augmenter les à-coups au Freinage.
Q : Quels sont les signes de Vieillissement d'un tampon en caoutchouc ?
A : Le Vieillissement d'un tampon en caoutchouc se manifeste par un craquellement de surface, une augmentation de la Dureté et une diminution de l'Élasticité. Lors d'un impact, la course du tampon se raccourcit nettement et la force d'impact augmente. Il est recommandé de remplacer les tampons en caoutchouc tous les 5 ans, ou tous les 3 ans en cas d'Environnement Haute Température ou d'exposition aux intempéries.
Q : Quelles sont les exigences concernant la position d'installation des amortisseurs ?
A : Les amortisseurs doivent être installés sur le Sommier ou l'extrémité de la Poutre Principale de la grue, face aux butées de fin de course du Rail. La face avant de l'amortisseur doit dépasser d'au moins 100 mm de la Plaque d'extrémité du Sommier. L'Écart d'alignement entre l'axe central de l'amortisseur et la butée ne doit pas dépasser 5 mm. La différence de hauteur entre deux amortisseurs du même côté ne doit pas dépasser 3 mm.
