Sélection des unités d'entraînement de grue GB/T 22411-2008
La norme ISO 12100-1:2003, reprise par la référence GB/T 22411-2008, constitue la spécification dédiée à la conception et à la sélection des unités d'entraînement pour grues. La norme spécifie la classification, les exigences techniques, les paramètres de sélection et la méthode d'essai des unités d'entraînement pour chaque mécanisme de grue, couvrant l'ensemble de la chaîne de transmission : moteur, réducteur, accouplement et frein.
La norme GB/T 22411-2008, équivalente à l'ISO 12100-1:2003, définit le cadre systématique des unités d'entraînement pour grues. Source de puissance de chaque mécanisme, l'unité d'entraînement se compose d'un moteur, d'un réducteur, d'un frein, d'accouplements et d'arbres de transmission. La pertinence de sa configuration détermine directement les performances opérationnelles et la durée de vie de la grue. La norme est applicable à la conception et à la sélection des unités d'entraînement des mécanismes de levage, de translation, de rotation et de relevage de la flèche pour les grues de type à pont, à portique, à tour et mobile. Kelude Industries Lourdes applique cette norme pour la configuration de ses systèmes d'entraînement, garantissant une transmission de puissance fiable et adaptée à chaque mécanisme.
Exigences de sélection du moteur
La norme impose des exigences précises pour la sélection des moteurs de grue. Le moteur du mécanisme de levage doit être un moteur spécialement conçu pour les grues (séries YZ ou YZR), offrant une capacité de surcharge élevée et un couple de démarrage important. La puissance du moteur est calculée en fonction de la capacité de levage nominale, de la vitesse du mécanisme et du rendement, puis majorée d'un coefficient de réserve de puissance de 1,2 à 1,4. Pour le mécanisme de translation, la puissance du moteur est déterminée à partir de la somme de la résistance en pleine charge et de la résistance à l'accélération, afin de satisfaire les exigences de démarrage en pleine charge, d'accélération et de déplacement en rampe. L'indice de protection (IP) du moteur doit être au minimum IP44 pour une grue en intérieur, et IP54 pour une utilisation en extérieur ou en milieu poussiéreux. La classe d'isolation doit être au minimum de classe F (155 °C) pour les moteurs du mécanisme de levage comme pour ceux du mécanisme de translation. Le type de montage est choisi entre B3 (montage sur pied) et B5 (montage à bride), selon la méthode de connexion au réducteur.
Les conditions de service des moteurs de grue diffèrent sensiblement de celles d'un environnement industriel classique — démarrages et arrêts fréquents, inversions de sens de rotation, fortes charges de choc sont le quotidien. La norme exige que les moteurs satisfassent au régime de travail S3 (service intermittent périodique). Le facteur de marche (valeur FC) est déterminé selon la classe de fonctionnement du mécanisme, avec les valeurs recommandées suivantes : 25 % pour les classes A1 à A3, 40 % pour les classes A4 à A5, et 60 % pour les classes A6 à A8. Le couple de démarrage ne doit pas être inférieur à 2,0 fois le couple nominal, et le couple maximal ne doit pas être inférieur à 2,5 fois le couple nominal. Pour les moteurs à variation de vitesse par fréquence, un couple constant doit être maintenu en basse fréquence, avec un couple de démarrage d'au moins 1,5 fois le couple nominal. Chaque moteur doit être équipé d'un dispositif de protection thermique indépendant (thermistance PTC ou thermostat) qui coupe automatiquement l'alimentation électrique lorsque la température de l'enroulement dépasse la valeur admissible.
Sélection du réducteur et de l'accouplement
La norme définit les exigences de sélection du réducteur. Le réducteur du mécanisme de levage doit être un réducteur à denture trempée, avec une limite de fatigue au contact des engrenages d'au moins la classe 10 selon AGMA. Le rapport de transmission nominal est déterminé par la vitesse de levage et la vitesse de rotation du tambour ; l'écart entre le rapport réel et la valeur de calcul ne doit pas dépasser ±3 %. La puissance d'entrée nominale du réducteur ne doit pas être inférieure à 1,25 fois la puissance nominale du moteur. La lubrification est choisie en fonction de la puissance et de la vitesse : la lubrification par barbotage convient aux réducteurs de puissance faible à moyenne, tandis que la lubrification forcée (pompe à huile + circuit) est requise pour les réducteurs de forte puissance ou à grande vitesse. Le réducteur de translation de type emboîté doit présenter un alésage d'arbre creux et des dimensions de clavette suffisants ; son boîtier doit être muni d'ailettes de refroidissement pour limiter l'échauffement à 60 K maximum.
L'accouplement est un composant essentiel de la chaîne d'entraînement, chargé de transmettre le couple tout en compensant les écarts d'installation. La norme spécifie que l'accouplement entre le réducteur et le tambour du mécanisme de levage doit être un accouplement à denture bombée ou un accouplement élastique à broches. L'accouplement à denture bombée offre une compensation angulaire importante (écart admissible de 1° à 1,5°), adapté aux cas où la précision d'alignement d'installation est moyenne. L'accouplement élastique transmet le couple tout en amortissant les chocs et les vibrations, et convient à la liaison entre le réducteur et le moteur. Le couple nominal de l'accouplement est dimensionné à 2 à 3 fois le couple nominal du moteur, soit 3 fois pour le mécanisme de levage et 2 fois pour le mécanisme de translation. Les arbres de transmission sont fabriqués en tube d'acier sans soudure ou en barre d'acier ; les arbres longs doivent être soutenus par un palier intermédiaire, et la vitesse critique de l'arbre doit être supérieure à 1,5 fois la vitesse de rotation de service.
Paramètres de sélection des unités d'entraînement
Le tableau comparatif ci-dessous regroupe les paramètres de sélection essentiels des unités d'entraînement pour chaque mécanisme. Le personnel de conception peut s'y référer pour effectuer une première sélection et procéder à la vérification.
| mécanisme | Moteur Type | Puissance Réserve | réducteuressai de type | Accouplement Couple Multiplicité |
|---|---|---|---|---|
| mécanisme de levage | YZ/YZR | 1.2~1.4 | réducteur à denture trempée | ≥3fois |
| mécanisme de translation | YZ/YZR | 1.1~1.3 | Ensemble/Horizontalréducteur | ≥2fois |
| mécanisme d'orientation | YZ/Variateur de fréquence | 1.2~1.5 | Réducteur planétaire/Roue à vis sans fin | ≥2.5fois |
Exigences relatives au frein et à l'arbre de transmission
La norme spécifie les exigences de conception et de sélection applicables au frein et à l'arbre de transmission de l'unité d'entraînement. Le couple de freinage du frein du mécanisme de levage ne doit pas être inférieur à 1,5 fois le couple de levage nominal, tandis que celui du frein du mécanisme de translation est sélectionné entre 1,5 et 2,0 fois le couple de translation en pleine charge. Le frein doit être monté sur l'arbre haute vitesse du réducteur (côté moteur) et être de type normalement fermé (freinage par ressort en cas de coupure de courant). L'électroaimant ou le poussoir hydraulique du frein doit être équipé d'un dispositif de libération manuelle permettant d'ouvrir le frein à la main en cas de panne de courant afin de descendre la charge. Les matériaux de friction du frein doivent être de type semi-métallique ou métal fritté, avec un coefficient de frottement stable compris entre 0,35 et 0,45 et d'excellentes performances de défaillance thermique. La dureté de la bande de roulement de la roue de frein ne doit pas être inférieure à HB280, la profondeur de couche durcie doit être d'au moins 3 mm et le voile radial après installation ne doit pas dépasser 0,05 mm.
L'arbre de transmission est un composant essentiel du Mécanisme de Translation du Pont à entraînement centralisé, reliant le motoréducteur aux galets de roulement des deux côtés. La norme spécifie que l'arbre de transmission doit être fabriqué en tube d'acier sans soudure ou en acier rond de qualité 45. La vitesse de rotation critique de l'arbre de transmission ne doit pas être inférieure à 1,5 fois sa vitesse de rotation de service, afin d'éviter tout phénomène de résonance en fonctionnement. L'écart de rectitude de l'arbre de transmission ne doit pas dépasser 1/1000 de sa longueur totale. Pour les arbres de transmission longs (Portée > 16,5 m), des paliers de support intermédiaires doivent être installés, avec un espacement ne dépassant pas 3 m. La liaison entre l'arbre de transmission et l'Accouplement doit être réalisée par Clavette Parallèle ou par liaison par cannelures, la contrainte de compression sur la clavette ne dépassant pas 100 MPa. Après installation, l'arbre de transmission doit subir un essai d'équilibrage dynamique, avec une classe de précision d'équilibrage non inférieure à G6.3. La peinture de protection de l'arbre de transmission doit offrir des propriétés antirouille et Anticorrosion. Pour les grues extérieures, l'arbre de transmission doit faire l'objet d'une Inspection Périodique de la lubrification et de la corrosion.
Questions fréquentes sur les composants d'entraînement
Q : Pourquoi choisir un moteur YZR plutôt qu'un moteur standard ?
A : Les Moteur à rotor bobiné de la série YZR pour grues offrent un couple de démarrage élevé (≥ 2 fois le couple nominal), supportent des démarrages et arrêts fréquents ainsi que des inversions de sens de rotation, et présentent une capacité de surcharge importante (résistant à des chocs de couple allant jusqu'à 3 fois le couple nominal). Ils sont spécialement conçus pour les conditions de service des grues, ce que les moteurs standard ne peuvent pas offrir.
Q : Pourquoi choisir un Accouplement avec un facteur de couple de 2 à 3 fois ?
A : Pendant le fonctionnement de la grue, les pics de couple subis par le moteur peuvent atteindre plusieurs fois le couple nominal. La sélection d'un Accouplement basée sur 2 à 3 fois le couple nominal garantit qu'il ne sera pas endommagé ou ne subira pas de Défaillance par fatigue sous l'effet des couples de pointe dans les conditions de service les plus défavorables. Cette marge de sécurité suffisante prolonge également sa durée de vie.
Q : Comment traiter une température d'huile excessive dans le réducteur ?
A : Vérifiez d'abord que le niveau d'huile est correct (un niveau trop bas entraîne une lubrification insuffisante et un échauffement). Ensuite, contrôlez que la qualité de l'Huile de Lubrification est appropriée (une viscosité trop élevée ou trop faible provoque un échauffement anormal). Si le niveau et le type d'huile sont corrects, inspectez le réducteur pour détecter tout Bruit anormal susceptible d'indiquer une Usure des Engrenage internes.
Q : Quelle est la signification du facteur de marche (valeur FC) du moteur ?
A : La valeur FC = temps de travail / (temps de travail + temps de pause) × 100 %. Les moteurs de grue sont conçus selon le régime de travail intermittent périodique de type S3. Plus la valeur FC est élevée, plus la proportion de temps de travail du moteur dans le cycle est importante, ce qui génère davantage de chaleur. Il est alors nécessaire de choisir un moteur avec une puissance nominale supérieure pour garantir que l'échauffement ne dépasse pas les limites admissibles.
