Roue de grue conforme à la norme GB/T 11350-2012

La norme GB/T 11350-2012 « Roues de grue » est la référence générale pour l'appariement des roues de grue et des rails. Elle définit les types, dimensions, exigences techniques, méthodes d'essai et règles d'inspection des roues de grue. Elle est applicable aux roues de translation des ponts roulants, des portiques et des grues à tour.

La norme GB/T 11350-2012 est la spécification dédiée à la sélection et à la technique des roues de grue. Elle encadre le choix du type de roue, la série de dimensions, les exigences relatives aux matériaux et le calcul de capacité de charge. La pertinence du choix des roues influence directement les performances de fonctionnement et la durée de vie de la grue. Cet article propose une lecture détaillée des points essentiels de cette norme.

Norme GB/T 11350-2012 pour roues de grue


Positionnement de la norme et types de roues

La norme GB/T 11350-2012 est la spécification générale pour les roues de grue. Elle s'applique aux galets à double boudin et aux galets à simple boudin utilisés dans les mécanismes de translation du pont et du chariot. La roue est un composant essentiel au déplacement de la grue : elle est en contact direct avec le rail, supporte les charges verticales dues au poids mort et à la charge suspendue, et encaisse les efforts horizontaux de guidage en cours de fonctionnement. La norme classe les roues selon le type de boudin : galet à double boudin (le plus courant, boudins des deux côtés, utilisé pour le pont et le chariot des ponts roulants et portiques), galet à simple boudin (boudin d'un seul côté, utilisé pour le rail intérieur du chariot) et galet sans boudin (pour les applications spéciales avec galets de guidage horizontaux). Selon la forme de la surface de roulement, on distingue les galets à surface cylindrique et les galets à surface plane. Le diamètre des roues varie de Φ200 mm à Φ1000 mm.

Exigences techniques

Exigences relatives aux matériaux et au traitement thermique : les roues sont fabriquées en acier moulé (ZG 310-570, ZG 340-640) ou en acier forgé (acier 45, 65Mn). La surface de roulement et la face interne du boudin doivent subir une trempe superficielle, avec une profondeur de couche durcie ≥ 3 mm (surface de roulement) ou ≥ 2 mm (boudin). La dureté de la bande de roulement doit être de HB 280 à 350 (après trempe superficielle), avec un écart maximal de 20 HB entre les mesures sur une même roue. La dureté de la jante doit être comprise entre HB 250 et 330. La rugosité de la surface de roulement doit être ≤ Ra 3,2 μm.

Tolérances dimensionnelles et tolérances géométriques : le diamètre des roues est soumis à une tolérance de qualité h9. Le faux-rond radial de la surface de roulement doit être ≤ 0,05 mm (pour un diamètre ≤ 500 mm) ou ≤ 0,08 mm (pour un diamètre > 500 mm). Le faux-rond axial de la face de la roue doit être ≤ 0,10 mm (pour un diamètre ≤ 500 mm) ou ≤ 0,15 mm (pour un diamètre > 500 mm). La coaxialité de l'alésage pour palier doit être de Φ0,05 mm. Ces exigences de tolérance garantissent un fonctionnement stable de la grue et réduisent le phénomène de frottement du boudin de roue sur le rail.

Diamètre des roues
Φ200~1000 mm selon la grue et la portée
Type de boudin
Double boudin / simple boudin Sans boudin + galet de guidage
Trempe de la surface de roulement
Profondeur ≥ 3 mm HB 280~350
Rugosité de surface
Ra ≤ 3,2 μm pour un fonctionnement stable
Matériau de la roue
Acier moulé ZG 310-570 Acier forgé 45 / 65Mn
Usure du boudin
≤ 50 % de l'épaisseur d'origine Remplacer si trop mince

Appariement roue-rail

La norme exige que la largeur de bande de roulement de roue soit supérieure de 20 à 30 mm à la largeur du champignon du rail. Jeu entre le boudin de roue et le flanc du rail : pour un galet à double boudin, le jeu de chaque côté est de 5 à 10 mm (selon le diamètre de la roue). La charge admissible par galet est calculée selon la formule suivante : P_max = k × D × C × L, où D est le diamètre des roues en mm, C le coefficient de vitesse de rotation (déterminé par table en fonction de la vitesse), L la largeur de contact du champignon du rail (liée au type de rail), et k le coefficient de contrainte de contact admissible (déterminé par table selon le matériau et le traitement thermique de la roue, compris entre 0,1 et 0,25). En service, la charge par galet ne doit pas dépasser la charge admissible, sous peine d'usure prématurée de la surface de roulement ou d'écaillage par fatigue. Pour chaque roue, le coefficient de sécurité S = P_max / P doit être calculé en fonction de la charge réelle P et de la vitesse de rotation C, avec S ≥ 1,25.

Critères de mise au rebut des roues

La norme spécifie les conditions de mise au rebut suivantes : usure de la surface de roulement — une réduction du diamètre due à l'usure supérieure à 3 % du diamètre d'origine (la diminution du rayon de roulement entraîne un écart de vitesse de translation et une augmentation de la charge du moteur d'entraînement). Usure du boudin — une usure de l'épaisseur du boudin supérieure à 50 % de l'épaisseur d'origine (un boudin trop mince augmente le risque de déraillement). Écaillage de la surface de roulement — une surface d'écaillage par fatigue (piqûres) supérieure à 10 % de la surface totale de roulement. Fissure — toute fissure sur la surface de roulement ou le boudin entraîne une mise au rebut immédiate. Usure de l'alésage du moyeu — un jeu de montage entre l'alésage du palier et la bague extérieure du roulement supérieur à 2 fois le jeu d'origine (provoque un balancement de la roue et une usure anormale du rail). Kelude sélectionne et inspecte les roues de grue conformément à cette norme afin de garantir un mécanisme de translation sûr et fiable.


Tableau comparatif pour la sélection des roues de grue

Le tableau comparatif ci-dessous présente les paramètres essentiels pour la sélection et la technique des roues de grue, à destination des concepteurs et des utilisateurs.

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>Q : Qu'est-ce que le phénomène de « frottement du boudin de roue sur le rail » ? Comment le prévenir et le traiter ?
A : Le « frottement du boudin de roue sur le rail » désigne un phénomène de frottement sévère entre le boudin de roue et le flanc du rail lors du fonctionnement de la grue. Il se manifeste par : un bruit anormal des galets de roulement, l'apparition d'un brillant métallique ou de bavures sur le boudin de roue et le flanc du rail, ainsi qu'une usure rapide des galets et du rail. Les causes possibles incluent : 1) un écart d'installation des galets (défaut d'alignement supérieur à 2 mm) ; 2) un écartement de voie hors tolérance (supérieur à ±5 mm) ; 3) une désynchronisation des deux côtés du pont (écart de vitesse de rotation supérieur à 1 %) ; 4) une déformation du sommier due à une modification de la contre-flèche de la poutre principale (galets inclinés). Actions préventives : contrôler strictement le défaut d'alignement et l'écartement de voie lors de l'installation, et procéder à une inspection périodique de l'état du rail et de l'usure des galets. Méthodes de traitement : identifier la cause puis appliquer les mesures correctives appropriées — réglage de la position des galets, correction de l'écartement de voie, et contrôle de la synchronisation de l'entraînement.
Q : Quelles sont les conséquences d'une profondeur de trempe insuffisante sur la surface de roulement ?
A : Une profondeur de trempe insuffisante (<3 mm) sur la surface de roulement entraîne : 1) une usure prématurée — des marques d'usure visibles apparaissent après quelques centaines d'heures de fonctionnement sous la charge nominale ; 2) un écaillage par fatigue de contact — sous l'effet des contraintes de contact répétées, la couche superficielle se détache, formant des piqûres et des cavités qui amplifient les vibrations et le bruit ; 3) des fissures de fatigue thermique — lors du freinage, la surface de roulement s'échauffe et, si la couche trempée est trop mince, les contraintes thermiques provoquent une fissuration en réseau. C'est pourquoi la norme exige strictement une profondeur de trempe ≥3 mm sur la surface de roulement. Lors des inspections courantes, si des piqûres ou un écaillage apparaissent sur la surface de roulement alors que le diamètre du galet n'a pas encore atteint sa limite d'usure, cela indique que la couche trempée est défaillante et le galet doit être remplacé dans son intégralité.
Q : Comment calculer la charge par galet du pont roulant ?
A : Le calcul de la charge par galet du pont doit tenir compte de la position de charge la plus défavorable : lorsque le chariot en pleine charge se trouve à l’extrémité de la poutre principale, les galets de cette extrémité supportent la charge maximale par roue. La charge maximale par roue pour un seul galet se calcule comme suit : P_max = (G_t + Q + G_h) × (L – a)/L × (1/n_t) + G_c/n_c, où G_t représente le poids mort du chariot, Q la capacité de levage nominale, G_h la masse du moufle, L la portée, a la distance entre le rail du chariot et le sommier, n_t le nombre de galets sous ce sommier (côté pont), G_c le poids mort de la poutre de pont et n_c le nombre total de galets du pont. La charge par galet réelle doit également tenir compte du coefficient de choc en service φ₃ (1,0 à 1,4). La charge maximale par roue ainsi calculée ne doit pas dépasser la charge admissible du galet de roulement. Pour une grue à portique avec cantilever, il convient également de calculer la charge par galet lorsque l’extrémité en porte-à-faux est en pleine charge.
Q : Pourquoi exige-t-on un défaut d'alignement ≤ 2 mm lors de l'installation des galets de roulement ?
A : Le défaut d'alignement des galets correspond à l'écart entre les projections horizontales des axes des galets montés sur un même sommier. Lorsque ce défaut dépasse 2 mm, les sens de mouvement des galets ne sont plus concordants : les galets d'un même sommier tendent à suivre des trajectoires divergentes, ce qui provoque un frottement continu du boudin de roue sur le rail (frottement du boudin de roue sur le rail). Ce phénomène accélère l'usure du boudin ainsi que celle du champignon du rail. Dans les cas extrêmes (défaut d'alignement > 5 mm), les galets ne parviennent plus à rouler normalement sur le rail (blocage) et ne progressent plus que par glissement latéral du boudin, engendrant des résistances de roulement sévères et une usure anormale. Lors de l'installation, il convient de contrôler la position des galets à l'aide d'un théodolite ou d'un aligneur laser afin de maintenir le défaut d'alignement dans les tolérances admises par la norme.

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