Frein de grue : exigences générales GB/T 24810.1-2009
La norme GB/T 24810.1-2009 « Appareils de levage — Freins — Partie 1 : Exigences générales » constitue la norme de base pour la conception et la sélection des freins de grue. Cette norme, qui correspond à l'ISO 15513:2000 (MOD), définit la classification, les exigences de performance, les méthodes de vérification du couple de freinage et les coefficients de sécurité applicables aux freins de grue. Elle s'applique à la conception et au choix des freins pour tous les mécanismes des ponts roulants, portiques, grues à tour, grues mobiles et grues à flèche.
La norme GB/T 24810.1-2009 est le texte de référence pour la conception et la sélection des freins de grue. Elle précise leur classification, les coefficients de sécurité du couple de freinage et les conditions de service exigées. Le frein est l'élément de sécurité le plus critique du mécanisme de levage : sa fiabilité conditionne directement la sécurité des opérations de levage.
Classification des freins et domaine d'application
La norme GB/T 24810.1-2009 classe les freins selon leur type de structure : les freins à sabots (le couple de freinage est obtenu par serrage symétrique des sabots sur la roue de frein ; de structure simple et d'entretien aisé, ils sont largement utilisés sur tous les mécanismes des ponts roulants et des portiques), les freins à disque (le couple est généré par serrage axial des garnitures de friction sur le disque ; ils offrent un couple élevé et une bonne dissipation thermique, adaptés aux régimes de service rapides et aux freinages fréquents) et les freins à bande (le couple de friction est produit par enroulement d'une bande d'acier autour de la roue de frein ; de structure compacte, ils génèrent toutefois un effort radial au freinage et restent utilisés sur les grues à tour anciennes et certaines grues mobiles). Selon le mode de commande, on distingue les freins normalement fermés (fermeture par force de ressort, ouverture par force électromagnétique ou hydraulique — c'est la configuration la plus sûre et la plus courante pour les grues) et les freins normalement ouverts (fermeture par force d'actionnement — réservés à certaines conditions de service particulières).
La norme impose l'utilisation de freins normalement fermés sur les mécanismes de levage : en cas d'interruption de toute source d'énergie, le frein doit se serrer automatiquement et maintenir la charge.
Couple de freinage et coefficient de sécurité
La norme fixe les coefficients de sécurité minimaux pour le couple de freinage : mécanisme de levage — le couple de freinage maximal en service doit être au moins égal à 1,5 fois le couple de levage nominal (couple généré par la charge nominale). Lorsque le mécanisme est équipé de deux freins, le couple de chacun d'eux doit être au moins égal à 1,25 fois le couple de levage nominal (soit une capacité totale du double frein ≥ 2,5 fois la valeur nominale).
Mécanisme de translation — le couple de freinage doit être au moins égal à 1,25 fois le couple résistant en translation (incluant les résistances au roulement et en pente), tout en respectant les exigences de distance de freinage.
Mécanisme d'orientation — le couple de freinage doit être au moins égal à 1,5 fois le couple résistant en orientation.
Mécanisme de relevage de la flèche — le couple de freinage doit être au moins égal à 1,5 fois le couple résistant en relevage. Pour les mécanismes de levage desservant du métal en fusion, la norme exige un coefficient de sécurité porté à 2,0 et l'installation de deux freins indépendants (configuration à double frein). La norme précise également le nombre de cycles de travail : le nombre d'actions fiables du frein sur sa durée de vie nominale ne doit pas être inférieur à 1 000 000 cycles (pour les freins à électroaimant) ou à 500 000 cycles (pour les freins à poussoir hydraulique).
Conditions de service des freins
La norme définit des exigences claires concernant l'environnement de travail des freins : température ambiante — le frein doit fonctionner normalement dans une plage de −20 °C à +40 °C (au-delà de cette plage, des mesures spéciales s'imposent, comme un chauffage basse température ou une isolation thermique haute température). Humidité — l'humidité relative ne doit pas dépasser 90 % (sans condensation). Indice de protection — l'indice de protection de l'électroaimant ou du poussoir hydraulique du frein doit être au moins IP54 (anti-poussière et protégé contre les projections d'eau). Le frein doit être installé dans une position permettant un accès facile pour l'inspection et le réglage ; les garnitures de friction doivent pouvoir être remplacées sans démontage complet du frein. Les parties rotatives exposées de la roue ou du disque de frein doivent être munies d'un carter de protection — pour empêcher l'introduction de corps étrangers et tout contact accidentel. La norme insiste particulièrement sur la dissipation thermique : lors de freinages fréquents, la température de surface de la roue (ou du disque) ne doit pas dépasser 200 °C (pour les matériaux de friction à base de résine) ni 250 °C (pour les matériaux métallo-céramiques). Un dépassement de ces seuils peut provoquer une chute brutale du coefficient de frottement (phénomène d'évanouissement thermique).
Les grues Kelude Industries Lourdes sont équipées de série d'un double frein sur le mécanisme de levage, conformément aux exigences de sécurité pour le levage de métal en fusion.
Réglage du frein : exigences et procédures
La norme impose des exigences systématiques pour le réglage courant des freins : jeu de frein — l'écart entre le sabot et la roue de frein (à l'état ouvert) doit être uniforme ; la valeur du jeu de chaque côté est déterminée en fonction du diamètre de la roue de frein : 0,5 à 0,8 mm pour un diamètre ≤ 200 mm, 0,8 à 1,2 mm pour un diamètre de 200 à 500 mm, et 1,2 à 1,5 mm pour un diamètre ≥ 500 mm. L'écart entre les quatre mesures ne doit pas dépasser 0,1 mm (les jeux des deux côtés du sabot doivent être identiques ; un écart excessif provoque une usure asymétrique du sabot). Réglage du ressort — le couple de freinage s'obtient en ajustant la course de compression du ressort de frein ; cette course doit être réglée conformément aux repères gradués fournis par le fabricant. Il est interdit de surcompresser le ressort pour obtenir un couple supérieur à la valeur nominale (une surcompression entraîne une rupture par fatigue prématurée du ressort et des à-coups au freinage).
Course de dégagement des sabots — après desserrage du frein, la course de dégagement entre le sabot et la roue doit être réglée à la valeur minimale permettant au sabot de se libérer complètement de la roue. Une course trop importante augmente le temps de réponse du freinage (latence), tandis qu'une course trop faible risque de provoquer un frottement résiduel et un échauffement anormal.
Inspection des freins et dépannage
Les éléments de contrôle prévus par la norme comprennent : l'essai du couple de freinage — chaque frein doit subir un contrôle par sondage du couple avant livraison (échantillonnage d'au moins 10 % du lot) ; en cas de non-conformité, l'ensemble du lot est contrôlé unité par unité. L'essai de fatigue du ressort de frein — après 300 000 cycles de compression sous charge de travail maximale, la déformation permanente du ressort ne doit pas dépasser 1 % de sa hauteur libre. La durée de vie des garnitures de frein — dans les conditions nominales, la durée d'usure des garnitures doit être d'au moins 200 000 manœuvres de freinage.
| Défauts courants et solutions |
Frottement du frein (le sabot de frein ne se décolle pas complètement de la roue de frein) — la cause est un réglage de la course de décollement trop faible ou une course insuffisante de l'électroaimant ou du poussoir hydraulique. Il convient de réajuster la course de décollement et la course d'ouverture. Couple de freinage insuffisant (descente de charge) — la course de compression du ressort est insuffisante ou l'usure de la garniture de friction dépasse la limite admissible. Il faut alors régler le ressort ou remplacer la garniture. Bruit de freinage — la surface de friction est souillée par de l'huile ou le contact entre la garniture et la roue de frein est irrégulier. Un nettoyage de la surface ou un grattage de la garniture s'impose. |
| Échauffement excessif du frein |
Un échauffement anormal survient lorsque la fréquence de freinage dépasse la cadence de conception ou que la dissipation thermique est insuffisante. Il est recommandé de vérifier la fréquence de freinage ou d'ajouter des dispositifs de refroidissement. |
| Paramètre | frein à sabots | Frein à Disque | frein à bande |
|---|---|---|---|
| couple de freinageportée | moyen(~5000Nm) | grand(~50000Nm) | moyen(~3000Nm) |
| dissipation thermique | standard | bon | médiocre |
| Réglage du Jeu de Frein | entretien périodique requisréglage | compensation automatique | entretien périodique requisréglage |
| effort radial | sans(serrage symétrique) | sans(serrage axial) | avec(influence Roulement) |
| facilité de maintenance | bon(garniture facilement remplaçable) | moyen(démontage requis) | moyen |
| Domaine d'application | pont roulant et portiquechaque mécanisme | à haute vitesse et en service intensif Freinage | grue à tour ancienne / grue mobile |
Questions fréquentes
<div style="background:#f8fafc;border:1px solid #e2e8f0;border-radius:10px;padding:20px;margin:24px 0;">Q : Pourquoi le mécanisme de levage doit-il être équipé d'un frein normalement fermé ?
A : Le frein de type normalement fermé est maintenu serré par la force de ressort et ne s'ouvre que lorsqu'il est alimenté. Toute interruption de puissance déclenche automatiquement le freinage, maintenant la charge en sécurité. Un frein normalement ouvert libère la charge en cas de coupure, ce qui peut provoquer sa chute. C'est le principe fondamental de la conception de sécurité des grues.
Q : Quel est l'intervalle d'inspection pour l'inspection quotidienne des freins ?
A : Vérifier quotidiennement le bon fonctionnement et l'absence de bruit anormal ou de traînage. Mesurer chaque semaine le jeu des sabots de frein pour s'assurer qu'il respecte les valeurs standard. Contrôler chaque mois le couple de freinage et la quantité d'usure des garnitures. Kelude fournit des registres d'inspection des freins.
Q : Comment choisir le type de frein en fonction des conditions de service ?
A : Le frein à sabots est applicable aux mécanismes des ponts roulants et portiques de classe A1 à A5. Le frein à disque convient aux applications à grande vitesse et freinage fréquent de classe A5 et plus (par exemple en sidérurgie). Le frein à ruban se rencontre principalement sur les grues à tour plus anciennes. Pour le levage et transport de métal en fusion, deux freins indépendants sont obligatoires, avec un coefficient de sécurité ≥ 2,0.
Q : Quels sont les risques d'une température excessive de la roue de frein ?
A : Au-delà de 200 °C (résine) ou 250 °C (métal-céramique), le coefficient de frottement chute de 0,35 à moins de 0,15, entraînant une perte de couple de freinage supérieure à 50 %. Cette surchauffe résulte d'une fréquence d'utilisation supérieure à la valeur de calcul ou d'un traînage excessif. Kelude effectue une vérification de la capacité thermique lors de la sélection.
