Interprétation de la norme GB/T 27996-2011 « Grues mobiles — Mécanismes de levage »
📌La norme GB/T 27996-2011 « Grues mobiles – Mécanismes de levage » est une norme spécifique aux mécanismes de levage des grues mobiles. Cette norme définit les exigences techniques, les exigences de sécurité et les méthodes d'essai applicables aux mécanismes de levage des grues mobiles (grues automobiles, grues tout-terrain, grues sur chenilles, etc.) ; elle s'applique aux treuils de levage à entraînement hydraulique et mécanique.
Champ d'application et positionnement de la norme
La norme GB/T 27996-2011 définit de manière exhaustive les spécifications relatives au mécanisme de levage des grues mobiles. Le mécanisme de levage est le système de levage le plus crucial d’une grue mobile, et sa fiabilité est directement liée à la sécurité des opérations de levage. Le mécanisme de levage se compose de cinq éléments principaux : un moteur hydraulique, un réducteur, un tambour, un frein et un câble métallique. Le moteur hydraulique est généralement un moteur à pistons à cylindrée variable, permettant un réglage continu de la vitesse — avec une adaptation automatique à une vitesse élevée pour les charges légères et une vitesse réduite pour les charges lourdes. Le réducteur est de type planétaire ; il présente les avantages d’un encombrement réduit, d’un rapport de transmission élevé et d’une capacité de charge importante.
Le tambour est constitué d'une structure soudée en tôle d'acier Q345B, dont la surface est usinée avec des rainures hélicoïdales permettant un guidage ordonné des câbles métalliques. Deux systèmes de freinage indépendants doivent être installés : un frein de service (de type à ressort, à serrage hydraulique et à contact normalement fermé, monté à la sortie du moteur hydraulique de l'arbre à grande vitesse) et un frein de sécurité (de type à contact normalement ouvert, monté à l'extrémité de l'arbre à basse vitesse du tambour, qui se ferme automatiquement en cas de défaillance du système hydraulique). Le câble métallique utilisé est un câble à haute résistance, dont la résistance à la traction nominale est ≥ 1 770 MPa et le coefficient de sécurité ≥ 5. Krude Heavy Industry organise sa production dans le strict respect des normes nationales.
Exigences techniques
Les spécifications de la norme relatives aux performances des mécanismes de levage couvrent plusieurs indicateurs clés, notamment la vitesse de levage nominale, la vitesse minimale de stabilité, la course de freinage et le rendement du système hydraulique. La vitesse de levage nominale désigne la vitesse (en m/min) de montée ou de descente du crochet sous une charge nominale. Les grues mobiles présentent généralement une caractéristique de régulation automatique de la vitesse : vitesse élevée à faible charge (atteignant leur vitesse maximale lorsque la charge nominale est comprise entre 20% et 30%) et vitesse réduite à forte charge. La vitesse minimale de stabilité doit être inférieure ou égale à 2 m/min, afin de répondre aux exigences de levage de précision et de positionnement fin.
La norme exige que le glissement au freinage soit ≤ 100 mm (pour une hauteur de levage ≤ 20 m) ou ≤ 200 mm (pour une hauteur de levage > 20 m). La capacité du tambour doit être supérieure ou égale à 1,2 fois la hauteur de levage nominale (y compris deux tours de sécurité et une marge de fixation aux extrémités). Le rendement global du moteur hydraulique (rendement mécanique × rendement volumétrique) doit être ≥ 90%. Le rendement unitaire du réducteur planétaire doit être ≥ 96% (≥ 88% pour un réducteur à trois étages). Les exigences en matière de dissipation thermique du système hydraulique stipulent que, après une heure de fonctionnement continu dans des conditions nominales, la température de l’huile doit être ≤ 80 °C, la température maximale admissible de l’huile étant ≤ 90 °C ; tout dépassement de cette limite nécessite un arrêt de la machine pour refroidissement.
Dispositifs de sécurité, essais et contrôles
Les dispositifs de sécurité prévus par la norme comprennent un double système de freinage, une soupape d'équilibrage, une protection contre l'enroulement excessif, une protection contre le déroulement excessif, une protection contre la surcharge et une fonction de descente libre du crochet. Le double système de freinage comprend un frein de service (frein sur l'arbre à grande vitesse) et un frein de sécurité (frein sur l'arbre à faible vitesse) ; ces deux systèmes sont commandés indépendamment l'un de l'autre, et chacun d'entre eux doit être capable de freiner à lui seul la charge nominale. Les freins doivent être de type normalement fermé (fermeture par ressort) et s'enclencher automatiquement en cas de coupure de toute source d'alimentation. La soupape d'équilibrage est installée dans le circuit d'huile de descente du moteur de levage ; en cas de rupture d'une conduite hydraulique, elle se verrouille automatiquement pour empêcher la descente à vitesse excessive de la charge, sa pression de réglage étant fixée à 1,3 fois la pression de service maximale du système.
La fonction de descente libre du crochet permet de désaccoupler le tambour du réducteur à l'aide d'un embrayage, afin que le crochet et la charge descendent librement sous l'effet de la gravité. Elle ne peut toutefois être utilisée qu'avec un crochet à vide ou une charge légère (≤ 30% de la charge nominale) et la vitesse de descente doit être contrôlée par l'opérateur à l'aide d'un frein à pédale. Les essais prescrits par la norme comprennent des essais à vide (au moins 5 cycles de levage et d'abaissement), un essai à charge nominale (3 cycles complets de levage et d'abaissement chacun, avec mesure du glissement sous freinage), un essai de charge statique à 1,25 fois la charge nominale (application d'une charge égale à 1,25 fois la charge nominale maintenue pendant 10 minutes) et un essai de charge dynamique à 1,1 fois la charge nominale (3 cycles complets de levage et d'abaissement, avec vérification séparée de la fiabilité de freinage des deux freins).
Comparaison des normes et recommandations d'application
Les normes GB/T 27996-2011, GB/T 3811 (norme de conception des grues) et JB/T 5317 (palans électriques à chaîne) présentent des points communs en matière d'exigences de conception des mécanismes de levage, mais leurs priorités diffèrent. Cette norme, qui porte spécifiquement sur les caractéristiques de fonctionnement et l’environnement d’utilisation des mécanismes de levage des grues mobiles, impose des exigences plus strictes en matière de fiabilité des systèmes d’entraînement hydrauliques, de conception redondante à double frein et de protection des conduites anti-explosion des vannes d’équilibrage.
Dans la pratique, il est recommandé aux utilisateurs de grues mobiles d'utiliser la présente norme conjointement avec les normes complémentaires telles que JB/T 8713 (rails conducteurs) et GB/T 28264 (systèmes de surveillance de sécurité), afin de garantir la sécurité tout au long du cycle de vie des mécanismes de levage, de la conception et de la fabrication jusqu'à l'exploitation et la maintenance. La réalisation régulière d'essais à vide et en charge sur les mécanismes de levage, afin de vérifier la fiabilité des freins et des vannes d'équilibrage, constitue un élément clé de la gestion de l'équipement.
| Composants du mécanisme de levage | Type | Paramètres clés | Exigences de sécurité |
|---|---|---|---|
| Moteur hydraulique | à piston variable | Rendement ≥ 901 TP3T | Régulation continue de la vitesse |
| réducteur | Engrenage planétaire | Rendement par étage ≥ 96% | Niveau 3 ≥ 881 TP3T |
| Bobine | Soudage du Q345B | Longueur de corde admissible ≥ 1,2 fois H | Rainure hélicoïdale |
| Frein | À ressort, normalement fermé | Double frein | Un ensemble pouvant être freiné individuellement |
| Câble métallique | Haute résistance | Résistance à la traction ≥ 1 770 MPa | Coefficient de sécurité ≥ 5 |
| Type d'essai | Conditions d'essai | Critères d'admissibilité | Fréquence des contrôles |
|---|---|---|---|
| Essai à vide | ≥ 5 décollages et atterrissages | Fonctionnement régulier | Après la sortie d'usine/l'installation |
| Essai de charge nominale | 3 fois au total | Glissement au freinage ≤ 100 mm | Année |
| Essai de charge statique | 1,25 fois × 10 min | Pas de déformation permanente | Essai de type |
| Essais sous charge dynamique | 1,1 fois × 3 cycles | Freinage fiable | Essai de type |
| Élévation de la température du circuit hydraulique | 1 heure d'affilée | Température de l'huile ≤ 80 °C | Toutes les 500 h |
📌 Normes recommandées :ISO 12480-2:2008 « Grues — Utilisation en toute sécurité — Partie 2 : Grues mobiles »« Utilisation en toute sécurité des grues – Partie 2 : Grues mobiles »« Utilisation en toute sécurité des grues – Partie 2 : Grues mobiles » · GB/T 26474-2011 « Grues mobiles — Terminologie »« Terminologie relative aux grues mobiles »« Terminologie relative aux grues mobiles »
📌 Recommandations relatives aux normes
• GB/T 20062-2017 « Grues mobiles — Essais de fiabilité opérationnelle »« Essais de fiabilité opérationnelle des grues mobiles »
Foire aux questions
Question : Pourquoi le mécanisme de levage d'une grue mobile doit-il être équipé de deux freins ?
Réponse : Le frein de service est monté sur l'arbre à grande vitesse (côté sortie du moteur hydraulique) ; il offre un couple de freinage faible mais un freinage rapide, et joue un rôle prépondérant lors des freinages normaux. Le frein de sécurité est monté sur l'arbre à basse vitesse (côté tambour) ; il offre un couple de freinage élevé et sert de frein de secours en cas de défaillance du système hydraulique. Les deux freins sont commandés indépendamment l'un de l'autre ; en cas de défaillance de l'un, l'autre continue d'assurer un freinage fiable.
Question : À quoi sert une vanne d'équilibrage ?
R : La vanne d'équilibrage est une vanne combinée (clapet anti-retour + soupape de décharge) installée à la sortie de descente du moteur de levage. Lors d'une descente normale, l'huile hydraulique circule librement vers le moteur via le clapet anti-retour. En cas de rupture d'une conduite hydraulique, la vanne d'équilibrage bloque automatiquement le circuit de descente ; le moteur est alors bloqué hydrauliquement et ne peut plus tourner, ce qui empêche le crochet de descendre. La vanne d'équilibrage empêche la ” descente à vitesse excessive ” du mécanisme de levage.
Question : Dans quelles circonstances utilise-t-on la fonction « descente libre » ?
Réponse : Le crochet à chute libre (désengagement de l'embrayage reliant le tambour au réducteur) est utilisé pour les opérations de battage (impact libre du marteau-pilon) et pour une descente rapide à vide (afin d'améliorer l'efficacité du travail). La descente libre ne peut être utilisée qu'à vide ou avec une charge légère (≤ 301 TP3T de charge nominale) ; la vitesse de descente doit être contrôlée par l'opérateur à l'aide du frein à pédale. Son utilisation à la charge nominale est strictement interdite.
Question : Quels sont les risques liés à une température trop élevée de l'huile hydraulique du mécanisme de levage ?
Réponse : Lorsque la température de l'huile hydraulique dépasse 90 °C, la viscosité de l'huile diminue considérablement, ce qui entraîne une dégradation de la lubrification, un vieillissement accéléré des joints, la formation de boues due à l'oxydation et à la décomposition de l'huile hydraulique, ainsi qu'une baisse du rendement volumétrique du système hydraulique. Mesures à prendre : veiller à ce que la surface du radiateur soit propre, choisir une huile hydraulique de viscosité appropriée (L-HM32 ou L-HM46) et prévoir des pauses entre les périodes de fonctionnement continu à forte charge.
