Interprétation de la norme ISO 24615:2019 « Grues — Rotules de rotation »

Types et structure des paliers de rotation

La norme ISO 24615:2019 classe les rotules de grue en trois catégories : les rotules à une rangée de billes — composées d’une bague intérieure, d’une bague extérieure et d’un ensemble de billes d’acier (qui roulent sur des chemins de roulement arqués). Capacité de charge moyenne (force axiale + moment de renversement) — — adaptés aux grues à tour et aux grues mobiles de petite et moyenne taille (couple de levage ≤ 1 000 kN·m). Rotules à rouleaux croisés — composées d’une bague intérieure, d’une bague extérieure et d’un ensemble de rouleaux cylindriques (disposés en croix — les axes des rouleaux adjacents sont perpendiculaires entre eux). Capacité de charge élevée (force axiale + force radiale + moment de renversement) — bonne rigidité, haute précision — convient aux grues à tour de taille moyenne et aux portiques (moment de levage de 1 000 à 5 000 kN·m). Roulements de rotation à trois rangées de rouleaux — composés de trois chemins de roulement indépendants (la rangée supérieure de rouleaux supporte les charges axiales et le moment de renversement — la rangée inférieure de rouleaux supporte les charges axiales opposées et le moment de renversement — la rangée centrale de rouleaux supporte les charges radiales). Capacité de charge maximale — Convient aux grandes grues à tour, aux portiques et aux grues à conteneurs sur quai (couple de levage ≥ 5 000 kN·m). Mode de fixation des couronnes d’orientation : la bague intérieure est fixée à la plate-forme tournante (structure inférieure) ; la bague extérieure est fixée à la plate-forme rotative (structure supérieure) ; l’assemblage s’effectue à l’aide de boulons à haute résistance. La norme spécifie les principaux paramètres dimensionnels des rotules : diamètre des chemins de roulement (plus de 20 références allant de Φ400 mm à Φ5 000 mm), diamètre et nombre de rouleaux/billes, ainsi que le diamètre du cercle de répartition des boulons de montage et le nombre de boulons. Couronne dentée du palier de rotation — les dents sont usinées soit sur le pourtour extérieur de la bague extérieure, soit sur le pourtour intérieur de la bague intérieure (elles s’engrènent avec un petit pignon d’entraînement externe pour assurer la rotation). La norme exige une dureté de la surface des dents de la couronne comprise entre HRC 50 et 55.

Matériaux et traitement thermique

Exigences de la norme concernant les matériaux et le traitement thermique des rotules : Matériaux des bagues intérieure et extérieure — acier allié 50Mn, 42CrMo ou 40CrNi2Mo — soumis à un traitement de trempe et de revenu (HB 280 à 340). La surface des chemins de roulement doit être trempée par induction ou à la flamme — profondeur de la couche de trempe ≥ 3 mm — Dureté de la surface des chemins de roulement : HRC 55 à 62 (avec une zone de transition entre la dureté de la couche durcie et celle du matériau de base — afin d’éviter l’écaillage des chemins de roulement dû à un changement brusque de dureté) . Surface des dents des engrenages — Les surfaces des dents doivent être trempées par induction — profondeur de la couche de trempe ≥ 2 mm — dureté de la surface des dents HRC 50 à 55. Éléments roulants — Les billes sont en acier à roulement GCr15 (dureté après trempe et revenu : HRC 60 à 65) — Les rouleaux cylindriques sont en acier à roulement GCr15SiMn. Cage — Cage emboutie en bande d’acier Q235B ou cage en nylon (cage en nylon — bonnes propriétés d’autolubrification, faible poids — adaptée aux rotations à vitesse moyenne et faible). Qualité de la trempe — Essai de stabilité au revenu — maintien à 150 °C pendant 4 heures — perte de dureté ≤ 1 HRC. Contrôle non destructif — Les pièces forgées des bagues intérieure et extérieure doivent être soumises à un contrôle par ultrasons (UT) — Aucun défaut isolé supérieur à Φ3 mm n’est autorisé — La surface totale admissible des défauts pour chaque pièce est ≤ 10 mm². La norme insiste particulièrement sur le fait que les surfaces des chemins de roulement des paliers de rotation ne doivent présenter aucune fissure — aucune fissure (même infime) n’est acceptable — les fissures des chemins de roulement constituent le seul défaut irréparable entraînant la mise au rebut du palier de rotation.

Installation et réglage

Prescriptions de la norme relatives au montage et au réglage des paliers de rotation : Socle de montage — La planéité de la surface d’appui du palier de rotation (surface de contact entre la table tournante et la plate-forme rotative) doit être inférieure ou égale à 0,15 mm/m (mesurée dans le sens du diamètre à l’aide d’un niveau à bulle — un écart trop important entraînerait une déformation supplémentaire du palier de rotation après son montage, ce qui provoquerait une surcharge locale des chemins de roulement et réduirait sa durée de vie). Boulons de montage — Utiliser des boulons à haute résistance de classe 10.9 ou 12.9 — Le couple de serrage des boulons doit respecter les valeurs spécifiées par le fabricant (environ 500 N·m pour les boulons M24 — environ 800 N·m — environ 1 200 N·m pour les M36) — Serrer en 2 à 3 étapes selon un ordre diagonal. Marquage des boulons — Après le serrage, tracer une ligne de repère entre la tête du boulon et la surface de montage — afin de faciliter le contrôle visuel du serrage des boulons. Réglage du jeu du palier pivotant — Certains modèles de paliers pivotants sont équipés d’un dispositif de réglage du jeu (manchon excentrique ou cales de réglage) — destiné à ajuster le jeu des chemins de roulement (principalement pour les modèles à rouleaux croisés) — — Le jeu doit être réglé à ” zéro jeu ” (les rouleaux ne présentent aucun jeu visible dans les chemins de roulement mais tournent librement). Lubrification — Une fois le palier pivotant monté, il convient de le remplir de graisse — utiliser une graisse au lithium extrême-pression (NLGI n° 2) — — Injection par le biais des graisseurs — La quantité de graisse doit remplir 80 % à 100 % de l’espace entre les chemins de roulement et la couronne dentée (un excès de graisse sera expulsé pendant la rotation — une quantité insuffisante entraînera un manque de lubrification). Quantité de remplissage initiale recommandée par la norme (environ 1,5 fois le volume de l’espace entre les chemins de roulement — l’excès de graisse sera expulsé lors des premières heures de fonctionnement) — Après la mise en service, éliminer l’excès de graisse expulsé et nettoyer la surface. Après les 50 premières heures de fonctionnement, rajouter de la graisse jusqu’à atteindre la quantité normale.

Contrôle et mise au rebut

Conditions d'inspection et de mise au rebut définies par la norme : inspection de routine (hebdomadaire) — inspection visuelle visant à détecter d'éventuels dommages ou une éventuelle extrusion du joint d'étanchéité (défaillance de l'étanchéité → pénétration de poussière et d'humidité dans le chemin de roulement → usure accélérée) — — Vérification de l’alignement des repères tracés sur les boulons de fixation (un désalignement indique que les boulons sont desserrés — il convient de les resserrer immédiatement). Contrôle mensuel — Mesure du couple de résistance à la rotation du palier pivotant (à vide, faire tourner la flèche à l’aide d’un dynamomètre — noter le couple de démarrage — une augmentation du couple de démarrage supérieure à 50% par rapport à la valeur initiale indique une usure anormale des chemins de roulement ou un endommagement des éléments roulants) — — Vérifier le jeu d’engrènement entre la couronne dentée et le pignon d’entraînement (augmentation du jeu d’engrènement → chocs entre le pignon d’entraînement et la couronne dentée → accélération de l’usure des faces dentées). Inspection trimestrielle — Mesurer le jeu axial du palier pivotant à l’aide d’une fente d’épaisseur ou d’un comparateur à cadran (appliquer une force de traction axiale de 100 kN sur la face frontale du palier pivotant à vide — mesurer le jeu de séparation de la face frontale — une augmentation du jeu axial supérieure à 0,5 mm par rapport au jeu d’origine doit retenir l’attention — — un dépassement de 1 mm nécessite un remplacement ou une révision complète). Inspection annuelle — contrôle par magnétoscopie (MT) des chemins de roulement — démontage du petit pignon d’entraînement et des joints d’étanchéité — contrôle par MT de la présence éventuelle d’écaillages dus à la fatigue et de fissures sur la surface des chemins de roulement (toutes les fissures apparues sur la surface des chemins de roulement entraînent la mise au rebut immédiate). Le palier de rotation doit être mis au rebut dans les cas suivants : présence de fissures sur la surface des chemins de roulement (aucune fissure, quelle que soit sa profondeur, n’est acceptable), surface d’écaillage par fatigue sur les chemins de roulement supérieure à 10% de la surface totale, augmentation du jeu axial supérieure à 1 mm par rapport au jeu d’origine (lorsqu’il n’est pas possible de le régler), l’usure de la surface des dents de la couronne dentée dépasse 15 % de l’épaisseur d’origine des dents ou en cas de dents cassées, le niveau sonore global augmente de manière significative et s’accompagne de chocs et de vibrations (indiquant que les dommages internes se sont étendus). Krud Heavy Industry équipe ses grues de rotules de haute qualité.

Foire aux questions