ISO 8087:2015 : exigences dimensionnelles des tambours et poulies
La norme ISO 8087:2015 « Grues mobiles — Tambours et poulies — Exigences dimensionnelles » est une norme spécifique dédiée aux dimensions des tambours et des poulies des grues mobiles. Elle fixe les diamètres minimaux, les dimensions des gorges et les exigences relatives aux matériaux pour les tambours et les poulies, afin de garantir la durée de vie du câble métallique et la sécurité du mécanisme de levage.
Diamètre du tambour et exigences structurelles
La norme ISO 8087:2015 définit précisément les paramètres dimensionnels essentiels des tambours de grue mobile — le rapport entre le diamètre du tambour (D) et le diamètre du câble métallique (d), soit D/d, ne doit pas être inférieur à 15 (pour le mécanisme de levage principal des grues mobiles, une valeur recommandée de D/d ≥ 18 est préconisée). Un diamètre de tambour trop faible entraîne des contraintes de flexion excessives sur le câble métallique, réduisant considérablement sa durée de vie. La norme exige également que l'épaisseur de paroi du tambour satisfasse aux exigences de résistance : sous une charge de 1,25 fois la charge nominale, la contrainte dans la paroi du tambour ne doit pas dépasser 1/1,5 de la limite d'élasticité du matériau.
Les exigences de conception structurelle du tambour comprennent : l'installation de garde-câbles aux deux extrémités du tambour (la hauteur du garde-câble doit être au moins égale à 2 fois le diamètre du câble métallique) afin d'empêcher tout glissement du câble. Concernant le nombre de couches de bobinage du câble sur le tambour — en bobinage monocouche, la longueur du tambour doit permettre d'enrouler la totalité du câble ; en bobinage multicouche, chaque couche doit être parfaitement alignée, sans croisement ni compression. La surface du tambour doit être usinée avec une rainure en spirale ou des gorges parallèles, dont la profondeur ne doit pas être inférieure à 0,25 fois le diamètre du câble métallique, et l'espacement entre les gorges doit être compris entre 1,05 et 1,1 fois le diamètre du câble.
Diamètre des poulies et conception des gorges
Les exigences relatives au diamètre des poulies sont encore plus strictes — le rapport entre le diamètre de la poulie (Dp) et le diamètre du câble métallique (d), soit Dp/d, varie selon la fonction et la position de la poulie : Dp/d ≥ 18 pour les poulies du mécanisme de levage, Dp/d ≥ 12 pour les poulies d'équilibrage, et Dp/d ≥ 16 pour les poulies d'extrémité de flèche. Le diamètre de la poulie influence directement la durée de vie en fatigue par flexion du câble métallique — les essais démontrent qu'une réduction du rapport Dp/d de 18 à 12 diminue la durée de vie du câble d'environ 40 %. Pour les grues mobiles en conditions de service avec flèche, un rapport Dp/d ≥ 20 est recommandé pour les poulies de flèche.
La section transversale de la gorge du câble des poulies est de forme U ou V avec un fond arrondi — le rayon de l'arrondi peut être compris entre 0,53 et 0,56 fois le diamètre du câble métallique. La profondeur de la gorge ne doit pas être inférieure à 1,5 fois le diamètre du câble (elle peut être légèrement réduite pour les câbles de grand diamètre), et l'angle d'inclinaison des parois de la gorge est d'environ 40° à 45°. La rugosité de surface de la gorge doit être Ra ≤ 3,2 μm afin de minimiser l'usure du câble métallique. Les matériaux recommandés pour les poulies sont l'acier moulé (ZG270-500) ou la fonte ductile (QT500-7), et le boudin de roue des poulies doit présenter une résistance et une résistance à l'usure suffisantes.
| Composant | D/d Rapport | exigences relatives aux matériaux | Traitement thermique | Traitement de Surface |
|---|---|---|---|---|
| Levage principal Tambour | ≥15(Recommandé18) | ZG270-500/Q345B (≈S355J2) | trempe et revenu HB220~260 | Décapage par grenaillage anticorrosion |
| poulie de levage | ≥18 | ZG270-500/QT500-7 | Trempe HRC40~45 | Cémentation et Trempe |
| Poulie d'équilibrage | ≥12 | ZG230-450/QT450-10 | normalisation | Projection anticorrosion |
| poulie de tête de flèche | ≥16 | ZG270-500 | trempe et revenu | Traitement d |
| Poulie de guidage | ≥14 | QT500-7 | Isotherme Trempe | Chromage |
Sélection des matériaux et exigences de traitement thermique
La norme définit des exigences spécifiques concernant les propriétés des matériaux des tambours et des poulies. Pour le tambour, l'acier moulé (ZG270-500) ou l'acier de construction soudé (Q345B, ≈S355J2) est recommandé, avec une limite d'élasticité minimale de 270 MPa. Pour les poulies, l'acier moulé (ZG270-500) ou la fonte ductile (QT500-7) est préconisé. La gorge du câble des poulies doit faire l'objet d'un traitement de durcissement superficiel par trempe (dureté HRC 40 à 50) afin d'améliorer la résistance à l'usure. Le corps du tambour et ses flancs doivent être réalisés d'une seule pièce, par soudage ou par coulée, sans assemblage par segments.
Concernant le procédé de traitement thermique, les pièces en acier moulé doivent subir une normalisation ou un traitement de trempe et revenu (dureté HB 200 à 260) afin d'éliminer les contraintes de coulée et d'affiner la structure. La surface de travail de la gorge doit être trempée ou cémentée (profondeur de couche durcie ≥ 2 mm) pour obtenir une surface dure et un cœur résilient. Les tambours de structure soudée doivent subir un recuit de détente après soudage. Tous les joints soudés doivent faire l'objet d'un contrôle non destructif (magnétoscopie ou contrôle par ultrasons), avec un niveau de qualité de soudage au minimum de classe II. La norme stipule également que les tambours et les poulies ne doivent présenter aucun défaut de coulée ou de soudage susceptible d'affecter leur fonctionnement.
Enroulement du câble métallique et durée de vie
Les dimensions des tambours et des poulies sont étroitement liées à la durée de vie du câble métallique. La durée de vie en fatigue par flexion du câble suit une relation exponentielle avec le rapport D/d. La norme ISO 8087:2015 garantit indirectement une durée de vie raisonnable du câble en imposant un rapport D/d minimal. La norme exige également que les surfaces de travail des tambours et des poulies soient lisses, sans bavures ni arêtes vives, afin de réduire les frottements et l'usure du câble.
Concernant la méthode de fixation du câble sur le tambour, l'extrémité du câble doit être fixée à l'aide d'une plaque de serrage ou d'un coinceur, positionné à l'intérieur du garde-câble (flanc de tambour). Nombre de tours de câble restant sur le tambour : lorsque le crochet est en position basse, au moins 3 tours de câble doivent rester sur le tambour (hors tours de fixation). Kelude Industries Lourdes applique strictement la norme ISO 8087:2015 pour le dimensionnement des tambours et des poulies dans la conception de ses grues mobiles, garantissant ainsi une durée de vie optimale du câble métallique.
| D/d Rapport | Câble Métallique Durée de vie relative | Domaine d | Niveau de recommandation |
|---|---|---|---|
| 12 | 60% | Non recommandé | × |
| 15 | 75% | Minimumexigences | Acceptable |
| 18 | 92% | mécanisme de levage | Recommandé |
| 20 | 100% | À tourconditions de service | Optimal |
| 25 | 105% | Spécialexigences | Excessifconception |
Questions fréquentes
Q : Quel est le rôle du rapport D/d sur le tambour et les poulies ?
A : Le rapport D/d influence directement la durée de vie en fatigue par flexion du câble métallique. Plus ce rapport est faible, plus la contrainte de flexion du câble est élevée. Les essais montrent qu'une réduction du rapport D/d de 20 à 15 entraîne une diminution d'environ 25 % de la durée de vie du câble. La norme ISO 8087:2015 exige un rapport D/d ≥ 15 comme condition minimale pour garantir une durée de vie sûre du câble métallique.
Q : Quelle est la différence d'exigence D/d entre la poulie d'équilibrage et la poulie de levage ?
A : La poulie d'équilibrage ne supporte que la différence de tension du câble (généralement 5 % à 10 % de l'effort de traction nominal), ce qui génère une contrainte de flexion plus faible ; un rapport D/d ≥ 12 est donc suffisant. La poulie de levage supporte directement la charge et subit des contraintes de service élevées, ce qui impose un rapport Dp/d ≥ 18. Les conditions de service et les modes de sollicitation de ces deux types de poulies sont différents.
Q : Quels sont les principaux paramètres de conception de la gorge du câble ?
A : La gorge du câble présente une forme en U ou en V avec un fond arrondi, dont le rayon R est compris entre 0,53 et 0,56 fois le diamètre du câble métallique. La profondeur de la gorge doit être supérieure ou égale à 0,25 fois le diamètre du câble, avec un angle d'inclinaison des parois de 40° à 45°. La rugosité de surface de la gorge doit être Ra ≤ 3,2 μm, et la surface de travail de la gorge doit faire l'objet d'un traitement de trempe.
Q : Comment prolonger la durée de vie du câble métallique d'une grue mobile ?
A : Il convient de s'assurer que le rapport D/d du tambour et des poulies respecte les exigences de la norme (≥ 18 pour le mécanisme de levage), que la surface de la gorge du câble est lisse et exempte de défauts, et de procéder à une inspection périodique ainsi qu'au remplacement des poulies dont la gorge présente une usure excessive. Les tambours et poulies des grues mobiles fabriqués par Kelude sont tous conçus et fabriqués conformément à la norme ISO 8087:2015.
