ISO 10972-4:2009 Exigences des mécanismes pour grues à flèche
L'ISO 10972-4:2009 « Appareils de levage à charge suspendue — Exigences relatives aux mécanismes — Partie 4 : Grues à flèche » constitue la norme technique régissant les mécanismes des grues à flèche. Elle définit les exigences de conception, les paramètres de performance et les dispositifs de protection de sécurité applicables aux mécanismes de levage, de variation de portée, d'orientation et de déplacement.
Exigences du mécanisme de levage
La vitesse de levage est de 1 à 6 m/min pour les grues de grande capacité et de 12 à 20 m/min pour les modèles compacts. Le couple de freinage doit être supérieur ou égal à 1,5 fois le couple nominal. Le rapport D/d doit être ≥ 18 (plus contraignant que la valeur de 15 exigée pour les ponts roulants). La décélération au freinage est comprise entre 0,5 et 1,5 m/s². Le tambour doit conserver au moins 3 spires de câble en position basse. Un guide-câble à enroulement forcé est obligatoire.
Mécanismes de variation de portée et d'orientation
Variation de portée — par câble (grande amplitude) ou par vérin hydraulique (rapide et précise). Dispositifs de sécurité : fin de course supérieure (anti-renversement), limiteur de portée minimale, frein de variation de portée ≥ 1,5 fois le couple nominal, protection contre la rupture de câble et dispositif mécanique anti-renversement. Vitesse de rotation : 0,1 à 1,5 tr/min. Vitesse de déplacement : 10 à 30 m/min, avec pince de rail couplée à un anémomètre.
| Mécanisme | vitesse | Entraînement | dispositif de sécurité |
|---|---|---|---|
| Levage / Hissage | 1~20m/min | Moteur/Hydraulique | Frein/fin de course/Guidage du câble |
| Variation de portée(Guidage du câble) | 0.5~2m/min | Moteur+Tambour | Frein/Rupture de câble Protection/Basculement arrière |
| Variation de portée(Vérin) | 1~3m/min | Pompe Hydraulique+Vérin | valve d'équilibrage/valve de blocage hydraulique/fin de course |
| Rotation | 0.1~1.5rpm | Moteur+Décélération | Frein/Verrouillage/fin de course |
| déplacement | 10~30m/min | Moteur+Décélération | Frein/pince de rail/fin de course |
Exigences de maintenance des mécanismes
La couronne d'orientation nécessite une lubrification de la denture chaque mois, un contrôle du couple de serrage des boulons chaque trimestre, et une vérification semestrielle du jeu qui ne doit pas dépasser 0,1 %. Le câble de relevage est inspecté conformément à la norme ISO 4309. Les axes d'articulation doivent être graissés mensuellement. L'huile hydraulique est contrôlée toutes les 500 heures et remplacée toutes les 2 000 heures. Les conduites font l'objet d'une vérification des fuites à chaque poste de travail.
| Composant | maintenance | Périodicité | Norme |
|---|---|---|---|
| Couronne d'orientation | Lubrification+Boulon | Mensuel/Trimestriel | Jeu≤0.1%Diamètre |
| Câble de relevage | Contrôle+Lubrification | Mensuel | ISO 4309 — Norme d'inspection des câbles |
| axe d'articulation | Graissage | Mensuel | Jusqu |
| Huile hydraulique | Contrôle/Remplacement | 500h/2000h | Remplacer si émulsionnée ou noircie |
| Tuyauterie | Fuite | Par poste | Aucune trace d |
Le mode d'entraînement du mécanisme de levage d'une grue à flèche dépend du type de grue et de la source d'énergie. On distingue deux solutions : l'entraînement électrique et l'entraînement hydraulique. Dans le cas d'un entraînement électrique, un moteur à rotor bobiné YZR (ou un moteur à fréquence variable) transmet le couple à l'arbre haute vitesse du réducteur par l'intermédiaire d'un accouplement à denture. L'arbre à basse vitesse du réducteur entraîne à son tour le tambour via un accouplement de tambour. Le câble métallique enroulé sur le tambour, combiné aux palans, constitue le système de levage. L'entraînement électrique offre un rendement élevé (rendement global du système d'environ 0,85 à 0,90) et une maintenance simplifiée. Il est largement utilisé pour les grues à portique et les grues à mât. Pour l'entraînement hydraulique, le moteur hydraulique entraîne directement le tambour (ou via un réducteur planétaire à un étage). La cylindrée du moteur hydraulique et la pression de service déterminent la vitesse de levage et la capacité de levage. La pression de service du système hydraulique est généralement comprise entre 20 et 35 MPa. Le principal atout de l'entraînement hydraulique réside dans sa densité de puissance élevée (encombrement réduit et masse limitée) et sa large plage de régulation de vitesse (variation continue de vitesse obtenue par des valves de débit proportionnelles ou des pompes à cylindrée variable). Cette solution est privilégiée pour les grues de pont et les grues flottantes, notamment lorsque l'espace est restreint.
Le mécanisme de relevage de la flèche est essentiel pour la sécurité opérationnelle et la précision de manœuvre d'une grue à flèche. Le système de variation de portée par câble modifie l'angle de flèche en enroulant ou en déroulant le câble de relevage sur le tambour de relevage. Ce câble est généralement constitué d'un groupe de plusieurs câbles (4 à 8), dont le diamètre de chacun est déterminé par l'effort de relevage (effort de relevage = moment exercé par le poids propre de la flèche et la charge suspendue sur le point d'articulation de la flèche / bras de levier du câble de relevage par rapport à ce point). Chaque câble du groupe doit supporter une tension uniforme, la différence de tension entre les câbles étant limitée à ≤5 % grâce à des poulies compensatrices ou des dispositifs d'équilibrage hydrauliques. L'avantage de la variation de portée par câble réside dans sa grande plage de variation de portée (la flèche peut passer d'une position quasi horizontale à une position quasi verticale). Son inconvénient est une vitesse de relevage relativement lente (0,5 à 2 m/min). La précision du contrôle de l'angle de flèche pendant la manœuvre est obtenue par la coordination du frein de relevage et des fins de course.
Questions fréquentes
Q : Exigences particulières pour le levage de la flèche ?
A : Rapport D/d ≥ 18, décélération de freinage de 0,5 à 1,5 m/s², au moins 3 spires résiduelles sur le tambour, guide-câble à enroulement forcé. L'accouplement à denture doit supporter les chocs alternés en marche avant/arrière.
Q : Quels sont les deux modes d'entraînement pour la variation de portée ?
A : Par câble : grande plage de variation, rendement moindre, utilisé pour les grues à mât et les grandes grues à portique. Par vérin hydraulique : rapide et précis, adapté aux grues à portique de taille moyenne et aux grues de pont. Les deux systèmes sont équipés de freins, de dispositifs anti-renversement et de fins de course.
Q : Dispositifs de sécurité pour la rotation et le déplacement ?
A : Frein de rotation, fin de course et goupille de verrouillage pour la rotation. Pour le déplacement : entraînement individuel avec synchronisation électrique, fins de course, amortisseurs, butoirs, pinces de rail et liaison avec l'anémomètre.
Q : Cycle de maintenance des mécanismes ?
A : Couronne d'orientation : lubrification mensuelle et contrôle du jeu tous les six mois. Câble métallique : inspection mensuelle selon ISO 4309. Huile hydraulique : remplacement toutes les 2 000 heures. Les grues à flèche Kelude sont équipées de dispositifs de sécurité complets sur tous leurs mécanismes.
