Calcul intelligent et fiable de la charge des roues de grue : renforcez la sécurité, améliorez les performances et gagnez en tranquillité d'esprit

Le calcul de la charge des roues de grue est une étape clé de la conception et de la sélection d'une grue. Un calcul précis de la charge affecte non seulement la sécurité et la fiabilité de la grue, mais aussi la durée de vie de l'équipement et les coûts de maintenance. En pratique, la charge des roues résulte de la combinaison du poids propre de la grue, du poids de la charge soulevée, des charges dynamiques et des facteurs environnementaux. Par conséquent, pour réaliser un calcul précis de la charge, il est nécessaire de prendre en compte la forme structurelle de la grue, les conditions et le mode de fonctionnement, ainsi que d'autres facteurs, afin de garantir un fonctionnement sûr et stable des roues dans diverses conditions de travail.

Calcul de la charge des roues de grue 

La charge supportée par les roues du pont roulant est indépendante de la charge du système d'entraînement du mécanisme de roulement et peut être obtenue directement en fonction des conditions d'équilibre de la charge externe du pont roulant. La charge par roue d'un pont roulant comprend la charge maximale et la charge minimale. La charge maximale par roue correspond à la charge de la grande roue lorsque le chariot, chargé, est proche de la position limite de la poutre d'extrémité, et la charge minimale correspond à la charge de la grande roue à une extrémité de la travée lorsque le chariot est déchargé au milieu de la travée.

Charge maximale de la roue (pleine charge) = (G-G1)/n + (Q+G1)*(L-L1)/n*L 

Charge minimale de la roue (sans charge) = (G-G1)/n + G1*L1/n*L 

• G = poids total de la grue (chariot inclus) (T) 
• G1 = poids du chariot (T) 
• Q = capacité de levage nominale (T) 
• L = portée en m 
• n = nombre de roues sur la grue 
• L1 = distance minimale (en T) de l'axe du crochet à l'axe de la poutre d'extrémité (m) 

Sélection et vérification des roues de grue 

Comment sélectionner les roues en fonction de la charge de la grue et comment vérifier si les roues peuvent supporter 

1. Détermination de la charge de calcul de fatigue des roues : 

La charge de calcul de fatigue PC des roues peut être déterminée par la pression maximale et minimale des roues de la grue, et la formule de calcul de PC est la suivante :

• PC — calcul de la charge de fatigue des roues (N) ; 
• P._maximum — pression maximale des roues (N) lorsque la grue fonctionne normalement ; 
• P._min — pression minimale des roues (N) lorsque la grue fonctionne normalement ; 
• Lors de la détermination de P_maximum et P_min, les coefficients de charge dynamique et les coefficients d'impact des mécanismes de levage et de fonctionnement sont considérés comme égaux à 1. 

Pour les ponts roulants, lorsque le chariot roulant fonctionne avec sa charge nominale jusqu'à la position limite d'un côté, la pression de la grande roue près du côté du chariot est P_maximum; la pression de la grande roue du côté non chargé, loin du côté du chariot, est P_min. Pour les ponts roulants, lorsque la charge nominale du chariot roulant atteint la position limite d'un côté, la pression de la roue près du côté du chariot est P_maximum; la pression de la roue déchargée à l'opposé du côté du chariot est P_min. pour les grues à flèche, la pression de la roue sous la flèche de l'amplitude maximale de la pleine charge est P_maximum; et la pression de la roue sous la flèche de l'amplitude minimale du vide est P_min.

2. Calcul de la résistance de contact de la bande de roulement de la roue :

2.1 Pression de roue admissible pour le contact avec la conduite :

P._c≤K₁×D×L×C₁×C₂

• P._C —- calcul de la charge de fatigue des roues (N) ; 
• K₁ —– constante de contrainte de contact de ligne admissible (N/mm2) liée au matériau, sélectionnée conformément au tableau 1 ; 
• D —– diamètre de la roue (mm) ; 
• L—— longueur de contact effective de la roue et de la chenille ; 
• C₁—– coefficient de vitesse, sélectionné selon le tableau 2 ; 
• C₂—– coefficient de niveau de travail, sélectionné selon le tableau 3 ;

Tableau des facteurs de calcul (tableau 1) :

Notes :

1. σ_b est la résistance à la traction du matériau (N/mm²);

2. Les roues en acier doivent généralement être traitées thermiquement. La dureté de la bande de roulement recommandée est de HB = 300 à 380, et la profondeur de la couche de trempe est de 15 à 20 mm. Pour déterminer la valeur autorisée, σ_b est prise lorsque le matériau n'est pas traité thermiquement ;

3. Lorsque le matériau de la roue adopte de la fonte ductile ; σ_b.≥500N/mm² matériau, K₁, K₂ la valeur est sélectionnée en fonction de σ_b.=500N/mm².

Tableau des facteurs de calcul (tableau 2) :

Tableau des facteurs de calcul (tableau 3) :

2.2 Pression de roue admissible pour le contact ponctuel :

• P._C —- calcul de la charge de fatigue des roues (N) ; 
• K₂ —– constante de contrainte ponctuelle de contact admissible liée au matériau (N/mm2), sélectionnée conformément au tableau 1 ; 
• R —– rayon de courbure, prendre le rayon de courbure de la roue et le rayon de courbure de la voie de la plus grande valeur (mm) ; 
• M —— par la surface supérieure de la piste et le rayon de courbure de la roue du rapport (r/R), selon le tableau 4 sélectionné ; 
• C₁ —– Coefficient de vitesse, sélectionné selon le tableau 3 ; 
• C₂ —– coefficient de niveau de travail, sélectionné selon le tableau 4 ;

Tableau des facteurs de calcul (tableau 4) :

Notes :

1. Les valeurs m sont calculées par interpolation lorsque r/R est une autre valeur ;

2. r est la petite valeur du rayon de courbure de la surface de contact

Les calculs ci-dessus peuvent être utilisés pour vérifier la vérification des roues avec des diamètres définis, afin de déterminer la capacité de charge maximale effective des roues et le caractère raisonnable des dimensions (diamètre des roues, dimensions des roues et ajustement de la voie, etc.).

Tableau des pressions maximales autorisées pour les essieux montés sur les véhicules de grande taille :

Tableau des pressions de roue maximales autorisées pour les jeux de roues de chariot :

Remarque : Cette valeur du tableau est calculée en fonction du matériau de la roue : ZG310-570, HB320 ; si le matériau de la roue est en ZG50MnMo, l'axe de la roue est de 45, HB = 228 ~ 255, la pression maximale autorisée de la roue peut être augmentée de 20% ; 

Q – capacité de levage de la grue ; 

G — poids mort de la grue.

Le calcul de la charge des roues de grue est essentiel pour garantir la sécurité, la stabilité et la durabilité de la grue. Un calcul précis de la charge des roues permet d'optimiser la conception de la grue et de sélectionner les matériaux et le procédé de fabrication appropriés, améliorant ainsi les performances globales de l'équipement. Le calcul de la charge des roues de grue est un projet complexe mais essentiel qui doit être réalisé par une analyse et des calculs rigoureux.

Dangers cachés des roues de grue non conformes à la norme 

Les roues de grue non conformes à la norme auront un impact sérieux sur les performances, la sécurité et l'utilisation à long terme de l'équipement, ce qui se manifeste dans les aspects suivants : 

1. Risques accrus pour la sécurité

• Rupture ou défaillance de la roue : Si le matériau de la roue n'est pas conforme à la norme, elle risque de ne pas supporter la charge normale de la grue et est sujette à la rupture ou à une usure importante. Cela menace directement la sécurité de l'opérateur, notamment en cas de charge élevée ou de fonctionnement rapide, ce qui peut entraîner des accidents.
• Déviation ou déraillement de la voie : des roues de qualité inférieure peuvent entraîner un mauvais contact entre les roues et la voie, provoquant la déviation ou le déraillement de la grue, augmentant ainsi le risque d'accident.

2. Usure et dommages accrus

• Usure irrégulière : Si la qualité des roues n'est pas conforme aux normes, des défauts de surface, tels qu'une dureté ou une structure irrégulière, peuvent apparaître, entraînant une usure irrégulière. Cette usure irrégulière accélère la détérioration des roues et des chenilles et augmente les coûts d'entretien.
• Usure excessive : les roues de qualité inférieure peuvent s'user trop rapidement lors d'une utilisation à long terme, ce qui entraîne des modifications des dimensions des roues et affecte la stabilité et la précision de fonctionnement de la grue.

3. Affecter la performance opérationnelle

• Déséquilibre et vibrations : des roues de mauvaise qualité peuvent entraîner un fonctionnement irrégulier de la grue, générant des vibrations et un bruit excessifs, affectant l'efficacité opérationnelle et le confort. Des vibrations prolongées peuvent également endommager d'autres composants mécaniques (roulements, moteurs, etc.).
• Répartition inégale de la charge : Des problèmes de qualité des roues peuvent entraîner une répartition inégale de la charge, notamment sur les grues à configurations multiples. Cela affecte la capacité de charge et l'efficacité de l'équipement, empêchant ainsi la grue de fonctionner efficacement et de manière stable.

4. Durée de vie réduite de l'équipement

• Vieillissement prématuré et défaillance : Des matériaux et des structures de roues de qualité inférieure peuvent les rendre plus sensibles à la fatigue, à la corrosion et à d’autres dommages, réduisant ainsi la durée de vie globale de la grue. La fréquence de remplacement des roues augmentera en conséquence, entraînant des coûts de maintenance supplémentaires.
• Accélération de l'usure d'autres composants : des roues de qualité inférieure peuvent entraîner une usure prématurée d'autres composants critiques de la grue (par exemple, le système d'entraînement, le système de rails, les crochets, etc.), ce qui augmentera la difficulté et le coût de la maintenance.

5. Augmenter les coûts de maintenance et d’exploitation

• Réparations fréquentes : des roues de qualité inférieure nécessiteront des réparations, des remplacements ou des étalonnages plus fréquents pour l'équipement, ce qui non seulement augmente les coûts d'exploitation, mais peut également entraîner une augmentation des temps d'arrêt de l'équipement, affectant la productivité.
• Remplacement anticipé : les roues de mauvaise qualité peuvent ne pas être en mesure de faire face aux exigences de charge élevées à long terme, ce qui entraîne la nécessité d'un remplacement anticipé, augmentant les coûts de maintenance et de remplacement des pièces.

6. Impact sur la stabilité globale du système

• Dommages au système de transmission : Des problèmes de qualité des roues peuvent entraîner un fonctionnement anormal du système de transmission, comme une usure prématurée ou des dommages au moteur, au réducteur et à d'autres composants, affectant ainsi la stabilité et l'opérabilité de l'ensemble du système de grue.
• Dommages au système de voie : l'impact de roues de qualité inférieure sur le système de voie peut entraîner des dommages ou une déformation de la voie, ce qui affecte à son tour la stabilité de l'équipement et peut nécessiter des réparations et des remplacements de voie plus fréquents.

Mesures préventives:

• Contrôle de qualité strict : assurez-vous que les matériaux des roues et les processus de production sont conformes aux normes de l'industrie, sélectionnez des fournisseurs de qualité fiables et effectuez des inspections et des tests détaillés.
• Inspection et entretien réguliers : Inspectez régulièrement les roues de la grue pour détecter toute usure et fissure potentielle à temps pour l'entretien et le remplacement nécessaires.
• Conception et sélection raisonnables : sélectionnez des roues avec des spécifications appropriées en fonction des conditions de travail de la grue pour garantir qu'elles peuvent résister à la charge et à l'environnement de travail prévus.

cristal

Expert OEM de grues

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