Pièces et fonctions de la grue : un guide complet de chaque composant et système clé

De loin, une grue semble simple. Une charge monte, la flèche oscille sur le site, le crochet redescend et tout le monde sur le terrain suppose que le prochain cycle sera exactement le même. Derrière ce mouvement reproductible se cache une grande famille de composants, chacun ayant une tâche étroite et bien définie, et chacun influençant discrètement la sécurité et la fluidité de l'ascenseur.

Comprendre les pièces et les fonctions d’une grue compte bien au-delà de la réussite d’un examen technique. Les opérateurs capables d'imaginer ce qui se passe sous le pont, les équipes de maintenance capables de retracer un symptôme jusqu'à sa source et les ingénieurs sélectionnant les composants de remplacement prennent tous de meilleures décisions lorsqu'ils considèrent la machine comme un système connecté. Dans ce guide, nous passons en revue les principaux assemblages de la grue, expliquons le rôle de chaque pièce et accordons une attention particulière aux composants rotatifs qui déterminent souvent la sensation d'une grue en service quotidien.

Aperçu des pièces de grue : ouvrages inférieurs et ouvrages supérieurs

Presque toutes les grues, depuis une unité compacte montée sur camion jusqu'à une machine lourde sur chenilles, peuvent être divisées en deux moitiés coopérantes. Les ouvrages inférieurs portent la machine et la maintiennent stable. Les ouvrages supérieurs effectuent le levage et le balancement.

Les œuvres inférieures comprennent généralement :

• Un transporteur ou un train de roulement qui offre une mobilité et une fondation rigide
• Stabilisateurs sur les grues mobiles ou chenilles sur les machines à flèche en treillis, qui répartissent la charge dans le sol
• Le châssis porteur et la transmission, y compris les moteurs, les essieux et la direction
• Vérins de levage, flotteurs et poutres de stabilisation utilisés pour niveler la grue avant un levage

Les ouvrages supérieurs, souvent appelés superstructure, tournent comme un seul assemblage et contiennent généralement :

• Le cadre tournant qui relie la flèche, les machines et le contrepoids
• Structures de flèche, de flèche et de mât
• Treuils de levage et de flèche accompagnés de leurs câbles et réas
• La cabine de conduite, les systèmes de commande et l'électronique de sécurité
• Le roulement d'orientation et l'entraînement d'orientation qui relient les travaux supérieurs et inférieurs et rendent la rotation possible

Ce dernier groupe mérite d’être examiné de plus près, car une grue qui se lève bien mais qui oscille mal est une grue que personne n’aime utiliser.

La structure de levage : flèche, flèche et contrepoids

La flèche est la portée de la grue. Les flèches télescopiques utilisent des vérins hydrauliques pour étendre et rétracter les sections imbriquées, ce qui les rend rapides à installer et idéales pour le travail mobile. Les flèches en treillis sont construites à partir d'un ensemble de cordes et de laçage, et bien qu'elles prennent plus de temps à assembler, elles offrent un rapport résistance/poids très élevé pour les longues portées et les pics lourds.

La flèche étend le rayon de travail au-delà de la pointe principale de la flèche, permettant à une grue d'atteindre des positions que la flèche seule ne peut pas couvrir. Sur de nombreuses machines, la flèche peut être décalée selon un angle, ce qui est utile lors du levage près d'un mur ou derrière un obstacle. La structure du mât ou du palan à flèche supporte les câbles suspendus et contrôle l'angle de la flèche.

Le contrepoids équilibre la charge. Sa masse est positionnée derrière le centre d'orientation de sorte que le moment de renversement créé par la charge soit partiellement compensé. Les configurations de contrepoids sont généralement ajustées pour chaque tâche : plus de contrepoids permet des pics plus lourds à des rayons courts, tandis que moins de contrepoids convient aux travaux à long rayon et réduit la pression d'appui au sol. Comprendre ce compromis est l'une des fonctions de grue les plus pratiques à maîtriser, car il affecte directement les graphiques de capacité et la planification du site.

Le système de levage : treuils, corde, crochet et poulies

Le système de levage est ce qui élève et abaisse réellement la charge, et ses pièces fonctionnent comme une chaîne :

• Le tambour du treuil de levage stocke le câble métallique et tourne sous le contrôle d'un moteur hydraulique ou électrique
• La boîte de vitesses du treuil multiplie le couple du moteur en traction de ligne utilisable
• Le frein retient la charge lorsque l'opérateur relâche la commande
• Le câble métallique supporte la charge et doit être inspecté pour détecter les fils cassés, l'écrasement et la corrosion.
• Les poulies guident la corde et déterminent le nombre de parties de la ligne, ce qui définit la relation entre la traction de la ligne et la capacité de levage.
• Le moufle à crochet ou boule de révision assure l'interface entre la corde et le gréement

L'ajout de plusieurs parties de câble réduit la charge sur chaque segment de câble et augmente la capacité de levage, au détriment de la vitesse de levage. Choisir le bon mouflage est donc un équilibre entre le poids soulevé et le temps de cycle exigé par la tâche.

Le système de rotation : les pièces qui font tourner la grue

Le système d'orientation est au cœur de la rotation de la grue et se compose de deux composants principaux : le roulement d'orientation et l'entraînement d'orientation.

Le roulement d'orientation, également appelé couronne d'orientation, est un grand roulement à éléments roulants situé entre les ouvrages inférieur et supérieur. Ses bagues intérieure et extérieure portent des chemins de roulement, des éléments roulants, des dents d'engrenage sur une bague, des joints et des canaux de lubrification. Étant donné que le roulement doit supporter simultanément une charge axiale provenant du poids de la superstructure, une charge radiale provenant de la flèche et des moments d'inclinaison importants provenant de la charge au rayon, sa géométrie interne est soigneusement adaptée à l'application. Les roulements d'orientation à billes à une rangée conviennent aux machines plus légères et plus rapides qui nécessitent une faible friction et une rotation rapide. Les conceptions de boules à double rangée ajoutent de la capacité. Les roulements d'orientation à rouleaux à trois rangées, y compris la série 13 largement utilisée, utilisent trois chemins de roulement distincts de sorte que les charges axiales, radiales et d'inclinaison sont chacune gérées par des rouleaux disposés dans cette direction spécifique. Les roulements à rouleaux croisés et à une rangée de type L offrent des solutions compactes et rigides pour les applications de haute précision.

Roulement d'orientation à billes à une rangée pour un support de rotation fluide Le roulement d'orientation à billes compact à une rangée utilise des billes en acier à haute résistance pour les charges axiales et radiales, un faible frottement, des options d'étanchéité et une rotation stable dans les équipements de construction, éoliens, médicaux et marins. Voir le produit →

L'entraînement de rotation fournit la force de rotation. Un moteur entraîne un réducteur planétaire et un pignon sur l'arbre de sortie engrène avec les dents d'engrenage sur la bague de roulement. Un frein maintient la superstructure stable lorsque la rotation s'arrête. L’état du pignon, des dents de l’engrenage et la lubrification de la boîte de vitesses déterminent si la rotation reste douce et précise pendant des milliers d’heures de travail. Si vous souhaitez voir comment ces principes s'appliquent sur des machines réelles, notre équipe d'ingénieurs a publié un article pratique sur comment fonctionnent les roulements d'orientation dans les grues et les excavatrices .

Entraînement de rotation à engrenages internes verticaux avec autoverrouillage L'entraînement de rotation vertical à engrenages internes offre une transmission de couple efficace, un maintien de position autobloquant et une stabilité peu encombrante pour les équipements de levage, d'inclinaison, de rotation, de construction, de manutention et d'énergie renouvelable. Voir le produit →

Pour les grues lourdes, la combinaison d'un roulement à rouleaux à trois rangées et d'un système d'orientation robuste et bien étanche est souvent ce qui différencie une machine qui reste productive d'une machine qui passe sa vie dans l'atelier.

Systèmes d'alimentation, de contrôle et d'opérateur

Le système électrique convertit l’énergie stockée en mouvement utile. Les pompes hydrauliques, les vannes de commande et les vérins entraînent l'extension de la flèche, le relevage, le déploiement des stabilisateurs et souvent l'entraînement de rotation lui-même. Les systèmes électriques gèrent le démarrage, l'instrumentation, l'éclairage et le réseau de capteurs qui alimente l'ordinateur de la grue.

Dans la cabine, les joysticks et les pédales traduisent l'intention de l'opérateur en commandes de valves, et la grue réagit. Les cabines modernes sont également des centres d'informations : les diagrammes de charge, les relevés de rayon, l'angle de la flèche et les codes d'erreur apparaissent tous devant l'opérateur, de sorte que la cabine est autant une station de surveillance qu'une salle de contrôle.

Pièces et fonctions de la grue : un tableau de référence rapide

Dispositifs de sécurité et gestion de la charge

Les dispositifs de sécurité ne sont pas des accessoires ; ils font partie de la fonction principale de la grue. Un indicateur de moment de charge compare en permanence la charge et le rayon réels au tableau de capacité nominale et avertit ou arrête la machine avant qu'une surcharge ne se développe. Les systèmes anti-double blocage empêchent le moufle à crochet d'entrer en contact avec la pointe de la flèche. Les interrupteurs de fin de course limitent l'extension de la flèche, la plage de relevage et le déplacement du palan. Les freins de rotation et les verrous sécurisent la superstructure lorsque la machine est garée ou lorsque la charge du vent devient importante.

Ensemble, ces dispositifs protègent la structure, la corde et les personnes travaillant en dessous. Ils rendent également la grue prévisible, ce dont dépend en fin de compte tout plan de levage.

Adaptation des pièces de grue au travail

La sélection commence par le cycle de service. Une machine soulevant des charges légères à haute fréquence nécessite un faible frottement de rotation et une précision constante. Une machine soulevant de lourdes charges sur un long rayon nécessite une capacité de moment de basculement maximale et un dispositif de roulement rigide. L'environnement compte également : la poussière, les brouillards salins et les températures extrêmes affectent tous le choix des joints, l'intervalle de lubrification et la protection des surfaces.

Roulement d'orientation à rouleaux à trois rangées pour machines lourdes Le roulement à rouleaux à trois rangées de la série 13 répartit les charges axiales et radiales sur des rangées de rouleaux séparées, en utilisant un acier allié à haute résistance pour les grues, les excavatrices, les grues à tour et les équipements de manutention portuaire. Voir le produit →

En tant que fabricant de roulements d'orientation et d'entraînements d'orientation, nous travaillons avec les constructeurs et les exploitants de grues pour traduire ces exigences en spécifications concrètes. Cela peut signifier un roulement à rouleaux à trois rangées pour une grue sur chenilles lourde, un roulement à billes à une rangée pour une unité mobile compacte ou un entraînement d'orientation étanche avec frein intégré pour une machine travaillant dans un chantier côtier. Vous pouvez découvrir notre gamme complète de roulements d'orientation et entraînements d'orientation pour voir comment chaque conception répond à un équilibre différent entre charge, précision et durée de vie.

Des habitudes de maintenance qui prolongent la durée de vie des grues

La plupart des pannes de grue se développent lentement et les pièces en rotation sont généralement les premières à vous avertir. Une routine pratique comprend :

1. Graisser les chemins de roulement des roulements d'orientation à l'intervalle recommandé pour l'application et le climat.
2. Inspectez les joints pour déceler des fissures, des déplacements ou des fuites qui permettent à l'eau et aux graviers de pénétrer dans le chemin de roulement.
3. Vérifier l'usure des dents de l'engrenage et le jeu entre le pignon et la couronne dentée.
4. Vérifiez le couple des boulons de montage, car le desserrage modifie la répartition de la charge.
5. Écoutez et ressentez les bruits, vibrations ou rugosités inhabituels lors d'une rotation lente
6. Enregistrez les résultats au fil du temps afin que les tendances deviennent visibles avant qu'elles ne se transforment en échecs.

Ces étapes prennent quelques minutes et évitent le type de temps d’arrêt qui prend des jours.

Les pièces et fonctions d'une grue sont plus faciles à retenir lorsqu'elles sont regroupées par objectif : la structure qui atteint, le palan qui soulève, le système de rotation qui tourne et les commandes et dispositifs de sécurité qui maintiennent tout dans les limites. Une fois cette image claire, choisir, utiliser et entretenir une grue devient beaucoup plus logique, et les composants au centre de rotation cessent d'être mystérieux.

Si vous spécifiez un roulement d'orientation ou un entraînement d'orientation pour une nouvelle grue ou une rénovation, nos ingénieurs se feront un plaisir d'examiner votre cas de charge, votre cycle de service et votre disposition de montage, et de recommander une configuration adaptée au travail que vous effectuez réellement.