L'essieu monté est un élément important du pont roulant. La disposition de la structure métallique du pont roulant est étroitement liée au diamètre et au type de la roue. L'essieu monté détermine directement la structure globale et les dimensions de la grue.
L'utilisation des roues des ponts roulants en Chine et dans d'autres pays, ainsi que la pression maximale admissible de l'essieu monté ont été comparées, et les résultats du calcul de la pression des roues ont été comparés et analysés. Les résultats montrent que la sélection des essieux montés peut être optimisée pour la conception et a une bonne applicabilité, ce qui peut fournir des références pour les concepteurs engagés dans les ponts roulants.
Application des ensembles de roues de grue
À l'heure actuelle, pour les ponts roulants à crochet d'une capacité de levage inférieure à 50 tonnes en Chine, le jeu de roues courant adopte toujours les dessins de Dalian Crane Factory, avec une structure en caisson d'angle et des roulements à rouleaux coniques appariés.
Le tableau 1 indique le diamètre des roues des chariots de différents tonnages des Pont Roulant à crochet nationaux de moins de 50t.
Sur le marché des ponts roulants, outre le pont roulant à crochet fabriqué en Chine, il existe également de nombreux produits internationaux, tels que Konecranes, Demag, etc. Le pont roulant à double poutre utilise principalement un palan électrique comme mécanisme de levage, le niveau de travail est de 2m (M5), et l'ensemble de la machine peut atteindre A5. Ce type de pont roulant à double poutre occupe un certain marché avec ses avantages de poids léger, de petite pression de roue et de fonctionnement stable, et a une large perspective de marché. Le produit adopte la structure intégrale de la poutre d'extrémité et de l'ensemble de roues, et le roulement de roue est un roulement à rouleaux sphériques.
Le tableau 2 indique le diamètre des roues de chaque chariot de tonnage de Konecranes.
Les deux tableaux ci-dessus montrent que le diamètre des roues de grue dans les autres pays est plus petit. Par rapport à la hauteur réelle de la poutre d'extrémité où se trouve la roue, la réduction peut atteindre 100 mm, ce qui permet d'économiser efficacement la hauteur de l'installation.
Lors de la conception et de la sélection des essieux montés, il faut d'abord déterminer la pression de roue admissible pour des roues de différents diamètres. En comparant les données, on constate que la pression de roue admissible des essieux montés fabriqués en Chine est inférieure à celle des autres pays. Les pressions spécifiques des roues sont indiquées dans le tableau 3, le tableau 4 et le tableau 5.
《Crane Design Manual》 peut trouver la pression de roue admissible de l'ensemble de roues du pont roulant traditionnel chinois à crochet. Le tableau 3 est un extrait de la valeur de la pression de roue admissible de chaque ensemble de roues de diamètre. Le tableau 4 indique les valeurs de pression de roue admissibles de chaque jeu de roues de diamètre des grues Demag. Le tableau 5 indique la pression admissible des roues de chaque essieu monté des grues GH en Espagne.
Tableau 3 Charge admissible de l'essieu monté (données de Dalian Crane Factory)
Note : (1) La pression de roue admissible dans le tableau est la valeur de la roue sous la voie correspondante (entre parenthèses). (2) Les valeurs de ce tableau sont calculées en fonction des matériaux de la roue : ZG310-570, HB320.
Tableau 4 Charge admissible de l'essieu monté (information produit Demag Crane)
Tableau 5 Charge admissible sur les roues de l'essieu monté (informations sur les produits des grues GH en espagnol)
Les trois séries de données ci-dessus permettent de constater que la pression admissible des roues de grues dans les autres pays est supérieure d'environ 30% à celle de la Chine.
Analyse de la différence de pression admissible des roues de l'essieu monté
Selon le manuel de conception de la grue et la norme GB/T3811-2008 《Crane Design Specification》, le calcul de la pression admissible de la roue de l'ensemble des roues consiste à calculer la force de contact de la bande de roulement de la roue. La formule de calcul de la pression de roue admissible de la roue (contact de la ligne) est :
PL=kDlC1C2
Où :
PL-pression admissible des roues de la grue en fonctionnement normal, en Newton (N) ;
k - la constante de la contrainte de contact admissible liée au matériau de la roue, en unités de bovins par millimètre carré (N/mm2) ;
D - Le diamètre de la bande de roulement de la roue, en millimètres (mm) ;
l -La largeur de contact effective entre la roue et la surface de la voie, en millimètres (mm) ;
C1 - coefficient de vitesse de la roue ;
C2 - Le coefficient de niveau de travail de l'institution où se trouve la roue.
On sait, d'après la formule, que la valeur de la pression admissible de la roue est liée à la constante de contrainte de contact admissible k pour un même niveau de travail, une même vitesse de roulement, une même voie et un même diamètre de roue.
Le matériau des roues de grues domestiques est principalement l'acier ZG340-640, et sa résistance à la traction est de 640MPa. Le manuel de conception indique que k = 5,96. Le matériau des roues de grue étrangères est principalement de la fonte ductile GGG70. Selon le manuel de conception, "Lorsque le matériau de la roue est en fonte ductile, la valeur k est choisie comme étant de 500N/mm²", donc k=5.0.
Ainsi, pour une roue d'un diamètre de 500 mm, une vitesse de roulement de 50 m/min (C1=1), un niveau de travail de M5 (C2=1) et une voie correspondante de QU70, la pression admissible calculée par la roue ZG340-640 est la suivante : PL =5,96×500×70×1×1=208 600N, soit 21,28t. La pression de roue admissible des roues en fonte ductile est de : PL=5×500×70×1×1=175 000N, soit 17,86t.
Les valeurs du tableau 3 sont dérivées du matériau ZG310-570, et la valeur k correspondante est de 5,42, et la pression de roue admissible calculée par la formule est de 19,36t.
D'après ce qui précède, on peut conclure que les valeurs calculées sont toutes inférieures aux valeurs des données, et que les valeurs de pression de roue admissibles des essieux montés étrangers présentent une grande différence, la plus grande différence étant entre la fonte et la fonte.
Caractéristiques et méthodes de sélection et d'optimisation des essieux montés
La réduction du diamètre de la roue présente de nombreux avantages pour les performances de l'ensemble de la grue, principalement les suivants :
(1) Réduire la hauteur de la grue. Le coût de construction d'un bâtiment d'usine à structure en acier est étroitement lié à la hauteur du bâtiment d'usine. Si la hauteur totale de la grue peut être réduite grâce à une conception optimisée de la grue, cela permet sans aucun doute d'économiser le coût de construction de l'usine. Le diamètre de la roue limite directement la hauteur de la poutre d'extrémité de la grue. Si le diamètre de la roue peut être réduit, la hauteur totale de la grue peut être réduite.
(2) Réduire la pression des roues et réduire les contraintes sur les installations. À l'heure actuelle, la plupart des ponts roulants à crochet nationaux dont la capacité de levage est inférieure à 50 tonnes utilisent 4 ensembles de roues. Par exemple, une grue d'un poids de levage de 50 tonnes et d'une portée de 31,5 mètres utilise 4 roues d'un diamètre de 800 mm, et la pression maximale des roues peut atteindre 440 kN. Cependant, les grues de ce tonnage et de cette portée utilisent généralement 8 roues de petit diamètre dans les pays étrangers. De cette façon, la pression des roues est dispersée, de sorte que l'installation dispose d'une meilleure force.
(3) Réduire le modèle de l'unité d'entraînement. Si le diamètre de la roue est réduit, le couple d'entraînement est réduit, ce qui permet de réduire le type de réducteur dans l'unité d'entraînement et de réduire le coût de l'unité d'entraînement.
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