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Correspondance Roue de Pont Roulant et Rail : Comment Prévenir l'Usure des Boudins et le Déversement du Pont Roulant
Appariement des roues de pont roulant et des rails : comment prévenir l'usure du boudin et le dévers du pont roulant
Introduction
Les roues de pont roulant et les rails de pont roulant fonctionnent ensemble comme un système de déplacement complet.
Même une roue de pont roulant forgée de haute qualité peut subir une usure rapide du boudin si l'alignement du rail, l'installation de la roue, le diamètre de la roue ou la synchronisation de l'entraînement sont incorrects.
Lorsqu'un pont roulant frotte à plusieurs reprises le boudin de la roue contre le côté du rail, le problème est souvent décrit comme un dérapage du pont, un mordage du rail ou un contact anormal du boudin.
Ces problèmes peuvent entraîner :
- usure rapide du boudin de roue
- usure du côté du rail
- résistance au déplacement accrue
- bruit anormal et vibrations
- charge moteur plus élevée
- dommages au roulement et à l'arbre
- durée de vie réduite de la roue
- coûts de maintenance accrus
Cet article explique comment les roues de pont roulant et les rails doivent fonctionner ensemble, pourquoi l'usure du boudin se produit, ce qui cause le dévers du pont roulant, et ce qui doit être vérifié avant de remplacer des roues de pont roulant usées.
Pourquoi l'appariement des roues de pont roulant et des rails est important
La roue de pont roulant supporte la charge verticale par sa bande de roulement tandis que le boudin assure le guidage latéral.
Pour un fonctionnement fiable, plusieurs éléments doivent fonctionner correctement ensemble :
- bande de roulement de la roue
- boudin de la roue
- rail de pont roulant
- arbre de roue
- roulements
- chariot d'extrémité
- mécanisme de translation
- châssis du pont roulant
- installation du rail
Si une partie du système est désalignée, la roue peut ne pas se déplacer naturellement le long du rail.
Au lieu de cela, la boudin peut entrer en contact en continu avec le côté du rail.
Cela crée une friction et une force latérale qui peuvent accélérer considérablement l'usure.
Par conséquent, les problèmes de roues de pont roulant doivent toujours être évalués conjointement avec le rail et le mécanisme de déplacement.
Contact normal d'une roue de pont roulant avec le rail
Pendant le fonctionnement normal du pont roulant, la charge verticale principale doit être transmise par la bande de roulement de la roue à la surface supérieure du rail.
Le boudin sert principalement à limiter les mouvements latéraux excessifs.
Il ne doit pas supporter en continu la charge latérale principale pendant le déplacement normal.
Un contact occasionnel du boudin peut se produire en raison du mouvement du pont, du jeu ou des conditions du rail.
Cependant, un contact fort ou continu entre le boudin et le côté du rail indique généralement que le système de roulement du pont doit être inspecté.
Largeur de la bande de roulement et largeur du champignon du rail
La relation entre la largeur de la bande de roulement et la largeur du champignon du rail est importante.
La bande de roulement doit offrir une surface de contact suffisante avec le rail tout en permettant un mouvement latéral approprié dans la disposition de roues conçue.
Si la bande de roulement est trop étroite ou si le profil de la roue ne correspond pas correctement au rail, la roue peut subir un contact instable.
Si le rail est mal positionné par rapport à la roue, le boudin peut entrer en contact avec le rail plus fréquemment.
Lors du choix d'une roue de remplacement, les informations suivantes doivent être confirmées :
- modèle de rail
- largeur du champignon du rail
- largeur de la bande de roulement
- diamètre de la bande de roulement
- épaisseur du boudin
- hauteur du boudin
- distance entre les flasques pour les roues à double flasque
La roue ne doit pas être sélectionnée uniquement en fonction de son diamètre extérieur.
Pourquoi le jeu des flasques est important
Pour les roues de pont roulant à double boudin, la distance entre les deux boudins doit offrir un jeu approprié autour du rail.
Si le jeu est trop faible :
- le boudin peut frotter en continu contre le rail
- la résistance au déplacement peut augmenter
- la température de la roue peut s'élever
- l'usure du boudin et du rail peut s'accélérer
- la charge du moteur peut augmenter
Si le jeu est trop important :
- le mouvement latéral des roues peut augmenter
- le guidage peut devenir moins stable
- l'impact entre le boudin et le rail peut devenir plus perceptible
Le jeu correct doit être déterminé en fonction de la conception du pont roulant, des dimensions du rail, de la disposition des roues et des exigences techniques applicables.
Qu'est-ce que le déversement d'un pont roulant ?
Le déversement d'un pont roulant se produit lorsque le pont ne se déplace pas perpendiculairement le long des rails.
Un côté du pont roulant peut se déplacer légèrement plus vite ou suivre un chemin différent de l'autre côté.
Lorsque le pont roulant tente de corriger sa position, le boudin de roue peut appuyer contre le rail.
Cette condition peut se produire à la fois sur les ponts roulants et les portiques.
Plus la portée du pont est longue et plus les conditions de déplacement sont exigeantes, plus l'alignement et la synchronisation corrects deviennent importants.
Signes courants de dérapage du pont roulant
Les signes typiques incluent :
- usure sévère sur un boudin de roue
- usure inégale entre les roues gauche et droite
- côtés de rail polis ou usés
- bruit anormal pendant le déplacement
- vibration
- courant moteur augmenté
- mouvement instable de la grue
- contact fréquent du boudin de roue
- dommage à la surface du rail
- remplacement répété des roues
Si plusieurs de ces symptômes apparaissent ensemble, le problème ne doit pas être traité comme une simple usure de roue.
Le système de déplacement complet doit être inspecté.
1. Désalignement du rail
L'installation du rail est l'un des facteurs les plus courants affectant le fonctionnement des roues.
Les problèmes possibles incluent :
- rails non parallèles
- écartement de rail incorrect
- courbure locale du rail
- erreur d'alignement horizontal
- différence de hauteur entre les rails
- fixation de rail desserrée
- joints de rail irréguliers
Si la ligne de rail change de direction, la roue est forcée de suivre ce trajet.
Cela peut entraîner un contact continu du boudin avec un côté du rail.
Remplacer la roue sans corriger l'alignement du rail peut entraîner le développement du même motif d'usure sur la nouvelle roue.
2. Désalignement lors de l'installation des roues
Même si les rails sont installés correctement, des roues mal installées peuvent provoquer un déversement.
Les problèmes possibles d'installation des roues incluent :
- axe de roue non perpendiculaire à la direction de déplacement
- wheel axes not parallel to each other
- incorrect bearing installation
- end carriage machining error
- écart de position de l'arbre
- assemblage incorrect
Une petite erreur angulaire peut devenir significative sur de longues distances de déplacement.
C'est pourquoi l'alignement des roues doit être vérifié lorsqu'une usure anormale de la bride apparaît.
3. Différence de diamètre des roues
Plusieurs roues de pont roulant doivent avoir des diamètres de roulement contrôlés.
Si une roue motrice a un diamètre effectif plus grand qu'une autre, les roues peuvent parcourir des distances différentes pendant le même nombre de tours.
Par exemple, si deux roues motrices tournent à la même vitesse mais ont des diamètres de bande de roulement différents, un côté peut tenter d'avancer plus loin que l'autre.
Cela peut forcer la structure du pont roulant à se déformer en biais.
Les causes possibles des différences de diamètre des roues incluent :
- tolérance de fabrication
- usure inégale de la bande de roulement
- remplacement d'une seule roue
- traitement thermique ou historique d'usure différent
- usinage ou réparation antérieur
Lors du remplacement des roues de pont roulant, des dimensions de roues appariées doivent être prises en compte, en particulier pour les roues travaillant dans le même système de déplacement.
4. Problèmes de synchronisation de l'entraînement
Pour les ponts roulants avec entraînements indépendants des deux côtés, le système de translation doit fonctionner de manière coordonnée.
Les causes possibles de différences de vitesse incluent :
- performances moteur différentes
- usure du réducteur
- rapports de réduction différents
- frein traînant
- différences de commande électrique
- différences de diamètre des roues
- différences de résistance mécanique
Si un côté se déplace en continu plus vite que l'autre, le pont roulant aura tendance à pivoter légèrement par rapport aux rails.
Les boudins des roues entrent alors en contact avec le rail pour résister à ce mouvement.
5. Déformation du châssis du pont ou du chariot d'extrémité
La déformation structurelle peut également modifier l'alignement des roues.
Les causes possibles incluent :
- service intensif à long terme
- collision
- surcharge
- réparation structurelle
- déformation de soudure
- dommages par fatigue
Si le chariot de bout ou le châssis du pont roulant n'est plus d'équerre, l'alignement des roues peut être affecté même si la roue elle-même est fabriquée correctement.
Pour cette raison, un déversement sévère ou répété doit inclure une inspection structurelle du pont roulant.
6. Problèmes de roulements et d'arbres
Les roulements et les arbres de roues affectent également la précision de fonctionnement.
Les problèmes peuvent inclure :
- roulements usés
- jeu de roulement excessif
- arbre de roue plié
- ajustement incorrect de l'arbre
- mauvaise lubrification
- logement de roulement endommagé
Ces conditions peuvent permettre à la roue de se déplacer ou de s'incliner pendant le fonctionnement.
Cela peut modifier le contact effectif roue-rail et augmenter l'usure des flasques.
7. Charge inégale sur la roue
Si la charge du pont roulant n'est pas répartie correctement entre les roues, certaines roues peuvent supporter plus de charge que prévu.
Une charge inégale sur la roue peut provenir de :
- déformation structurelle
- installation incorrecte de la roue
- élévation inégale du rail
- déformation du châssis du pont roulant
- problèmes de répartition de la charge
Une charge de roue plus élevée peut augmenter la contrainte de contact de la bande de roulement et peut également rendre le contact du boudin plus sévère en cas de dérapage.
Une roue de pont roulant plus dure peut-elle résoudre l'usure du boudin ?
Pas nécessairement.
Une réponse courante à l'usure rapide des roues de pont roulant est de choisir un matériau de roue plus dur ou d'augmenter la dureté de la bande de roulement.
Cela peut améliorer la résistance à l'usure lorsque la dureté du matériau est réellement le problème principal.
Cependant, si la cause réelle est un désalignement du rail ou un déversement du pont roulant, l'augmentation de la dureté des roues ne corrige pas la géométrie du système de déplacement.
In some situations, the wear may simply be transferred from the wheel flange to the rail.
Le résultat peut être :
- usure réduite des roues
- usure accrue des rails
- contrainte de contact plus élevée
- coût de maintenance plus élevé ailleurs dans le système
Pour cette raison, la cause profonde de l'usure anormale doit être identifiée avant de changer le matériau ou la dureté de la roue.
Sélection du matériau des roues de pont roulant
Le matériau reste un facteur important dans les performances des roues de pont roulant.
Pour les applications intensives, les roues en acier forgé sont largement utilisées car elles offrent une bonne résistance, ténacité et résistance à la fatigue.
Des matériaux tels que le 42CrMo peuvent être sélectionnés pour les applications exigeantes de roues de pont roulant où une résistance et des performances de traitement thermique appropriées sont requises.
Le 65Mn peut également être utilisé pour certaines applications de roues selon la charge, la conception de la roue et les conditions de travail.
Le choix du matériau doit tenir compte de :
- charge de la roue
- diamètre de la roue
- classe de service
- fréquence de fonctionnement
- charge d'impact
- état du rail
- dureté requise
- ténacité requise
- procédé de traitement thermique
L'objectif n'est pas simplement une dureté maximale, mais un équilibre approprié entre la résistance à l'usure et la ténacité.
Traitement thermique et performance de la bande de roulement
Le traitement thermique peut améliorer les performances des roues de grue.
Selon le matériau et les exigences techniques, le traitement peut inclure :
- trempe et revenu
- durcissement de la bande de roulement
- durcissement superficiel
- autre traitement thermique spécifié
La bande de roulement et le boudin doivent avoir des propriétés mécaniques adaptées aux conditions de travail réelles.
Un traitement thermique inapproprié peut entraîner :
- résistance à l'usure insuffisante
- fragilité excessive
- fissuration
- dureté inégale
- durée de vie raccourcie
Le traitement thermique doit donc être choisi en fonction du matériau et des conditions de travail.
Relation de dureté entre la roue et le rail
La roue et le rail forment une paire de contact.
Si un composant est rendu beaucoup plus dur sans tenir compte de l'autre, le comportement d'usure du système peut changer.
L'approche correcte devrait prendre en compte :
- matériau de la roue
- matériau du rail
- dureté de la roue
- état du rail
- charge de travail
- schéma de contact
- fréquence de fonctionnement
L'objectif est d'obtenir un fonctionnement stable et une usure acceptable dans tout le système plutôt que de protéger un composant au détriment d'un autre.
Que faut-il vérifier avant de remplacer les roues de pont roulant ?
Avant de commander des roues de remplacement, surtout en cas d'usure anormale du boudin, les points suivants doivent être vérifiés.
Roue de pont roulant
Inspecter :
- usure de la bande de roulement
- usure du boudin
- diamètre de la roue
- épaisseur de la bride
- alésage
- clavette ou cannelure
- fissures
- dommages de surface
Rail
Inspecter :
- écartement des rails
- rectitude des rails
- usure du champignon du rail
- usure latérale du rail
- nivellement des rails
- joints de rails
- état de fixation
Installation des roues
Inspecter :
- alignement des roues
- position de l'arbre
- état du roulement
- géométrie du chariot de roulement
Mécanisme de déplacement
Inspecter :
- état du moteur
- état du réducteur
- desserrage du frein
- synchronisation de la translation
- état de l'accouplement
Structure du pont roulant
Inspecter :
- déformation du chariot d'extrémité
- alignement du pont
- dommages structurels
- réparations antérieures
Remplacer les roues avant de comprendre ces problèmes peut n'apporter qu'une solution temporaire.
Faut-il remplacer toutes les roues de pont roulant en même temps ?
Tous les projets ne nécessitent pas le remplacement de toutes les roues en même temps.
Cependant, lorsque plusieurs roues fonctionnent comme un système apparié, leur diamètre et leur état doivent être évalués ensemble.
Si une roue fortement usée est remplacée par une roue neuve alors que les autres roues ont des diamètres de bande de roulement considérablement réduits, la différence de diamètre de roulement effectif peut influencer le déplacement du pont.
Le plan de remplacement doit donc prendre en compte :
- différences de diamètre des roues
- état d'usure
- drive arrangement
- axle grouping
- crane design
For heavily worn systems, replacing wheels in matched groups may provide better running consistency.
Comment mesurer une roue de pont roulant de remplacement
Pour la fabrication de roues sur mesure, les dimensions utiles comprennent :
- diamètre extérieur de la roue
- diamètre de la bande de roulement
- largeur de la bande de roulement
- diamètre du flasque
- épaisseur du flasque
- hauteur du flasque
- distance entre les flasques
- largeur du moyeu
- diamètre d'alésage
- dimensions de la clavette
- ajustement de l'arbre
- dimensions du roulement
- largeur du champignon du rail
Pour les roues motrices, des informations supplémentaires peuvent inclure :
- spécification de cannelure
- connexion par engrenage
- connexion d'arbre
- coupling arrangement
Des photos de l'ancienne roue, de l'arbre, du rail et du chariot de roulement complet peuvent également aider à l'évaluation technique.
Remplacement des anciennes roues sans dessins d'origine
De nombreux ponts roulants plus anciens ne disposent plus de dessins complets de leurs roues.
Dans ces cas, des roues de remplacement peuvent encore être fabriquées sur la base d'une mesure minutieuse et d'une reconstruction technique.
Cependant, les dimensions usées ne doivent pas être copiées directement.
Par exemple :
- l'épaisseur du boudin peut déjà être réduite
- le diamètre de la bande de roulement peut être inférieur à l'original
- l'alésage peut s'être agrandi
- la rainure de clavette peut être endommagée
- le profil de la bande de roulement peut avoir changé
Le dessin de remplacement doit être préparé en utilisant les mesures disponibles, les données des rails, les dimensions des arbres, les informations sur la charge du pont roulant et une revue d'ingénierie.
Le dessin final doit être confirmé avant la production.
Comment réduire l'usure du boudin des roues de pont roulant
Plusieurs mesures peuvent aider à réduire l'usure du boudin :
- maintenir un alignement correct des rails
- maintenir un écartement des rails approprié
- garder des diamètres de roues cohérents
- aligner correctement les arbres des roues
- entretenir les roulements
- maintenir la synchronisation des mécanismes de translation
- vérifier que les freins ne traînent pas
- éviter un déversement sévère du pont roulant
- choisir un matériau de roue adapté
- utiliser un traitement thermique approprié
- inspecter régulièrement l'usure des roues et des rails
La bonne durée de vie des roues dépend de l'ensemble du système de déplacement plutôt que d'un seul composant.
Inspection préventive
Une inspection régulière peut identifier les petits problèmes avant qu'ils ne deviennent graves.
Un programme d'inspection préventive peut inclure :
- inspection de la bande de roulement
- mesure de l'épaisseur du boudin
- inspection du côté du rail
- mesure de l'écartement des rails
- comparaison du diamètre des roues
- inspection des roulements
- inspection du système d'entraînement
- surveillance des bruits anormaux
- comparaison de la charge du moteur
- observation du déplacement du pont roulant
Les registres d'inspection peuvent également aider à identifier si l'usure augmente progressivement au fil du temps.
Erreurs courantes
Les erreurs courantes incluent :
- supposer que toute l'usure du boudin est causée par un mauvais matériau de roue
- remplacer les roues sans vérifier les rails
- utiliser un matériau plus dur sans enquêter sur le dévers
- ignorer les différences de diamètre des roues
- remplacer une seule roue dans un système apparié fortement usé
- ignorer l'état des roulements
- ignorer la synchronisation du moteur et du réducteur
- copier les dimensions des roues usées
- modifier la conception du boudin sans étude technique
Une inspection systématique fournit généralement une meilleure solution que le remplacement répété des roues usées.
Conclusion
L'usure du boudin des roues de pont roulant et le déversement du pont sont généralement des problèmes au niveau du système.
La roue, le rail, les roulements, les arbres, le système d'entraînement, la charpente d'extrémité et la structure du pont influencent tous les performances de déplacement.
Une roue de pont roulant forgée de haute qualité peut encore s'user rapidement si les rails sont désalignés, si les diamètres des roues sont incohérents ou si les motorisations du pont ne sont pas synchronisées.
Pour cette raison, une usure anormale de la bride doit être étudiée avant de simplement changer le matériau de la roue ou d'augmenter sa dureté.
Un appariement correct des roues et des rails, des dimensions de roues contrôlées, une installation appropriée, des motorisations synchronisées, un choix de matériau adapté et une inspection régulière peuvent améliorer considérablement la durée de vie des roues et des rails de ponts roulants.
Pour les projets de remplacement, les meilleurs résultats sont obtenus lorsque la roue est conçue et fabriquée selon le système complet de déplacement du pont roulant plutôt que traitée comme une pièce de rechange isolée.
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