Dimensionnement d'un tampon hydraulique pour pont roulant : énergie d'impact, course et force
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Un tampon hydraulique pour pont roulant n'a qu'une fonction : arrêter une grue ou un chariot en translation au bout de son chemin de roulement sans endommager la grue, la butée de fin de course ni le bâtiment. Le choix se résume à trois valeurs : l'énergie que le tampon doit absorber, la course que vous pouvez loger et la force que la structure peut supporter. Ce guide présente le calcul pas à pas, avec des exemples chiffrés basés sur la série HB de KRANHAUSS.
Fonctionnement d'un tampon hydraulique
Lorsque la grue heurte le tampon, la tige de piston chasse l'huile à travers des orifices calibrés. La résistance de l'huile transforme l'énergie cinétique de la grue en chaleur, et un ressort de rappel ramène la tige en position sortie une fois la grue arrêtée. Dans la plupart des tampons hydrauliques industriels, la section des orifices diminue à mesure que le piston s'enfonce, de sorte que la force de freinage reste pratiquement constante sur toute la course.
Cette force quasi constante est la principale différence avec les tampons à ressort et en polyuréthane, dont la force augmente à mesure qu'ils sont comprimés. Pour une même énergie et une même course, un tampon hydraulique transmet la force de crête la plus faible à la grue et à la butée de fin de course, et ne restitue presque aucune énergie sous forme de rebond.
Étape 1 : Rassembler les données d'entrée
Quatre valeurs sont nécessaires avant tout calcul :
- Masse en mouvement m : le poids propre de la grue ou du chariot, plus la charge utile lorsqu'elle se déplace avec la grue. Une charge guidée rigidement est prise en compte en totalité ; le traitement d'une charge suspendue librement dépend de votre norme de calcul. En cas de doute, incluez-la : le résultat va dans le sens de la sécurité.
- Vitesse d'impact v : la vitesse de translation au moment de l'impact. Certaines règles de calcul autorisent une valeur réduite, souvent 70 % de la vitesse nominale, lorsque la grue dispose d'un ralentissement automatique ou de fins de course. Sans ces dispositifs, utilisez la vitesse nominale complète.
- Nombre n de tampons qui reçoivent le choc simultanément, généralement deux par extrémité du chemin de roulement (un par rail).
- Encombrement et structure : la longueur disponible pour le tampon, et la force que la butée de fin de course et la structure de la grue peuvent supporter.
Étape 2 : Calculer l'énergie d'impact
L'énergie à absorber est l'énergie cinétique de la masse en mouvement : E = ½ · m · v². Avec m en kg et v en m/s, E est exprimée en joules ; divisez par 1 000 pour obtenir des kJ. Pour convertir une vitesse en m/min en m/s, divisez-la par 60.
Les tampons qui reçoivent le choc se partagent cette énergie : chacun doit donc absorber E / n. Lorsque la masse n'est pas centrée, par exemple sur un pont roulant dont le chariot se trouve à une extrémité, un côté en supporte davantage : dimensionnez les tampons pour le côté le plus chargé.
La vitesse est le paramètre le plus influent, car l'énergie croît avec le carré de la vitesse. Ramener la vitesse d'impact à 70 % réduit l'énergie à 49 %.
Exemples de calcul
50 t à 60 m/min, 2 tampons
Énergie totale 25 kJ, 12,5 kJ par tampon
| Modèle | Capacité W | Course | Force F |
|---|---|---|---|
| HB 063 100 | 15 kJ | 100 mm | 170 kN |
| HB 080 100 | 23 kJ | 100 mm | 260 kN |
| HB 063 150 | 23 kJ | 150 mm | 170 kN |
200 t à 40 m/min, 2 tampons
Énergie totale 44,4 kJ, 22,2 kJ par tampon
| Modèle | Capacité W | Course | Force F |
|---|---|---|---|
| HB 080 100 | 23 kJ | 100 mm | 260 kN |
| HB 063 150 | 23 kJ | 150 mm | 170 kN |
| HB 063 200 | 30 kJ | 200 mm | 170 kN |
Les exemples utilisent la vitesse nominale complète, sans coefficient de calcul supplémentaire. Les valeurs proviennent du tableau de données HB ; le calculateur de la page produit effectue le même calcul avec vos propres valeurs.
Étape 3 : Choisir la capacité, la course et la force
Choisissez un tampon dont la capacité d'énergie W est au moins égale à l'énergie par tampon. Chaque taille HB existe en courses de 100 à 800 mm et, pour une même énergie, vous pouvez arbitrer entre course et force : une course plus longue arrête la grue plus en douceur et sollicite moins la butée de fin de course.
Vérifiez ensuite la force d'amortissement F par rapport à ce que la butée de fin de course et la grue peuvent supporter. La décélération de la grue correspond approximativement à F divisée par la masse reprise par chaque tampon ; la maintenir à un niveau bas protège la grue, la charge et l'opérateur.
Si votre norme de calcul impose des coefficients, tels que des coefficients dynamiques, des marges de sécurité ou une force motrice qui continue de pousser pendant la course, appliquez-les à l'énergie avant de la comparer à W.
La série HB en un coup d'œil
| Taille | Courses | Capacité d'énergie W | Force d'amortissement F |
|---|---|---|---|
| HB 063 | 100–800 mm | 15–60 kJ | 70–170 kN |
| HB 080 | 100–800 mm | 23–109 kJ | 150–260 kN |
| HB 100 | 100–800 mm | 38–240 kJ | 330–420 kN |
| HB 125 | 100–800 mm | 60–435 kJ | 590–670 kN |
Étape 4 : Montage et conditions d'exploitation
- Montage : les tampons HB sont livrés avec une bride de montage avant (FM) ou de montage arrière (RM) ; choisissez celle qui convient à votre sommier ou à votre butée de fin de course.
- Environnement : indiquez-nous si la grue travaille à l'intérieur ou à l'extérieur, dans des conditions normales ou agressives (poussière, humidité, air salin ou chaleur). Ce choix détermine l'étanchéité et le revêtement.
- Couleur : le corps peut être peint dans la couleur de votre choix ; le rouge, le bleu, le jaune, le vert, le noir et le blanc sont standard.
- Contre-pièce : le tampon doit rencontrer bien d'équerre une plaque de butée plane ou un autre tampon. Un défaut d'alignement sollicite latéralement la tige de piston.
Hydraulique, à ressort ou en polyuréthane ?
- Tampons hydrauliques : la plus grande énergie pour leur longueur, une force quasi constante et pratiquement aucun rebond. Le choix habituel pour les grues lourdes ou rapides.
- Tampons à ressort : ils emmagasinent l'énergie et en restituent la majeure partie, ce qui fait rebondir la grue ; la force augmente régulièrement à mesure que le ressort est comprimé. Adaptés aux grues plus légères et plus lentes.
- Tampons en polyuréthane (élastomère) : compacts et économiques pour les faibles énergies ; leur force augmente fortement vers la fin d'une course courte.
KRANHAUSS propose les trois types ; la page des tampons pour ponts roulants les compare.
Tampons pour ponts roulants →Questions fréquentes
Comment calculer l'énergie qu'un tampon de pont roulant doit absorber ?
Utilisez E = ½ · m · v² avec la masse en mouvement en kg et la vitesse d'impact en m/s, puis divisez par le nombre de tampons qui reçoivent le choc. Par exemple, 50 t à 60 m/min (1 m/s) donnent 25 kJ, soit 12,5 kJ par tampon avec deux tampons.
Faut-il inclure la charge utile dans le calcul du tampon ?
Une charge guidée qui se déplace rigidement avec la grue est prise en compte en totalité. Le traitement d'une charge suspendue librement dépend de la norme de calcul que vous appliquez. L'inclure donne un résultat conservateur.
Quelle vitesse de translation faut-il retenir ?
La vitesse au moment de l'impact. Certaines règles de calcul autorisent une vitesse d'impact réduite, souvent 70 % de la vitesse nominale, lorsqu'un ralentissement automatique ou des fins de course sont installés ; sinon, utilisez la vitesse nominale.
Pourquoi choisir un tampon hydraulique plutôt qu'un tampon à ressort ?
Un tampon hydraulique absorbe davantage d'énergie pour sa longueur, maintient une force de freinage quasi constante et ne produit pratiquement aucun rebond : la grue et la butée de fin de course subissent ainsi des forces de crête plus faibles.
De quelles informations avez-vous besoin pour établir un devis ?
La masse en mouvement, la vitesse de translation, le nombre de tampons, la longueur d'installation disponible, le type de montage et l'environnement d'exploitation. Le formulaire de devis de la page du tampon hydraulique comporte un champ pour chacune de ces données.
Dimensionnez votre tampon
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