Principe de la variation de portée d’une grue portuaire 30t La variation de l’angle -α- formé par la flèche et l’horizontale engendre la variation de portée du crochet de levage. L’angle -α- varie de 20° à 80° soit environ 60°. La flèche de 30tonnes est mue au moyen d’un vérin hydraulique dont la course de travail atteint les 4mètres. Lorsque la grue est à vide (aucune charge pendue au crochet) les efforts engendrés sur le vérin de manœuvre sont directement liés au poids propre de l’équipement. Hydraulique Page 1 Principe de la variation de portée d’une grue portuaire Lorsque la grue est en charge les efforts sur le vérin n’évoluent que très peu grâce au moufle des câbles de levage. Il crée un couple inverse à celui de la charge et tend à équilibrer les efforts sur le vérin de manœuvre (voir courbes du graphe ci-dessous) Les valeurs représentées par le graphe ci dessus sont estimées à partir d’épure et ne tiennent pas compte des conditions climatique ni dynamique des masses en mouvement. Elles sont tout de même suffisamment précises pour appréhender le fonctionnement. A vide : Courbe de l’effort engendré par les poids propres. En charge : Courbe de l’effort généré par les poids propres et la charge maximum de 28.5t autorisée pour la potée maximum de 50m. Si la charge évolue pour atteindre la capacité maximum de la grue (100t) il est envisager que l’effort résultant qui agit sur le vérin de manœuvre change de sens et provoque une traction sur la tige. Un autre coté positif du système d’équilibrage du moufle des câbles de levage est mis en évidence par le graphe ci-dessous. Hydraulique Page 2 Principe de la variation de portée d’une grue portuaire Variation de la hauteur de la charge en fonction de la portée. -L’écartement entre les poulies de tête de flèche et celles de queue de pie permet la variation de longueur des câbles de levage lorsque la flèche se déploie .Cette variation de longueur compense la variation de hauteur des poulies de tête de flèche et provoque le déplacement quasiment horizontal de la charge. Ce qui accroît considérablement la sécurité et les cycles de déchargement. La manœuvre de la flèche est assurée par un vérin hydraulique équipé d’un bloc foré de distribution. L’huile d’alimentation est fournie par deux pompes tandem à débit variable. Elles sont commandées par pression pilote et régulés en puissance. Leur moteur électrique d’entraînement délivre une puissance de 160Kw à 1480tr/min. Le débit de refoulement disponible atteint 564l/min. Il est influencé par la pression de service. La vitesse linéaire du vérin n’est donc pas constante tout au long de la course. Elle s’adapte en fonction de l’effort résistant afin d’interdire tout dépassement de la puissance installée. Hydraulique Page 3 Principe de la variation de portée d’une grue portuaire La course totale de relevage de la flèche est réalisée en ≈53s. Dont 31s sont utilisées de 50m à 34m ; et 18s de 34m à 11m. Hydraulique Page 4 Principe de la variation de portée d’une grue portuaire Variation de la portée de levage en fonction de la course du vérin La vitesse moyenne horizontale de la charge est donc de 0.73m/s. La lecture du graphe ci-dessus indique une vitesse réduite dans la zone de portée maximum (50m). Cette diminution est liée à la cinématique du mécanisme, et au système de régulation à puissance des pompes installée, qui restreint le débit d’alimentation du vérin en fonction de l’effort résistant. (Puissance installée d’entraînement 160kw) Bloc foré d’alimentation et contrôle de la variation de portée Position repos Le bloc foré représenté ci-dessus sert à l’alimentation et au contrôle du vérin de manœuvre. La section annulaire (coté tige) est raccordée à l’orifice -A-, la section pleine (coté piston) à l’orifice -BLes électro distributeurs -Y22-, -Y27-, -Y28-, -Y29- assurent le pilotage des clapets logiques de direction. Ils aiguillent le débit d’huile dans les chambres du vérin. Le solénoïde -Y11- à commande proportionnelle permet le contrôle de la vitesse de rentrée et de sortie du vérin de manœuvre La génération du débit est fournie par la pompe tandem en circuit ouvert équipées d’une régulation à trois étages (débit, pression, puissance) Hydraulique Page 5 Principe de la variation de portée d’une grue portuaire Sélecteur de circuit SX SB SA Le clapet logique représenté ci-dessus rempli la fonction d’un électro distributeur à 2 voies 2 positions normalement fermé La position du clapet de l’élément en cartouche à 2voies est liée à la pression : Il y a trois sections déterminantes pour définir la position du clapet logique -la section -SA- du siège du clapet considérée comme section de référence 100% -la section -SB- à l’orifice -B- qui représente ici 50% de la section -SA-la section -SX- coté ressort qui est la somme de SA+SB=150% de -SAIl s’ensuit par conséquent Que les sections -SA- et -SB- agissent dans le sens de l’ouverture et que la section -SX- plus la force du ressort dans celle de la fermeture. Le sens d’action de la force résultante des forces d’ouverture et fermeture détermine la position du clapet logique. Lorsque l’élément n’est soumis à aucune pression le ressort maintien le clapet plaqué sur son siège. Forces dans le sens de la fermeture : Pb SX FR Forces dans le sens de l’ouverture : Pa SA Pb SB L’écoulement sera libre de -A- vers -B- et bloqué de -B- vers -A- Hydraulique Page 6 Principe de la variation de portée d’une grue portuaire SX SB SA Hydraulique Page 7 Principe de la variation de portée d’une grue portuaire LIMITEUR DE DEBIT PROPORTIONNEL L’appareil, ci-dessus, a été conçu pour contrôler des débits importants. Il peut être utilisé pour une fonction de limitation de débit (étrangleur) ou pour une fonction régulation de débit en combinaison avec une balance de pression. Cet appareil implanté dans le bloc foré a une fonction de limiteur de débit 2 voies (étrangleur) sa course d’ouverture est déterminé par une consigne électrique. Il est constitué des éléments suivant : Le couvercle -1- comporte le corps de cartouche -2-, le tiroir d’étranglement -3-, le capteur de recopie -7-, le système de pilotage -4-, et le solénoïde à effet proportionnel -5-. Hydraulique Page 8 Principe de la variation de portée d’une grue portuaire Le débit circule de -A- vers -B-. L’huile de pilotage est prélevée sur l’orifice -A- et acheminée au système pilote -4- par le canal -x-. Son drainage est évacué par l’orifice -y- il doit autant que possible s’effectuer sans retenue vers le réservoir. Pour une valeur de consigne égale à zéro, le solénoïde à effet proportionnel -5- n’est pas excité, la pression de l’orifice -A- agit, à travers le conduit de pilotage -x- et le tiroir de commande -4-, dans la chambre du ressort -10-, il s’établit un équilibre de pression de part et d’autre du clapet d’étranglement -3-, la force du ressort -10- situé dans le logement supérieur maintient le clapet sur son siège en position fermée. A un signal électrique d’entrée (valeur de consigne) correspond une position définie du clapet principal d’étranglement. Cette position est saisie par le capteur de position -7- (valeur réelle de la position du clapet d’étranglement). La régulation de la boucle d’asservissement sur l’amplificateur -6- compare la valeur réelle à la valeur de consigne et détermine un signal d’erreur de position. S’il y a erreur : a) clapet de réglage insuffisamment ouvert Le solénoïde à effet proportionnel -5- reçoit un signal d’entrée corrigé et modifie la position du tiroir de commande -4- vers le bas en comprimant le ressort -11-. Les effets combinés des sections d’étranglements -8- et -9- engendrent une pression dans le logement du ressort -10- qui détermine la position du clapet d’étranglement -3- en fonction de la consigne affichée. b) clapet de réglage trop ouvert Le solénoïde à effet proportionnel -5- reçoit un signal d’entrée corrigé et modifie la position du tiroir de commande -4- vers le haut en libérant le ressort -11-. Les effets combinés des sections d’étranglements -8- et -9- engendrent une pression dans le logement du ressort -10- qui détermine la position du clapet d’étranglement -3- en fonction de la consigne affichée. Les graphes ci-dessous représentent le débit qui circule de -A- vers -B- lorsque l’appareil est pleinement ouvert pour différente valeur de -∆P- Hydraulique Page 9 Principe de la variation de portée d’une grue portuaire Hydraulique Page 10 Principe de la variation de portée d’une grue portuaire Rentrée du vérin Hydraulique Page 11 Principe de la variation de portée d’une grue portuaire Sortie du vérin « Si des erreurs se sont introduites dans le document merci de les signaler » Hydraulique Page 12
