Applications des roulements de rotation d'excavatrices dans les grues et les éoliennes

La défaillance d'une grue sur chenilles incapable de maintenir l'angle de sa flèche, le blocage du système d'orientation d'une éolienne après cinq ans de fonctionnement, ou encore le jeu apparu dans le châssis supérieur d'une pelle hydraulique en cours de creusement, sont trois pannes qui peuvent être imputées à la même famille de composants et qui peuvent toutes être évitées grâce à des spécifications appropriées. Le roulement d'orientation d'une pelle hydraulique est l'un des types de roulements les plus répandus dans l'industrie lourde. On le retrouve dans les grues, les éoliennes et bien d'autres machines, même si son nom peut parfois désigner une seule et même machine. Chez Heng Guan Bearing , nous fabriquons cette gamme de roulements spécifiquement pour ces applications. Cet article explique comment il contribue au bon fonctionnement des grues de grande capacité, quelles sont les exigences en matière de charge et de moment d'inclinaison pour différentes applications, pourquoi il est tout aussi important pour les systèmes d'orientation et de tangage des éoliennes, et comment choisir le roulement adapté. Si vous comparez les fournisseurs de roulements d'orientation pour pelle hydraulique destinés à un projet de grue ou d'énergie renouvelable, cet article vous aidera à identifier les critères essentiels.

Comment un palier de rotation d'excavatrice supporte-t-il les grues de grande capacité ?

Un palier de rotation est installé entre le châssis et la superstructure d'une excavatrice, permettant à la cabine et à la flèche de pivoter indépendamment des chenilles. Ce même principe mécanique s'applique aux grues. Le palier constitue l'élément de fixation structurel, présent sur les deux machines, qui permet à l'opérateur de faire pivoter le bras chargé sur 360 degrés, la base restant immobile. Un palier de rotation robuste est essentiel pour qu'une grue puisse orienter sa flèche et son contrepoids de manière fluide et sûre sous charge.

Heng Guan Bearing fabrique des roulements d'orientation pour excavatrices, disponibles en versions à une rangée de billes à quatre points de contact, à rouleaux cylindriques croisés et à trois rangées de rouleaux cylindriques. Ces roulements sont couramment utilisés pour les grues de grande capacité qui doivent allier une capacité de charge élevée à une résistance aux chocs due à des cycles de rotation fréquents. En tant que fournisseur fiable de roulements d'orientation pour excavatrices, nous constatons que les mêmes familles de roulements sont choisies pour les grues mobiles, les grues à tour et les excavatrices, car ces trois types de machines partagent la même exigence essentielle : une rotation continue et précise sous des charges rigoureuses et souvent irrégulières.

Étant donné que la même dureté de la piste de roulement (HRC 55–60) avec une profondeur de cémentation de 2.5 à 5 mm est la même pour les pelles compactes et les grues portuaires, les règles de conception auxquelles les ingénieurs font déjà confiance se transposent directement d'un type de machine à l'autre.

Exigences en matière de capacité de charge et de moment d'inclinaison selon les applications

Toute application utilisant un système de roulements de rotation pour pelle hydraulique doit prendre en compte trois types de charges agissant simultanément : la charge radiale, la charge axiale et le moment de basculement. Ce dernier est généralement le facteur déterminant dans le choix du roulement, car il augmente avec le poids de la charge et la distance par rapport au centre du roulement. Une grue supportant une charge lourde avec une flèche de grand rayon génère un moment de basculement important auquel le roulement doit résister sans déformation excessive. Les pelles hydrauliques ajoutent une difficulté supplémentaire : les cycles d'excavation, de rotation et de déversement induisent des chocs répétés auxquels un roulement conçu uniquement pour une rotation continue aurait du mal à résister.

C’est pourquoi les fabricants utilisent des aciers alliés forgés à haute résistance et des chemins de roulement trempés pour conférer au roulement de rotation de l’excavatrice la résistance à la fatigue requise par ces cycles de service. Le tableau ci-dessous compare les caractéristiques de charge typiques des différentes applications de cette gamme de roulements.

 Les acheteurs qui recherchent un roulement de rotation pour excavatrice fabriqué en Chine doivent toujours vérifier la capacité de charge par rapport à leur cycle de service spécifique plutôt que de supposer qu'une taille standard du catalogue conviendra par défaut à une application exigeante ; la même famille de roulements qui convient à une mini-excavatrice de 6 tonnes ne convient pas automatiquement à une machine minière de 90 tonnes.

Pourquoi les roulements d'orientation sont-ils essentiels aux systèmes de lacet et de tangage des éoliennes ?

Les éoliennes reposent sur la même technologie de paliers que les excavatrices et les grues, adaptée à un environnement d'utilisation très différent. Les paliers d'orientation, situés entre la tour et la nacelle, permettent de faire pivoter l'ensemble de la structure pour qu'elle soit face au vent, tandis que les paliers de tangage, placés à l'embase de chaque pale, ajustent l'angle de celle-ci afin d'optimiser la production d'énergie et de protéger la structure en cas de vents violents. Ces paliers doivent supporter d'énormes moments de renversement générés par la poussée du rotor, tout en fonctionnant de manière fiable pendant vingt ans, voire plus, dans un contexte de maintenance contrainte où un remplacement imprévu peut coûter bien plus cher que le palier lui-même.

Il convient de noter que les roulements à billes à quatre points de contact sur une seule rangée sont courants dans les systèmes d'orientation en raison de leur faible encombrement, tandis que les roulements à billes à double rangée ou à rouleaux croisés sont souvent utilisés dans les systèmes de tangage où une plus grande précision de rotation est requise. N'hésitez pas à contacter mia@hgb-bearing.com si vous recherchez un fournisseur de roulements d'orientation pour pelle hydraulique dans le cadre d'un projet éolien ; notre expérience en matière de calculs de moment d'inclinaison et de durée de vie en fatigue, acquise dans le domaine des engins lourds, est directement applicable à la conception des systèmes d'orientation et de tangage des turbines.

La discipline de durée de vie qui guide les roulements des excavatrices — lubrification toutes les 250 à 500 heures de fonctionnement dans des conditions normales, resserrage toutes les 100 à 250 heures en cas de poussière ou d'humidité, avec vérification du couple de serrage des boulons à 1 000 heures ou annuellement — s'applique parfaitement aux programmes de maintenance conditionnelle utilisés dans les parcs éoliens, où un entretien programmé est toujours préférable à un remplacement par grue.

Comment choisir le bon roulement de rotation pour excavatrice destiné aux grues et aux éoliennes ?

Le choix du bon roulement de rotation pour une pelle hydraulique commence par une évaluation précise des charges, et non par la simple mesure du diamètre de la tête du roulement. Il convient de calculer la charge radiale, la charge axiale et, surtout, le moment de basculement dans les conditions de fonctionnement les plus défavorables, puis de comparer ces valeurs à la capacité nominale du roulement envisagé, en tenant compte d'une marge de sécurité appropriée au cycle de service prévu. La configuration de l'engrenage est également importante : les engrenages externes sont plus faciles à usiner et sont les plus courants pour les pelles hydrauliques, tandis que les engrenages internes offrent une solution plus compacte et protégée contre les débris, privilégiée pour les grues à tour et les moyeux de turbines à espace restreint.

Le niveau de précision doit correspondre aux exigences de positionnement de l'application. La gamme de roulements d'orientation pour excavatrices de Heng Guan Bearing couvre les niveaux P0 à P4, convenant ainsi à tous types d'applications, des engins de chantier aux systèmes de calage d'hélices de haute précision. En tant que fournisseur reconnu de roulements d'orientation pour excavatrices, nous proposons une production personnalisée et flexible. Nous collaborons directement avec nos clients pour transformer leurs plans et calculs de charge en un roulement fini, sans imposer de dimensions standardisées.

 L'équipe de R&D de 50 personnes de Heng Guan Bearing prend en charge la rétro-ingénierie à partir de pièces usées lorsque les plans originaux ne sont pas disponibles, et une assistance à l'installation à distance est incluse avec chaque commande — deux éléments qui réduisent le risque qu'un roulement bien sélectionné soit compromis par un remplacement mal exécuté.

Conclusion

La capacité combinée de charge radiale, axiale et de moment d' un palier de rotation d'excavatrice le rend tout aussi essentiel aux grues et aux éoliennes. Les ingénieurs de Heng Guan Bearing conçoivent chaque palier en fonction du cycle de service auquel il sera réellement soumis.

QFP

Q : Pourquoi utilise-t-on le même roulement dans les excavatrices, les grues et les éoliennes ?

A : Les trois applications nécessitent un composant capable de supporter des charges radiales, axiales et de moment combinées tout en permettant une rotation contrôlée.

Q : Quel type de charge détermine généralement le choix des roulements de rotation d'une excavatrice ?

A : Le moment d'inclinaison est généralement le cas de charge prépondérant, en particulier pour les flèches ou les pales de grand rayon.

Q : Quels niveaux de précision propose Heng Guan Bearing ?

A: Nous fabriquons des pièces de précision P0, P6, P5 et P4, ainsi que des équivalents ABEC 3 à 9, pour répondre aux différentes exigences d'application.

Q : Un roulement de rotation d'excavatrice est-il adapté aux systèmes de réglage de l'inclinaison des éoliennes ?

R : Oui, la même technologie de roulement sous-jacente, souvent sous forme de roulements à double rangée ou à rouleaux croisés, est couramment utilisée dans les applications à pas variable.

Q : Quels matériaux sont utilisés pour les applications exigeantes soumises à des chocs ?

A: Les aciers alliés à haute résistance tels que le 42CrMo et le 50Mn avec des chemins de roulement trempés (HRC 55–60) sont généralement utilisés pour résister aux chocs et à la fatigue dus à des cycles répétés.

Q : Quelle est la durée de vie prévue d'un roulement de rotation d'une excavatrice ?

A : Dans des conditions normales, 8 000 à 15 000 heures de fonctionnement, en fonction de la sévérité de la charge, de la discipline de lubrification et de l'environnement d'exploitation.

Prêt à vous procurer votre roulement de rotation pour excavatrice ?

Que vous ayez besoin d'un roulement de rotation pour une grue, une excavatrice ou un système d'orientation (lacet ou tangage) d'une éolienne, Heng Guan Bearing conçoit la solution adaptée. Contactez-nous dès aujourd'hui par e-mail à l'adresse mia@hgb-bearing.com pour nous faire part de vos besoins et spécifications.

Références

1. Harris, TA, & Kotzalas, MN (2006). Analyse des roulements : concepts avancés de la technologie des roulements (5e éd., vol. 2). CRC Press/Taylor & Francis.

2. Organisation internationale de normalisation. (2007). ISO 281:2007 : Roulements — Capacités de charge dynamique et durée de vie nominale (2e éd.). ISO.

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4. Commission électrotechnique internationale. (2019). CEI 61400-1:2019 : Systèmes de production d'énergie éolienne — Partie 1 : Exigences de conception (4e éd.). CEI.

5. Brändlein, J., Eschmann, P., Hasbargen, L. et Weigand, K. (1999). Roulements à billes et à rouleaux : théorie, conception et application (3e éd.). John Wiley et fils.

6. Organisation internationale de normalisation. (2015). ISO 9001:2015 : Systèmes de management de la qualité — Exigences (5e éd.). ISO. [Y compris l’amendement 1:2024.]