Brevet FR2467169A1 — publié le 19810417

La présente invention concerne une grue à tour du type comportant une flèche de charge sur laquelle se déplace un chariot pour la manipulation de charges, cette grue étant pourvue d'un dispositif d'équilibrage permanent. On connaît déjà des grues à tour avec flèche à chariot ou flèche relevable possédant un contrepoids fixe. Le moment résistant dû à ce contrepoids est donc constant. Les sollicitations agissant sur le corps de la gruè sont donc une charge verticale et un moment résultant qui est la différence entre le moment dû aux charges mobiles et le moment résistant dû à l'action du contrepoids et du poids propre. Certains constructeurs ont cherché à supprimer cet invonvénient en équilibrant l'action de ces deux moments par déplacement du contrepoids. Les solutions envisagées jusqu'alors réalisent cet équilibre en mesurant le moment des charges mobiles par rapport à l'axe d'articulation de la flèche à chariot et en faisant déplacer le contrepoids jusqu'à une position telle que le dit équilibre soit réalisé.. Ces solutions présentent I'inconvénient de ne prendre en compte que l'action verticale des charges mobiles et du poids propre des flèches et de leur équipement, les actions dynamiques horizontales telles que l'action du vent sur l'ensemble de la charpente n'étant pas mesurable. Ceci conduit à étudier le corps de la grue comprenant une partie mobile et des rallonges de fût en tenant compte de la compression et de l'action du vent en chacun des points étudiés. Dans le cas des rallonges de fût l'effort maximal est situé au bas de la dernière rallonge, cette dernière devant être dimensionnée en fonction de l'effort de compression la sollicitant, du flambement correspondant et du moment dû au vent. Ce dernier pouvant agir dans n'importe quelle direction par rapport à un plan horizontal. Les systèmes utilisés jusqu'alors mesurent le moment des charges de la flèche à chariot et commandent la manoeuvre du contrepoids en- fonction de l'effort correspondant dans le tirant. Ainsi, d'une part, le moment dû aux charges mobiles n'est pas constant tout le long de la flèche en fonction des portées annoncées par rapport à l'axe de la grue, car ce moment ne peut être mesuré que par rapport à un axe d'articulation de la flèche à chariot. D'autre part, pour que l'effort mesuré dans le tirant soit proportionnel à ce moment, la flèche doit être considérée en tant que poutre isostatique. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et se propose de créer une grue à tour pourvue d'un dsipositif d'équilibrage permanent permettant d'équilibrer la grue à tour sous toutes les actions combinées des charges verticales fixes ou mobiles et des actions horizontales quelle que soit la direction de celles-ci ou également dans seulement une direction préalablement choisie. La limitation des moments maximaux admissibles peut être réalisée par le déplacement maximal autorisé des contrepoids. A cet effet, l'invention concerne une grue à tour du type comportant une flèche de charge sur laquelle se déplace un chariot pour la manipulation des charges ainsi qu'un dispositif d'équilibrage permanent caractérisé en ce que le corps de la grue est articulé à sa base par un ensemble de béquilles, chaque béquille étant disposée sur chacune des faces du corps de la grue pour supporter ces faces, le dispositif d'équilibrage permanent permettant de mesurer les moments par rapport à l'axe de la grue. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le dispositif d'équilibrage comporte un dispositif élastique à la base de la tour, pourvu de moyens de mesure coopérant avec des organes contacteurs déterminant le déplacement en translation d'au moins un contrepoids, soit dans une direction axiale, longitudinale de la flèche, soit perpendiculairement à l'axe longitudinal de la flèche. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le dispositif élastique est pourvu de moyens de mesure prenant en compte la différence d'effort vertical agissant sur deux faces de la tour. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le dispositif élastique est pourvu de moyens de mesure prenant en compte les efforts horizontaux agissant au pied de la tour. I1 résulte de ces caractéristiques principales un certain nombre d'avantages. Ainsi, pour une charge maximale à une portée donnée, toutes les caractéristiques de charges aux portées plus grandes sont augmentées, en fonction de la position de l'axe d'articulation utilisé dans l'art antérieur, par rapport à l'axe de la grue. Le dispositif d'équilibrage permanent permet l'exploitation de la grue sur un sol présentant une certaine déclivité. Le moment mesuré étant indépendant de la position de l'axe d'articulation de la flèche à chariot, cela signifie que l'ensemble des flèches à chariot et à contrepoids peut être étudié comme une seule poutre hyperstatique liée à un nombre d'appuis tels que définis par le constructeur, afin de réduire les moments de flexion par rapport à un système isostatique classique, d'où un gain de poids et de surface au vent appréciable. Le corps de la grue est sollicité différemment. En effet, au pied de la tour, le moment résultant est nul et la sollicitation est la compression et le flambement correspondants. Par contre, la tête de la tour est sollicitée elle par la compression et le moment dû au vent, les dimensions de la tour et des profils peuvent être réduites, d'où un gain de poids et de surface au vent considérables. La couronne d'orientation de la grue, placée au point de moment résultant nul, n'est plus sollicitée que par une compression, d'où un gain de prix sur la couronne. Le système de rallonge permettant de hisser la grue et généralement constitué par l'assemblage de plusieurs panneaux, peut être éventuellement remplacé par un système monobloc, de dimensions inférieures évitant des interventions d'assemblage sur le chantier et à grande hauteur. L'assemblage du nouvel élé- ment peut être réalisé à la base de la grue. Enfin, les réglements des différents pays concernant la limitation de l'exploitation de grues, suivant la vitesse du vent, ne s'appliquent pas aux grues à tour équipées du dispositif d'équilibrage permanent conforme à l'invention. En effet, l'action du vent sur l'ensemble de la grue se trouvant automatiquement corrigée par les déplacements possibles dans deux sens perpendiculaires du contrepoids, les charges maximales utiles aux dif férentes portées se trouvent de par la conception de la grue, selon l'invention, adaptées aux pressions du vent. Le maximum possible est limité par les positions extrêmes du contrepoids. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les moyens de mesure sont constitués d'appareils mesurant les efforts s'exerçant sur la grue et les déplacements du corps de la grue, ces appareils étant pourvus d'une précontrainte en fonction du type de grues et/ou de ses caractéristiques. Ainsi, on évite des mouvements désordonnés résultants d'efforts dynamiques variant trop rapidement, tels que l'action du vent ou la flexibilité de l'ensemble de la charpente. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le dispositif élastique comporte des béquilles de longueur variable. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif élastique comporte deux vérins reliés au pied de la tour et disposés sur deux faces adjacentes de la tour, ces vérins coopérant avec des contacteurs lors d'efforts horizontaux, agissant au pied de la tour, ces contacteurs déterminant le mouvement en translation du contrepoids. La présente invention sera mieux comprise, à l'aide d'un mode de réalisation d'une grue à tour, représentée schématiquement, à titre d'exemple non limitatif sur les dessins cijoints, dans lesquels - la figure 1 est une vue de côté de la grue, - la figure 1A est une vue de l'arrière de la grue, - la figure 2-est une représentation schématique du pied de la tour de la grue, - la figure 3 est une représentation schématique d'un premier mode de réalisation d'un dispositif d'équilibrage permanent au pied de la tour de la grue, - la figure 4 est un schéma de la décomposition d'un moment quelconque, - la figure 5 est un schéma d'un effort horizontal exercé sur la grue, à l'origine d'un moment déterminé dans le schéma précédent, - la figure 6 est un schéma des forces exercée sur les béquilles, conformément au schéma de la figure 5 précédente, - la figure 7 est un schéma de l'action d'un couple d'orientation, - les figures 8 et 9 sont des schémas des forces exercées sur les faces opposées dela tour de la grue, conformément au schéma de la figure 7 précédente, - la figure 10 est une vue de côté d'un second mode de réalisation d'un dispositif d'équilibrage permanent, conforme à l'invention, - la figure 10A est une vue de dessus du dispositif conforme à la figure 10 précédente. Selon la figure 1, la grue à tour 1 comporte une tour 2 et une flèche 3 sur laquelle se déplace un chariot non repré senté sur cette figure, pour la manipulation des charges. Le pied de la tour 2 est pourvu d'un dispositif d'équilibrage permanent 4 permettant de mesurer les moments par rapport à l'axe de la grue. La tour 2 est articulée, dans sa partie inférieure sur le dispositif d'équilibrage permanent 4. Ce dernier est pourvu de moyens de mesure coopérant avec des organes contacteurs déterminant le déplacement en translation, suivant la flèche F du contrepoids. Selon la figure 1A, la tour 2 est articulée sur le dispositif d'équilibrage permanent 4 déterminant le déplacement en translation du contrepoids 5, selon les flèches G. Selon la figure 2, le dispositif d'équilibrage 6 comporte un ensemble de béquilles 7 montées sur les quatre faces de la tour 2 articulées sur ces béquilles. Selon la figure 3, le dispositif d'-équilibrage permanent 8 est pourvu d'un dispositif élastique comportant des moyens de mesure prenant en compte la différence d'effort vertical agissant sur deux faces de la tour 2. La tour 2 est articulée sur les sommets A, B, C, D des béquilles 9 et 9'. Les moyens de mesure du dispositif 8 sont constitués d'appareils mesurant les efforts s'exerçant sur la grue et les déplacements du corps de la grue, ces appareils étant pourvus d'une précontrainte en fonction du type de grues et/ou de ces caractéristiques. Les béquilles 9, 9' du dispositif 8 sont de longueur variable. Chaque béquille 9, 9' est constituée d'un vérin 10 possédant une entretoise limitant sa course. Les vérins 10 sont reliés à deux cylindres 11, 12 possédant chacun deux chambres 13, 14 et une tige centrale 15. Cette tige centrale commande deux contacts 16, 17 déterminant la translation du contrepoids dans la ou les directions souhaitées. Les vérins 10 de chaque face 18, 19, 20, 21 de la tour sont reliés du même côté de la même chambre par l'interme- diaire des conduits 22. Selon la figure 4, le schéma représente l'action d'un moment quelconque décrit ci-après Soit un moment quelconque M et une charge verticale P agissant sur la tour. Ce moment peut se décomposer suivant deux directions principales. Soit M1 et M2, les moments décomposés. Les faces 18, 19, 20, 21 de la tour 2 sont sollicités différemment. On a sur la face A sur la face B sur la face C sur la face D Si l'on considère deux faces opposées A et B, les charges appliquées sur ces deux faces étant différentes, la tour pivote autour des axes d'articulation C et D, et les béquilles 9, 9' de chaque face seront sollicitées identiquement. Les béquilles 9, 9' étant reliées sur le cylindre du même côté de la même chambre, les pressions des deux chambres 13, 14 sont différentes, occasionnant le déplacement de la tige centrale 15, commandant le déplacement du contrepoids 5, dans le sens A, B ou B, A. Simultanément, la même opération s'effectue dans les deux autres faces C et D sous l'action du moment M2. Le raisonnement est identique, les paramètres étant décalés de 90 . Le contrepoids 5 se déplace alors dans le sens C, D ou D, C. Lorsque les quatre faces sont identiquement chargées cela signifie que le moment M est nul et que l'équilibre de la grue 1 est réalisé. Le moment M peut avoir deux origines a) action des charges verticales b) action d'efforts horizontaux. Selon la figure 5, soit H, l'effort horizontal à l'origine du moment M. Cet effort, comme le moment M peut se décomposer dans deux directions H1 et H2, chacun de ces efforts se répartissant sur les axes d'articulation parallèles à leur direction. Selon la figure 6, dans ce cas là, les béquilles 9 9' placées sur chacune des faces ne sont pas sollicitées, de façon identique. L'effort H1 ou H2 se décompose dans chacune d'elles mais les deux faces opposées C et D ou A et B sont sollicitées identiquement. Le cylindre récepteur 11, 12, relatif à chacune des faces sera toujours en équilibre, puisque les vérins 10 de chaque face sont reliés à la même chambre 13, 14. Selon les figures 7 à 9, les schémas déterminent l'action d'un couple d'orientation. Dans ce cas précis, on a un effort horizontal F qui est à l'origine d'un moment fléchissant M, d'un couple d'orientation C, et d'un effort tranchant F appliqué au centre de rotation. L'action du moment M a été décrit ci-dessus. L'effort horizontal F se décompose en deux directions F1 et F2. Le raisonnement développé pour l'action de H reste valable. L'action du couple C se décompose dans les quatre faces, conformément à la figure 7. Les faces opposées sont sollicitées par la même intensité, mais dans des directions opposées, comme cela résulte des figures 8 et 9. Là encore, les vérins d'une même face étant reliés à la même chambre, la somme des pressions de chaque face étant identiques, le cylindre est en équilibre sous l'action du couple C et n'agit pas sur les déplacements du contrepoids 5. Selon les figures 10 et 10A, le dispositif d'équilibrage permanent 23 constitue un second mode de réalisation de l'invention. Selon ce mode particulier de réalisation, au lieu de commander la translation du contrepoids 5 par comparaison des sollicitations agissant sur les faces de la tour 2, on prend en compte l'effort horizontal agissant parallèlement au moment considéré. Le dispositif d'équilibrage 23 comporte un dispositif élastique constitué de deux vérins 24, 25 reliés au pied 26 de la tour 2 articulé au point 27 sur la face 28 constituée des béquilles 29, 29'. Les vérins 24, 25 sont disposés sur deux faces adjacentes 30, 31 de la tour 2. Les vérins 24, 26 coopèrent en outre, avec des contacteurs 32, 33, lors d'efforts horizontaux agissant au pied de la tour, ces contacteurs 32, 33 déterminant le mouvement en translation du contrepoids 5. Afin d'illustrer le fonctionnement du dispositif 23, on prend, à titre d'exemple, l'effort horizontal agissant en un point 34 situé en dessous de l'axe d'articulation 27 des béquilles 29, 29'. En reprenant les cas de charge précédemment décrits, sous l'action d'un moment M se décomposant en moments M1 et M2, la tour pivote autour des axes d'articulation 27 et le pivotement par rapport à ces axes d'articulation est maintenu par des efforts horizontaux repris par le dispositif élastique du dispositif d'équilibrage permanent 23. C'est la mesure de l'effort ou le déplacement correspondant qui commande la translation du contrepoids 5. Ce dispositif 23 peut éventuellement, suivant les angles de rotation de la tour 2 ou la flexibilité des différents éléments, conduire à supprimer les dispositifs élastiques des béquilles 29, 29', la variation de longueur pouvant être compensée par des jeux suffisants dans les axes d'articulation ou par l'élasticité des béquilles. Selon ia variante représentée dans ces figures 10 et 10A, le moment seul sollicite la commande des contrepoids, les efforts horizontaux étant transmis directement dans les béquilles qui, selon le mode de réalisation particulier sont indépendantes du dispositif de commande de translation des contrepoids. REVENDICATIONS 10) Grue à tour du type comportant une flèche de charge sur laquelle se déplace un chariot pour la manipulation des charges, ainsi qu'un dispositif d'équilibrage permanent, grue caractérisée en ce que le corps de la grue est articulé à sa base par un ensemble de béquilles, chaque béquille étant disposée sur chacune des faces du corps de la grue pour supporter ces faces, le dispositif d'équilibrage permanent permettant de mesurer les moments par rapport à l'axe de la grue. 20) Grue à tour conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif d'équilibrage permanent comporte un dispositif élastique à la base de la tour pourvu de moyens de mesure coopérant avec des organes contacteurs déterminant le déplacement en translation d'au moins un contrepoids, soit dans une direction axiale longitudinale de la flèche, soit perpendiculairement à l'axe longitudinal de la flèche. 30) Grue à tour conforme aux revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le dispositif élastique est pourvu de moyens de mesure prenant en compte la différence d'effort vertical agissant sur deux faces de la tour. 40) Grue à tour conforme aux revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le dispositif élastique est pourvu de moyens de mesure prenant en compte les efforts horizontaux agissant au pied de la tour. 50) Grue à tour conforme aux revendications 2 à 4, précédentes, caractérisée en ce que les moyens de mesure sont constitués d'appareils mesurant les efforts s'exerçant sur la grue et les déplacements du corps de la grue, ces appareils étant pourvus d'une précontrainte, en fonction du type de grue et/ou de ses caractéristiques. 60) Grue à tour conforme à la revendication 3, caractérisée en ce que le dispositif élastique comporte des béquilles de longueurs variables. 70) Grue à tour conforme à la revendication 6, caractérisée en ce que chaque béquille est réalisée par un dispositif élastique susceptible de posséder une entretoise limitant sa course. 80) Grue à tour, conforme aux revendications 6 et 7 précédentes, caractérisée en ce que les vérins sont reliés à au moins deux cylindres possédant chacun deux chambres et une tige centrale commandant deux contacts déterminant la translation du contrepoids dans la ou les directions souhaitées. 90) Grue conforme à l'une quelconque des revendications 6 à 8 précédentes, caractérisée en ce que les vérins de chaque face de la tour sont reliés du même côté de la même chambre. 100) Grue conforme à-la revendication 4, caractérisée en ce que le dispositif élastique comporte deux vérins reliés au pied de la tour et disposés sur deux faces adjacentes de la tour, ces vérins coopérant avec des contacteurs lors d'efforts horizontaux, agissant au pied de la tour, ces contacteurs déterminant le mouvement en translation du contrepoids.