Brevet FR2531055A1 — publié le 19840203

L'invention concerne d'une manière générale les grues de levage, et plus particulièrement de grosses grues mobiles à segments. En réponse aux besoins toujours croissants des utilisateurs, on a réalisé des grues automotrices capa- bles de porter des charges toujours plus lourdes Bien qu'un certain nombre de facteurs entrent dans la déter- mination de la capacité d'une grue, une limitation fon- damentale résulte du fait que le poids de la grue et de sa charge doit inévitablement être transmis au sol d'une manière stable et que, si l'on souhaite faire tour- ner la charge, la liaison entre la grue et le sol doit être stable sur l'arc de rotation de la grueà Un accroissement notable de la capacité de la grue est obtenu au moyen d'une grue automotrice compor- tant la couronne d'appui et le support de flèche prolon- gé, telle que décrite dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique N O 3 485 383 et n' 3 878 944 Selon cette conception, le poids de la grue et de sa charge est transmis au sol par l'intermédiaire d'une couronne de grand diamètre, analogue à un chemin de roulement. Comme décrit dans les brevets précités et comme cela est pratiqué commercialement depuis plusieurs années, la couronne d'appui est soit bloquée en position par des cales ajustées et coincées au-dessous d'elle, sur toute sa périphérie, soit soutenue par plusieurs vérins espacés sur sa périphérie. D'autres perfectionnements apportés aux grues reposant sur une couronne sont décrits dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique N O 4 042 115 et N O 4 103 783. Ces brevets indiquent, entre autres, qu'un mécanisme transporteur indépendant peut être inséré dans une grue, par ailleurs immobile, reposant sur une couronne, et retiré de cette grue pour lui permettre d'être déplacée entre différents emplacements En variante, des mécanis- mes transporteurs et/ou des chenilles folles ou des chariots à roues peuvent être installés au-dessous de la couronne, sous le pied de la flèche et le contrepoids. La stabilité de la liaison entre le sol et la grue est notablement améliorée dans le cas de la grue décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n' 4 358 021 Ce brevet décrit une grue de levage dont le contrepoids est monté sur un plateau tournant arrière, porté par une couronne Un segment avant de couronne porte un support de flèche sur lequel une flèche incli- née vers l'avant et un mât incliné vers l'arrière sont montés de façon à pouvoir pivoter L'extrémité du mât, l'extrémité de la flèche et le contrepoids sont reliés entre eux par un haubanage, une articulation étant réali- see entre l'extrémité du mat et le contrepoids Le support est monté sur des galets pouvant se déplacer sur le segment de couronne avant et, lorsque le support pivote autour d'un premier axe vertical passant entre le support de flèche et la couronne arrière, le contre- poids pivote autour d'-un second axe vertical passant par le centre de la couronne arrière En raison de cette aptitude de la grue à suivre une charge sur un arc limité sans avoir à mettre en oeuvre ses moyens de trans- port, elle s'est révélée particulièrement utile à la mise en place avec précision d'une lourde charge sur des blocs de montage, des boulons ou autres. Bien que la grue à pivot double du brevet n 6 4 358 021 précité constitue un perfectionnement impor- tant apporté aux grues de levage mobiles, on a déterminé que la capacité de charge de ce type de grue est limitée par le fait que des charges latérales sont engendrées dans le mât incliné vers l'arrière lorsque la grue pivote,-en raison du fait que l'extrémité du mât et le point du plateau arrière auquel l'extrémité du mât est reliée par lehaubanage, s'éloignent de leur position d'ali- gnement lorsqu'ils sont vus de dessus (lorsqu'il est aligné, le mât n'est soumis à pratiquement aucune charge latérale) Par conséquent, l'objet principal de la présente invention est de réaliser une grue de levage lourde comportant un segment de couronne avant indépen- dant sur lequel peuvent tourner une flèche et un mât montés sur un support de flèche,-à une certaine distance à l'extérieur du mécanisme arrière, grue dans laquelle les charges de torsion et les charges latérales engendrées vers le mât sous l'effet de la rotation du support sont minimisées. Le but principal de l'invention réside dans une grue de levage comportant un segment de couronne avant indépendant, porté par un dispositif de transport, et un mécanisme arrière porté par un dispositif de transport et comprenant un contrepoids Le segment de couronne avant est relié par un élément de châssis au mécanisme arrière et il porte un support sur lequel pivotent une flèche inclinée vers l'avant et un mât incliné vers l'arrière Le support peut se déplacer sur le segment de couronne avant grâce à deux bielles de même longueur, articuléessur des côtés opposés du support et sur les côtés opposés respectifs d'une console horizon- tale montée sur l'élément de châssis Le centre de rotation du support, lorsqu'il parcourt le segment de couronne avant, coïncide sensiblement avec le sommet imaginaire d'un triangle isocèle tronqué, formé par le support et-des lignes s'étendant le long des axes des bielles Lorsque le support est centré sur le segment de couronne avant, le centre de rotation coïncide également à peu près avec un axe vertical passant par le point du mât situé le plus en arrière Etant donné que le point extrême arrière du mât coïncide sensible- ment avec le centre de rotation, ce point du mât reste sensiblement fixe pendant le mouvement du support sur le segment de couronne avant Une pantoire, reliant le point extrême arrière du mât au mécanisme arrièree reste également à peu près fixe et dans un plan verti- cal pendant le mouvement du support sur le segment de couronne, ce qui minimise l'amplitude des charges latérales et des forces de torsion engendrées dans le mât à la suite de ce mouvement du support. L'invention sera décrite-plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: la figure 1 est une élévation de la grue de levage selon l'invention;. la figure 2 est une vue partielle de dessus suivant la ligne 2-2 de la figure 1; la figure 3 est une élévation partielle, avec coupe partielle, du mécanisme de transport avant et du mécanisme portant le support de flèche; la figure 4 est une vue de face montrant le mécanisme detransport avant et ie mécanisme portant le support de flèche; et les figures 5 A et 5 B forment ensemble un diagramme montrant la géométrie du centre de rotation du support de flèche lorsqu'il parcourt le segment de couronne avant dans le cas de mâts de différentes dimen- sions. L'invention concerne donc d'une façon générale une grue de levage à segments de couronne, comportant un segment de couronne avant indépendant et un mécanisme arrière. Le mécanisme arrière comprend un contrepoids monté sur un plateau arrière tournant qui repose sur un ensemble transporteur ou train de roulement arrière. Un ensemble transporteur ou train de roulement avant supporte un segment de couronne partiel se présentant sous la forme d'un châssis tournant portant un chemin horizontal, le mécanisme arrière étant relié au châssis tournant par un ou plusieurs éléments de châssis Un support est monté de façon à pouvoir se déplacer sur le chemin horizontal, support sur lequel peuvent pivoter une flèche inclinée vers l'avant et un mât incliné vers l'arrière, la flèche et le mât étant articulés de façon à pouvoir se déplacer dans un plan vertical Les extré- mités supérieures de la flèche et du mât sont reliées au mécanisme arrière par un haubanage. Si l'on se réfère à présent aux dessins, la figure 1 représente une grue 10 de levage montée sur couronne selon l'invention La grue 10 comporte un méca- nisme arrière 11 portant une machinerie et un-contrepoids et un mécanisme avant 12 portant une flèche et un mât. Dans la grue représentée, le mécanisme 11 portant la machinerie et le contrepoids comprend une couronne 13 de grand diamètre portée par un châssis sensiblement rectangulaire 14 qui repose sur un train de roulement automoteur 15 Le brevet des Etats-Unis d'Amérique. no 4 195 740 décrit cette caractéristique de la grue (le chemin 13 de roulement, analogue à un anneau, présente un diamètre de l'ordre de 10,8 m) Un plateau tournant 16 est destiné à supporter une machinerie 17 de levage'et un contrepoids 18. Le mécanisme avant 12 portant la flèche et le mât comprend un support 20 porté par des galets 21 (mieux vus sur la figure 3) qui repose sûr un segment de couronne avant ou un chemin courbe 23, le segment de couronne comportant une aile 24 Des moyens destinés à faire pivoter le support 20 de flèche sur le chemin 23 peuvent comprendre des vérins hydrauliques ou un ou plusieurs mécanismes de commande de pivotementindépen- dants, tels que ceux décrits dans les brevets des Etats- Unis d'Amérique N O 3 949 881 et N O 4 013 174 Le segment de couronne avant 23 est de préférence monté sur un châssis tournant 25 séparé longitudinalement de la couronne arrière 13 Une flèche 26 inclinée vers l'avant et un mât 27 incliné vers l'arrière sont montés de façon à pouvoir pivoter sur le support 20 L'extrémité supérieure du mât 27 est reliée à l'extrémité supé- rieure de la flèche 26 par un haubanage 28 de longueur variable qui comprend un câble à plusieurs bras, enroulé sur un tambour 29 de levage de la flèche monté sur le plateau ou pont 16 de la machinerie L'extrémité supérieure du mât 27 est également reliée par une 2 2531055 pantoire 30 de longueur fixe au pont 16 de la machinerie. De cette manière, le contrepoids 18 est relié à l'extré- mité du mât et, par l'intermédiaire du haubanage 28, le contrepoids est également relié à l'extrémité de la flèche pour réagir au moment d'une lourde charge. Dans la configuration montrée sur la figure 1, la grue 10 comprend-un câble principal 33 de levage enroulé sur un tambour 34 de treuil etmouflé sur de 7 s poulies 35 et 36 de guidage et sur une poulie 38 d'extrémité de flèche La flèche 26 comporte également une fléchette 39 maintenue par des pantoires 40 et une jambe-de force 41 Un câble auxiliaire 42 de relevage est enroulé sur un autre tambour 43 et est guidé par des poulies 44 et 45 jusqu'à l'extrémité (non représentée) de la fléchette 39. Le mécanisme avant 12 de support de flèche est porté par un ensemble transporteur ou chemin de roule- ment 46 qui est relié par un élément 48 de châssis au chemin de roulement arrière 15 de la machinerie Le chemin de roulement avant 46 est de préférence un ensem- ble automoteur démontable tel que celui décrit dans les brevetsdes EtatsUnis d'Amérique N O 4 000 784 et no 4 069 884 En commandant convenablement le chemin de roulement avant 46 et le chemin de roulement arrière 15 de la machinerie, on peut déplacer la grue 10 sur le terrain, en charge ou à vide. Comme représenté sur la figure 4, l'ensemble transporteur ou chemin de roulement avant 46 supporte une couronne 47 de pivotement sur laquelle le châssis tournant 25 est monté Le châssis tournant repose sur la couronne au moyen de quatre galets équidistants 48 a de charge, reliés chacun à deux galets 49 d'accrochage portant contre la face inférieure de la couronne de pivotement Ceci permet au train de roulement 46 d'être tourné au-dessous du châssis 25 pour propulser le mécanisme avant 12, portant la flèche et le mât, vers l'avant, vers l'arrière ou en tournant. Dans la forme préférée de réalisation, le support 20 comporte quatre paires de galets 21 de charge. Comme représenté sur la'figure 3, les deux galets de chaque paire sont disposés côte à côte de façofi que leurs surfaces portent contre l'aile 24, et ces galets sont espacés le long du support 20 de manière qu'une paire de galets 21 de charge soit située à chaque extré- mité de ce support Chaque galet de charge des paires de galets disposées aux extrémités du support comporte des galets d'accrochage correspondants 54 fixés à distance des galets de charge par un bras 56 Ce der nier est situé à une certaine distance vers l'extérieur, sur son côté adjacent à l'aile, cette distance étant suffisante pour permettre le glissèment-des-'galets sur- la largeur de l'aile lorsque le support parcourt l'aile, comme décrit ci-après. Conformément à l'invention, le support 20 de flèche peut être déplacé sur le segment de couronne avant 23 pour faire pivoter une charge sur un arc limité A cet effet, une console horizontale 50 est montée sur l'élément 48 de châssis reliant le mécanisme arrière au châssis tournant Deux éléments allongés ou bielles 52 de même longueur sont prévus, les deux éléments étant articulés par une première-extrémité sur des côtés opposés du support 20 et par leur autre extrémité sur les côtés opposés respectifs de la con- sole 50 Lorsque le support 20 est centré sur le segment 23 de chemin de roulement, les deux éléments allongés 52, la console 50 et le support 20 forment sensiblement un quadrilatère ayant la forme d'un trian- gle isocèle tronqué Le sommet de ce triangle tronqué coïncide avec le centre de rotation ou point de pivote- ment "imaginaire" du support 20 lorsque ce dernier passe par le centre du segment du chemin de roulement (point O sur la figure 5 A) Etant donné que le point de pivo- tement "imaginaire" reste sensiblement sur l'axe ver- tical passant par le point extrême arrière du mât, sur e toute l'amplitude du mouvement du support sur le chemin de roulement, la pantoire reliant l'extrémité supé- rieure du mat au mécanisme arrière reste dans son plan vertical initial, lorsqu'elle est considérée de dessus, ne soumettant le mât que pratiquement à des forces de compression et à aucune poussée latérale ni forces torsion. Conformément à un autre aspect de l'invention; la console 50 peut être maintenue sur l'élément 48 de châssis à la même distance du châssis tournant 25, indépendamment de la distance comprise entre le point de liaison du mât et de la pantoire et le châssis tour- nant La distance comprise entre le point de liaison et le châssis tournant peut varier, par exemple lorsque la longueur du mat est augmentée dans le cas de modèles plus grands de la grue Lorsque le point de liaison du mât se déplace vers l'avant ou vers l'arrière par rapport au support, le centre de rotation ou point de pivotement imaginaire du support doit lui aussi se déplacer respec- tivement vers l'arrière ou vers l'avant Par conséquent, chaque côté de la console présente une série de points de liaison sur lesquels peut s Tarticuler une extrémité de chaque élément allongé, l'autre extrémité de cet élément restant articulée sur le support Lorsque le point extrême arrière du mât est déplacé vers l'arrière ou vers l'avant, les extrémités des éléments allongés, reliées à la console, peuvent être articulées sur des points de fixation situés davantage vers l'extérieur ou vers l'intérieur, respectivement, pour déplacer le centre de rotation du support respectivement vers l'arrière ou vers l'avant et maintenir ainsi le centre de rotation au-dessous du point extrême arrière du mât. Ainsi qu'on peut mieux le voir sur la figure 2, chaque côté de la console 50 présente une série de quatre points correspondants 60, 61, 62 et 63 sur les- quels l'extrémité arrière de chaque bielle 52 peut être articulée Lorsque les extrémités arrière des bielles 52 sont reliées à des points correspondants de la console situés davantage vers l'extérieur, le centre de rota- tion du support est davantage déplacé vers l'arrière. De cette manière, on peut régler le centre de rotation de façon qu'il coïncide avec l'axe vertical Y (figure 1) passant par le point de liaison du mât et de la pan- toire, quelle que soit la distance comprise entre l'extrémité supérieure du mât et le support Comme montré sur les figures 5 A et 5 B, lorsque les bielles 52 sont articulées en 60, 61, 62 ou 63, le centre de rota- tion se trouve respectivement en A, Bl C Qu Do Dans la forme de réalisation montrée sur la igure 2, les groupes-de points d'articulation ne sont pas disposés sur un arc Par conséquent, lorsque les bielles sont reliées à différents points de la console, la longueur des-bielles doit être réglée A-cet effet, chaque bielle est composée de deux éléments télescopi- ques pouvant être fixés à la longueur souhaitée. Si Lon se réfère de nouveau aux figures 5 A et 5 BD O désigne le point central du chemin de roulement 23 E représente les positions des points auxquels les bielles 52 (représentées en trait plein) sont articulées sur le support 20 lorsque ce dernier est centré sur le chemin-de roulement F désigne les positions des points auxquels les bielles 52 (représentées en trait pointillé) sont articulées sur le support 20 lorsque ce dernier est- déplacé G représente la position du point central du support 20 lorsque ce dernier est déplacé sur le chemin de roulement 23 (lorsque le support 20 est centré sur le chemin de roulement, son centre coïncide avec 0, à savoir le point central du chemin de roulement) On représente en 59 une ligne passant par le point central du support 20 et le centre de rotation du support lors- que ce dernier est centré sur le chemin de roulement, tandis que les références 64, 65, 66 et 67 représentent des lignes passant par le point central G du support déplacé 20 et les centres de rotation A, B, C et D, respectivement, lorsque les bielles sont reliées aux points 60, 61, 62 et 63, respectivement, de la console 50. A titre d'exemple, on suppose que les centres de rotation A, B, C et D sont situés à 18 mètres, 24 mètres, 30 mètres et 36 mètres du point O lorsque les bielles 52 sont reliées à la console 50, respectivement en 60, 61, 62 et 63, les bielles 52 ayant une longueur de 8,97 mètres. Si le support 20 est déplacé de 1,5 mètre d'un côté ou de l'autre du centre, c'est-à-dire si la distance comprise entre O et G est de 1,5 mètre, les centres de rotation A, B, C et D se déplacent tous vers l'arrière à partir de leur position initiale (c'est-à-dire à partir de la position 0), respectivement sur 6,63 cm, 8,17 cm, 9,14 cm et 9,78 cm, et de part et d'autre de la ligne 63 sur 0,15 cm, G,18 cm, 0,30 cm et 0,79 cm, respectivement. En fait, le centre de rotation du support ne s'éloigne de sa position initiale que sur une distance insigni- fiante par rapport à la longueur du mât Par conséquent, si le centre de rotation du support 20 et le point de liaison entre le mât et la pantoire 30 coincident tous les deux avec l'axe Y (figure 1), la pantoire 30 reste sensiblement dans le même plan vertical que le mât et la flèche sur toute l'amplitude de mouvement du support sur le chemin de roulement Ceci signifie que pratique- 2 i ment aucune charge latérale n'est engendrée dans le mât sous l'effet du mouvement du support Cependant, si la pantoire 30 s'éloignait sensiblement du plan vertical formé par le mât et la flèche, le mât serait soumis à des forces de torsion supplémentaires dues aux charges latérales Etant donné que le mat est conçu pour suppor- ter principalement les forces de compression engendrées par les charges dans un plan vertical, si la charge latérale engendre des forces de torsion dans le mât, la charge maximale pouvant être portée par ce dernier et donc par la grue est réduite Ces charges latérales de torsion peuvent apparaître dans la grue décrite dans le brevet N O 4 358 021 précité, car le mat pivote autour d'un axe alors que le contrepoids pivote autour -d'un second axe Dans le cas de la grue de la présente invention, le mécanisme arrière reste fixe alors que le mât pivote autour d'un axe vertical qui coïncide sensiblement avec son'point extrême arrière Par consé- quent, pratiquement aucune charge latêrale n'est engen- drée dans le mât par la pantoire pendant la rotation du mât et de la flèche. Etant donné que le centre de rotation s'éloi- gne légèrement de l'axe Y lorsque le support 20 parcourt le chemin de roulement 23 e le trajet suivi par le sup- port sur le chemin de roulement n'est pas un arc de cercle réel et les galets 21 sur lesquels le support' est monté glissent légèrement dans une direction trans- versale à l'arc de cercle Lorsque le support 20 par- -court le chemin de roulement 23 à partir de sa position centrale, les galets 21 glissent légèrement vers l'inté- rieur, c'est-à-dire en direction du mécanisme arrière. Par conséquent, l'aile du chemin de roulement 23 que les galets 21 parcourent doit être plus large que les galets afin que ces derniers soient supportés par toute leur largeur pendant que le support parcourt le chemin de roulement. Il ressort de la description précédente que l'on obtient une grue lourde de levage pouvant placer avec précision unecharge en faisant pivoter cette dernière sur un segment de courbe limité, la'machinerie arrière de levage et le support de contrepoids étant analogues à ceux d'une grue-classique, et un segment -30 de couronne avant étant utilisé pour supporter la flè- che et le mât et transmettre la charge vers le bas, au solo par l'intermédiaire d'un train de roulement auto- moteur. Bien qu'il ait été indiqué précédemment que la pantoire est reliée à l'extrémité supérieure du mât, il est évident que le point de liaison peut être situé dans des positions différentes le long du mât, pourvu qu'il coïncide avec un axe vertical passant par le centre de rotation. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à la grue décrite et représentée sans sortir du cadre de l'invention. 253 1055 REVENDICATIONS 1 Grue de levage comportant un segment de couronne avant indépendant et un mécanisme arrière comprenant un contrepoids ( 18) porté par un train de roulement arrière ( 15), un châssis ( 25) portant un seg- ment courbe horizontal ( 23) de chemin de roulement supporté par un train de roulement avant ( 46), des moyens ( 48) reliant le mécanisme arrière au châssis, un support ( 20) monté de façon à pouvoir se déplacer horizontalement sur le chemin de roulement, une flèche ( 26) inclinée vers l'avant et un mât ( 27) incliné vers l'arrière, montés de façon à pouvoir pivoter pour effec- tuer des mouvements verticaux sur le support, des moyens ( 28) reliant l'extrémité supérieure de la flèche et le point extrême arrière du mât au mécanisme arrière, des moyens ( 30) destinés à relier le point extrême arrière du mât au mécanisme arrière, et des moyens destinés à déplacer le support sur le chemin de roulement, la grue étant caractérisée en ce qu'elle comporte une console horizontale ( 50) montée sur les moyens de liai- son entre le châssis et le mécanisme arrière" et deux éléments allongés ( 52), de même longueur, ayant chacun des première et seconde extrémités, les premières extré- mités étant articulées sur des côtés opposés-du support et les secondes extrémités étant articulées sur des côtés opposés respectifs de la console, lesdits éléments allongés, la console et'le support formant un quadrila- tère ayant la forme d'un triangle isocèle tronqué lorsque le support est centré sur le chemin de roulement, le sommet imaginaire de ce triangle tronqué étant situé sur un axe vertical (Y) passant par le point extrême arrière du mât et constituant le centre de rotation du support lorsqu 'il parcourt le chemin de roulement afin que, lorsque ledit support, le mât et la flèche se déplacent sur le chemin de roulement, le centre de rotation-reste sensiblement sur l'axe vertical et maintienne ainsi le point extrême arrière du mât dans une position sensiblement fixe. 2 Grue de levage selon la revendication 1, dans laquelle le chemin de roulement ( 23) comporte une aile ( 24) et le support ( 20) repose sur des galets ( 21) pouvant se déplacer sur ladite aile, la grue-étant en outre caractérisée en ce que la largeur de l'aile est supérieure à la largeur des galets afin que, lorsque le support parcourt le chemin de roulement, les galets portent contre l'aile sur toute leur largeur, malgré de légers écarts, par rapport à un arc de-cercle, du mouve- ment des galets sur l'aile. 3 Grue selon la revendication 1, dans laquelle la console ( 50) est montée sur lesdits moyens ( 48) de liaison, à la même distance du châssis, caractérisée en ce que la console présente, sur chacun de ses côtés, une série de points d'articulation ( 60, 61, 62, 63) sur chacun desquels peut s'articuler la seconde extrémité de chaque élément allongé, les premières extrémités de ces éléments restant articulées sur le support de manière que, lorsque le point extrême arrière du mât est davantage déplacé vers l'arrière ou vers l'avant, les secondes extrémités des éléments allongés puissent être articulées sur la console, en des points correspon- dants, situés davantage vers l'extérieur ou vers l'inté- rieur, respectivement, pour déplacer ledit sommet imagi- naire du triangle tronqué, respectivement vers l'arrière ou vers l'avant, lorsque le support est centré sur le chemin de roulement, de façon à maintenir ledit sommet sur un axe vertical coïncidant avec ledit point extrême arrière du mât.