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Un treuil de chantier est l’une des rares machines où la rupture d’une dent d’engrenage peut entraîner la mort de personnes. Ce seul fait modifie radicalement la façon dont la crémaillère et le pignon doivent être spécifiés, inspectés et remplacés, et il explique pourquoi les valeurs d’entretien mentionnées dans cet article sont des dimensions absolues, et non des limites d’usure exprimées en pourcentage, comme c’est le cas ailleurs dans la transmission de puissance.
Nous fournissons des crémaillères et des pignons à ce secteur, et les questions que nous posent systématiquement les fabricants de treuils et les équipes d’entretien sur site sont toujours les mêmes trois : à quel moment une crémaillère est-elle usée au point d’être hors service, quelle valeur de jeu est correcte, et comment le dispositif de sécurité et le pignon moteur se répartissent-ils la charge. Voici les réponses, accompagnées des valeurs numériques exactes.
EN 12159 est la norme européenne relative aux monte-charge pour personnes et matériaux à nacelle guidée verticalement. Elle couvre les monte-charge installés de façon permanente ou temporaire, desservant des niveaux d’arrêt définis, avec conducteur ou commande automatique, et s’applique aux monte-charge utilisés sur les chantiers de construction pour le transport de personnes et de marchandises.
Cette norme revêt une importance commerciale, car tout monte-charge commercialisé dans l’EEE doit y être conforme. Cette exigence s’étend aux fournisseurs de composants : la qualité et la traçabilité du matériau de crémaillère ainsi que la qualité des dents font toutes partie du dossier technique de la machine.
En Amérique du Nord, l’équivalent est la norme ANSI/ASSE A10.4, « Personnel Hoists and Employee Elevators on Construction and Demolition Sites ». Il s’agit d’un document différent, doté d’une structure distincte. Il convient de noter que la norme ISO 16368, parfois citée dans ce contexte, concerne en réalité les plates-formes élévatrices mobiles de travail, et non les monte-charge à mât. Ces deux références ne sont pas interchangeables.
Les monte-charge standard de classe SC fonctionnent module 8 les crémaillères. Cela est cohérent dans toute la documentation des équipementiers (OEM) sur laquelle nous travaillons, tant pour les pignons moteurs que pour le pignon du dispositif de sécurité.
La vitesse de déclenchement du dispositif de sécurité se situe approximativement entre 30 et 40 % supérieure à la vitesse nominale de levage.
Un entraînement typique SC200/200 est constitué de deux ou trois ensembles moteur-couplage-réducteur-pignon, tous engrénant sur la même crémaillère, tandis que le dispositif de sécurité comporte son propre pignon monté sur un arbre séparé. La puissance des moteurs est indiquée dans les tableaux des équipementiers (OEM) sous la forme « 16,5 kW × 2 » ou « 24 kW × 3 », ce qui indique directement le nombre d’unités d’entraînement installées. Le pignon du dispositif de sécurité comporte 15 dents dans la configuration courante SAJ30/SAJ40, bien que des versions à 12 dents existent également.
Les crémaillères sont fixées par sections boulonnées sur chaque tronçon de mât ; ainsi, un mât de 100 mètres correspond à une pile de crémaillères assemblées par recouvrement. La qualité des assemblages détermine si le pignon progresse en douceur ou heurte violemment à chaque jointure.
C’est ici que commencent la plupart des problèmes sur site.
Les instructions du constructeur sont explicites quant aux conséquences d’une mauvaise exécution :
Si le jeu est trop faible ou trop important, cela provoque un interférence d’engrènement, des vibrations et des bruits anormaux, et peut même endommager le dispositif de sécurité.
Trop serré, les dents s’interfèrent, chauffent et s’usent. Trop lâche, le pignon heurte chaque flanc de dent au lieu de s’engrener progressivement par roulement, ce qui génère le bruit de martèlement audible sur les palans mal entretenus et accélère l’usure de la crémaillère.
La géométrie d’engrènement est définie par les galets de guidage, non par les boulons de la crémaillère. Si les galets sont usés, le pignon se positionne à une distance centrale incorrecte, et aucun ajustement de la crémaillère ne permet de corriger ce défaut. C’est pourquoi les limites d’usure ci-dessous incluent les galets.
Les équipes sur site demandent généralement un pourcentage. Les données de service du constructeur ne fonctionnent pas ainsi : elles indiquent des dimensions absolues et une méthode de mesure spécifique pour chacune.
Limite d’usure du pignon moteur, mesurée comme longueur normale commune sur deux dents.
Pignon moteur , mesuré sur deux dents à l’aide d’un micromètre à normale commune :
| Condition | Longueur de la normale commune sur deux dents |
| Dent neuve | 37,1 mm |
| Dent la plus usée, limite de remplacement | 35,8 mm |
Qui est usure autorisée de 1,3 mm, soit environ 3,5 % de la dimension neuve. Ce pourcentage est calculé arithmétiquement à partir des deux valeurs publiées ; le manuel indique uniquement les valeurs en millimètres, et ce sont ces valeurs en millimètres que vous devez utiliser comme référence lors de la mesure.
Des étagères : mesuré à l’aide d’un barreau cylindrique normalisé de 18 mm de diamètre et d’un pied à coulisse coulissant. La tige de contrôle est placée dans l’espace entre les dents et la mesure est effectuée par rapport à un repère. Notez qu’il s’agit d’un contrôle type « passe / ne passe pas » fondé sur une valeur figurant dans le plan constructeur (OEM) propre à votre palan spécifique ; consultez donc la documentation technique de votre propre machine plutôt que d’appliquer une valeur générique.
Vis sans fin (dans la boîte de vitesses d’entraînement) :
| Condition | Valeur |
| Dent neuve | 70 mm |
| Dent la plus usée | 67,9 mm |
| Usure maximale autorisée | 1,0 mm |
Rouleaux de guidage, colonnes à section de 76 mm :
| Mesure | Nouveau | Limite d’usure |
| A | diamètre de 74 mm | Diamètre minimal de 69 mm |
| B | 75,5 mm | Minimum 73 mm |
| C | R38,5 | Minimum R38, maximum R42 |
Pour les palans à haute vitesse et à commande fréquence, la cote A est de 80 mm à neuf avec une limite de 75 mm, et la cote B est de 78,5 mm à neuf avec une limite de 76 mm. Pour les colonnes à section de 89 mm, la cote A est de 78 mm à neuf avec une limite de 73 mm.
Jeu radial de l’arbre du dispositif de sécurité dispose de son propre déclencheur de remplacement, et c’est celui qui est le plus souvent omis, car il nécessite un dispositif de fixation. Fixez un support de mesure à environ 1,0 mm au-dessus de l’engrenage, mesurez le jeu jusqu’au sommet des dents, soulevez l’engrenage à l’aide d’un levier sans le faire tourner, puis effectuez une nouvelle mesure. La différence correspond au jeu radial.
Si le jeu dépasse 0,6 mm, remplacez le dispositif anti-chute.
Non réglable. Remplacer.
Le dispositif de sécurité progressif SAJ est le composant qui arrête une cabine en chute libre. Il a été mis au point par l’Institut de recherche shanghaïen des sciences du bâtiment et a reçu l’agrément du ministère de la Construction en 1989 ; sa conception constitue depuis lors la norme du secteur.
Mécaniquement, il s'agit d'un pignon entraînant un mécanisme centrifuge : des masses excentriques, un ressort à membrane, un cône extérieur et un tambour intérieur conique. Au-delà d'une vitesse prédéfinie, les masses se déplacent vers l'extérieur, le cône s'engage et le dispositif freine la cage contre la crémaillère avec laquelle elle est déjà en prise.
Charges de freinage nominales par modèle :
| Modèle | Charge de freinage nominale | Vitesse de freinage nominale |
| SAJ30 | 30 kN | 0,5 à 1,6 m/s selon la variante |
| SAJ40 | 40 kN | 1,2 à 2,0 m/s |
| SAJ50 | 50 kN | 1,2 à 2,0 m/s |
| SAJ60 | 60 KN | 1,2 à 2,0 m/s |
| SAJ70 | 70 kN | 1,4 m/s |
La relation technique utile est celle entre la vitesse nominale de la machine de levage et la vitesse à laquelle le dispositif déclenche effectivement. D’après les tableaux de spécifications des machines de levage des fabricants d’équipements d’origine :
| Vitesse nominale de levage | Dispositif de sécurité | Vitesse de déclenchement | Ratio |
| 40 m/min (0,667 m/s) | SAJ40-1,2A / SAJ30-1,2 | 0,95 m/s | 1,42× |
| 60 m/min (1,0 m/s) | SAJ40-1.4 | 1,4 m/s | 1,40x |
| 80 m/min (1,333 m/s) | SAJ50-2,0 | 1,73 m/s | 1,30x |
Le point de déclenchement se situe donc approximativement à 30 à 40 % au-dessus de la vitesse nominale. Une source industrielle indépendante indique une fourchette générale de 1,2 à 1,4 fois la vitesse nominale, ce qui correspond.
La distance de freinage, c’est-à-dire la distance parcourue entre le moment où le dispositif réagit et l’arrêt de la cabine, est spécifiée comme suit : 0,15 à 1,0 m dans le manuel du constructeur. Un fournisseur de dispositifs de sécurité indique 0,3 à 1,2 m, hors descente libre. Dans tous les cas, une cabine s’arrêtant dans un rayon d’un mètre fonctionne correctement.
Les dispositifs jumelés doivent être appariés. Lorsque deux dispositifs de sécurité sont installés, la spécification du constructeur prévoit que l’écart entre leurs vitesses de déclenchement ne doit pas dépasser 0,05 m/s, tant lors de la remise à zéro que lors du remplacement. Les remplacer par paire.
C’est l’obligation légale la plus fréquemment négligée sur site.
Chaque palan utilisé pour la première fois, ou nouvellement construit après un transfert vers un autre lieu, doit subir un essai de chute avec sa charge nominale avant sa mise en service normale. Une fois en service normal, cet essai doit être répété tous les trois mois afin d’assurer la sécurité du palan.
Trois sources indépendantes s’accordent sur l’intervalle de trois mois ; l’une d’elles ajoute « ou toutes les 1 000 heures de fonctionnement, selon la première éventualité ».
L’essai est effectué à la charge nominale , avec tout le personnel sorti de la cage, à l’aide d’une boîte de boutons dédiée pour les essais de chute, branchée sur une prise située au bas de la boîte de commande de la cage. Deux contraintes pratiques à connaître :
· Aucun double essai de chute dans 15 minutes . L’appareil surchauffe.
· Le dispositif de sécurité possède une durée de service efficace de 5 ans et nécessite inspection annuelle quelle que soit son utilisation. Les calendriers de maintenance du constructeur prévoient un remplacement au moins une fois tous les 3 ans, selon l’état de l’appareil.
La lubrification s’effectue toutes les 120 heures de fonctionnement avec de la graisse au lithium n° 2.
Les fixations de la crémaillère et du mât sont de classe de propriété 8.8 en standard. Les valeurs de couple sont publiées par joint dans le manuel de la palan et varient selon la taille des boulons ainsi que selon que la surface soit galvanisée et sèche ou non. N’utilisez pas de tableau générique de couples ; en particulier, les couples applicables aux joints de fût sont spécifiques à la conception des sections.
Ce qui compte davantage que la valeur absolue, c’est la vérification répétée. Les boulons du fût se détendent durant les premières semaines de service, à mesure que la structure se stabilise, et une jonction de crémaillère lâche se manifeste sous forme d’une erreur de pas au niveau du joint, que la crémaillère vient alors frapper violemment.
Trois éléments distinguent une crémaillère fonctionnelle d’une crémaillère problématique :
1. Une géométrie cohérente des jonctions. Chaque joint constitue un risque potentiel d’erreur de pas. Les crémaillères découpées et finies comme un jeu apparié se comportent mieux que celles prélevées au hasard dans un stock quelconque.
2. Une homogénéité de dureté sur toute la longueur. Les zones molles s’usent prématurément et localement, et cet usure localisée est précisément ce qui fait dépasser la limite de tolérance du calibre, tandis que le reste de la barre reste intact.
3. Une traçabilité documentée des matériaux et des traitements thermiques. Pour une machine couverte par la norme EN 12159, ce document figure dans le dossier technique ; un fournisseur incapable de le produire crée un problème de conformité pour le constructeur de palans.
Nous fabriquons, dans notre propre usine, des supports de crémaillère module 8 pour cette application, découpés et traités thermiquement en interne, ce qui nous permet de maintenir la géométrie des raccords sur l’ensemble d’un lot.
Puis-je remplacer uniquement les sections usées de la crémaillère ?
Oui, et c’est une pratique courante, à condition que la crémaillère de remplacement corresponde à celle existante en module, en qualité des dents et en géométrie de fixation. Les erreurs de pas aux joints proviennent précisément du mélange de crémaillères provenant de sources différentes sur un même mât.
La pignonne mesure 36,2 mm sur deux dents. Doit-elle être mise au rebut ?
Non. La limite est de 35,8 mm ; ainsi, 36,2 mm reste utilisable, mais elle se situe à 0,4 mm de la valeur seuil de remplacement. Planifiez donc son changement plutôt que d’attendre la prochaine inspection.
Pourquoi le dispositif de sécurité possède-t-il sa propre pignonne au lieu d’utiliser celle de l’entraînement ?
Parce qu’il doit fonctionner même en cas de défaillance de l’entraînement, notamment si la pignonne d’entraînement se casse ou si le réducteur tombe en panne. L’indépendance est justement l’objectif recherché.
L’intervalle de trois mois pour le test de chute est-il négociable si le palan est peu utilisé ?
Le constructeur indique trois mois après le début d’une utilisation normale. Certaines recommandations sectorielles ajoutent une alternative de 1 000 heures, la première échéance atteinte prévalant. La réglementation locale peut être plus stricte. Prenez trois mois comme valeur par défaut et vérifiez la réglementation en vigueur dans votre juridiction.
Quel jeu latéral dois-je régler ?
Reportez-vous au manuel d’utilisation de votre palan, pour le modèle concerné. La règle générale est que ce jeu ne doit ni être trop serré (au point d’entraver le fonctionnement) ni trop lâche (au point de provoquer des chocs). Si vous entendez un bruit de martèlement sous charge, le jeu est trop important ou les galets de guidage sont usés.
Un pignon usé endommage-t-il le dispositif de sécurité ?
Oui, cela est possible. Le pignon du dispositif de sécurité s’engage dans le même pignon. Un jeu latéral excessif dû à l’usure du pignon implique également un mauvais engagement du pignon du dispositif de sécurité, et le constructeur met explicitement en garde contre le fait qu’un jeu latéral incorrect peut endommager ce dispositif.
Tianjin HaoRongShengYe Electrical Equipment Co., Ltd. fabrique des crémaillères, des pignons et des composants de transmission depuis 2008. Nous fournissons des crémaillères de module 8 et des pignons correspondants destinés aux applications d’ascenseurs de chantier ; ces pièces sont usinées et traitées thermiquement dans notre propre usine, ce qui garantit une géométrie de raccord constante sur l’ensemble d’un lot. Envoyez-nous le plan de votre section de mât ainsi que sa charge nominale, et nous vous proposerons un jeu compatible.