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"Grue à flèche relevable*
La présente invention est relative à une grue à flèche relevable présentant deux points guidés au cours du déplace- ment en hauteur de celle-ci et dont un de ces points est guidé dans un chemin de roulement fixe, dans le but de déplacer la charge horizontalement.
On connaît une grue de ce genre dans laquelle la flèche qui est rigide est suspendue à une bielle et est guidée à son extrémité inférieure dans un chemin de roulement vertical disposé de façon qu'au cours de l'abaissement de l'extrémité inférieure de la flèche sous l'action d'un câble, la poulie de suspension décrive un trajet à peu près horizontal sui- vant la partie aplatie d'une ellipse.
Grâce à la disposition ohoise pour les éléments, on n'est pas obligé de faire varier la longueur du câble de suspension de la charge pour que celle-ci se déplace à peu près horizontalement entre des limites tolérables en pratique.
La présente invention a comme objet une grue à flèche rigide relevable permettant de réaliser un déplacement rigou- reusement horizontal de la charge pendant le relèvement de la
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flèche sans présenter les inconvénients des grues dans les- quelles la longueur du câble de suspension est modifiée pour compenser les variations de hauteur de la flèche de suspension. La grue suivant l'invention présente en outre, par rapport à toutes les grues à flèche relevable connues, l'avantage d'être d'une construction plus simple, plus ro- buste et moins encombrante.
A cet effet, dans la grue suivant l'invention, les deux points de la flèche qui sont guidés au cours du déplacement en hauteur de celle-ci sont guidés chacun dans un chemin de roulement fixe dont un est établi en fonction de l'autre de façon que la poulie de suspension de la chargé portée par la flèche décrive une parabole à axe vertical dont la concavi- té est dirigée vers le bas et au foyer de laquelle se trouve une poulie de renvoi pour le câble de suspension, le paramètre de cette parabole étant égal à la somme algébrique des deux longueurs suivantes : 1 ) la distance entre taxe de la poulie de renvoi susdite et l'axe de la poulie de suspension dans sa position correspondant à la portée maximum de la grue et 2 ) la différence de hauteur entre l'axe de la poulie de sus- pension du câble et l'axe de la poulie de renvoi.
Lorsqu'on s'est fixé la portée maximum de la flèche et la position latérale de la poulie de renvoi, la parabole décrite par la poulie de suspension dépend de la différence de hau- teur choisie entre la position de cette poulie de suspension et la position de la poulie de renvoi. Dea considérations de construction permettent de déterminer la position de ces éléments qui convient le mieux. On peut, par exemple, avan- tageusement choisir pour tous les cas la position latérale de la poulie de renvoi à 5 mètres de l'axe vertical de rotation de la cabine, la position en hauteur
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de la poulie de suspension à 0,65 fois la portée maximum au- dessus du chemin de roulement de la cabine et la position en hau- teur de la poulie de renvoi à 0,45 fois la portée maximum au- dessus de ce même chemin de roulement.
Etant donné, qu'en principe, on peut déterminer la forme de l'un des chemins de roulement pour la flèche en fonction de la forme choisie arbitrairement pour l'autre, on prévoit, suivant l'invention, d'adopter une forme rectiligne pour un de des che- mins de roulement et de disposer celui-ci de préférence hori- zont aleme nt .
Suivant l'invention, on a constaté qu'on a avantage à choisir rectiligne le chemin de roulement inférieur, non seulement pour des raisons de simplification de la construction au voisinage de la plate-forme sur laquelle roule la cabine, mais également parce que, dans ce cas, le chemin de roulement supérieur est d'une forme plus simple que ne l'aurait été celle du chemin de roulement inférieur dans le cas où le chemin de roulement supé- rieur aurait été choisi rectiligne.
Afin de compenser la variation de hauteur du centre de gra- vité de la flèche au cours du relèvement ou de l'abaissement de celle-ci, il est en outre prévu de.connecter la flèche à un câble auquel est suspendu un contre-poids passant sur une poulie de renvoi. Ce contre-poids est en outre avantageusement mobile le long d'un guide qui est, en principe, de forme telle qu'en chaque contre- point le travail él;émentaire de ce poids le long de ce guide soit égal au travail élémentaire de la résultante du poids mort de la flèche.- Suivant une particularité complémentaire, les déplace- horizontaux ments/respectifs du centre de gravité de la flèche et du contre- poids sont de sens contraire et en raison inverse des masses de ces éléments.
D'autres particularités et détails de l'invention apparaîtront au cours de la description des dessins annexés au présent mémoire et qui représentent schématiquement, à titre d'exemple seulement, deux formes de réalisation d'une grue suivant l'invention.
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La figure 1 est une vue en élévation d'une grue suivant l'invention.
La figure 2 est une vue en plan de cette grue.
La figure 3 est un schéma illustrant quelques uns des trajets paraboliques que peut suivre la poulie de suspension du câble dans une grue suivant l'invention.
Les figures 4 et 5 représentent respectivement, en élé- vation et en plan, une autre forme de réalisation d'une grue suivant l'invention.
Dans ces différentes figures, les marnes notations de référence désignent des éléments identiques.
A la figure 1, on a représenté une grue comprenant no- tamment. une cabine 2 pouvant pivoter autour d'un axe vertical 3 par rapport à une plate-forme 4 qui la supporte par l'intermé- diaire de galets 5. Sur la cabine 2, est montée une flèche 6 qui peut être relevée et abaissée. Cette flèche est supposée se trouver dans la position correspondant à la portée maximum.
La partie inférieure de cette flèche se présente sous la forme d'une fourche dont les deux branches 7 et 8 (figure 2) sont dis- posées de part et d'autre de la cabine de manoeuvre 2.
Chacune de ces branches porte deux galets désignés par 9 et 10 (figures 1 et 2). Le galet 9 est guidé dans un chemin de roulement 11 ménagé à la partie inférieure de la cabine 2, tandis que le galet 10 est guidé dans un chemin de roulement 12 ménagé à la partie supérieure de cette cabine. Le chemin de roulement inférieur 11 est rectiligne et horizontal, tandis que le chemin de roulement supérieur 12 est réalisé de façon qu'une poulie 13 servant à la suspension d'un câble 14 portant la char- ge 15 décrive, au cours du déplacement en hauteur de la flèche 6, une parabole 16 à axe vertical dont la concavité est dirigée vers le baa et au foyer de laquelle se trouve une poulie de renvoi 17 pour le câble 14 qui est enroulé sur un treuil 18.
Le paramètre de cette parabole est égal à la somme algé- brique des deux longueurs suivantes :
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1 ) la distance entre l'axe de la poulie de renvoi 17 et
13 l'axe de la poulie/Se suspension du câble 14, 2 ) la différence de hauteur entre l'axe de la poulie 13 et l'axe de la poulie 17.
On sait que dans une parabole, la distance du foyer au sommet de celle-ci est égale à la moitié du paramètre de cette parabole.
D'autre part, on sait également que dans une parabole, la somme de la distance entre un point quelconque de celle- ci et le foyer, et de la projection de cette distance sur l'axe, est égale au paramètre.
Par conséquent, comme représenté à la figure 3, on peut faire passer par un point 13 correspondant à la position oc- cupée par la poulie de suspension 13 de la figure 1, une infinité de paraboles dont la forme dépend de la position occupée par leur foyer sur l'axe vertical X X.
La parabole désignée par 16 à la figure 3 a son foyer en 17 et son paramètre est égal à la somme de la distance 17-13 et de la distance 17'-17 égale à 13-19.
La distance 17-20 vaut la moitié de cette somme. par le point 13, passe une autre parabole désignée par 16' dont le foyer se trouve en 17' et le sommet en 20'.
La distance 17'-20' vaut la moitié du paramètre représenté par la distance 17'-13. La parabole représentée en 16" a son fc yer en 17" et son sommet en 20". La distance 17"-20" vaut la moitié du paramètre qui est égal à la somme de la distance 17"-13 et de la distance 17'-17" égale à 13-19". parmi toutes les paraboles qu'on peut, dans ces eondi- tions, faire passer par le point 13, en pratique on est libre de choisir celle qu'on estime la meilleure, par exem- ple, pour des raisons d'ordre constructif.
Généralement, la position latérale du point 13 est imposée par la portée maximum, c'est-à-dire par la distance
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de ce point à l'axe vertical de rotation 3. La distance entre le point 17 et l'axe de rotation 3 doit tenir compte de l'encombrement normal des cabines de grues. On peut, par exemple, se fixer cette distance à 5 mètres.
D'autre part, la hauteur de la poulie de renvoi 17 au- dessus du chemin de roulement inférieur rectiligne 11 peut avantageusement être choisie égale à 0,45 fois la portée ma- ximum de la grue, tandis que la hauteur de la poulie 13 de suspension du câble 14 peut, dans les mêmes conditions, valoir 0,65 fois la portée maximum de la grue.
Les points 13 et 17 ayant leur position déterminée par des considérations semblables., on peut facilement détermi- ner la parabole 16. Cette détermination peut être faite gra- phiquement ou analytiquement. La parabole 16 étant tracée et le chemin de roulement inférieur 11 étant choisi reoti- ligne, on peut déterminer l'extrémité 21,de ce chemin de roulement en portant la longueur de la flèche à partir du point 13 correspondant à la portée maximum. On choisit en outre les longueurs 21-22 et 13-10 d'après les considérations qui seront exposées plus loin et qui déterminent ainsi la position du point 10 à une des extrémités du chemin de rou- lement supérieur 12.
Connaissant la position 131 correspon- dant à la portée minimum de la grue, on peut déterminer quelle est la position 211 de l'autre extrémité du chemin de roulement inférieur 11 en portant à partir de 131 une lon - gueur égale à la distance 13-21. On peut ensuite déterminer l'autre extrémité 221 du chemin de roulement supérieur 12 en portant à partir de 131 une longueur égale à 13-10 et à partir de 211 une longueur égale à 21-10. On agit dtune façon sem- blable pour déterminer la position des points intermédiairea du chemin de roulement inférieur à partir de points de la parabole 16 compris entre 13 et 131 et pour déterminer la position de points intermédiaires du chemin de roulement
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supérieur 12 à partir des extrémités de la
flèche dans les différentes positions que celle-ci peut occuper.
Comme on peut le constater par l'examen de la figure 1, le chemin de roulement supérieur 12 présente une forme rela- tivement simple dans le cas où le chemin de roulement infé- rieur 11 est rectiligne et horizontal, pour les variations de position de la flèche 6 comprises entre la portée maxi- mum et la portée minimum.
La construction graphique indiquée ci-dessus pour déterminer les différents pointa du chemin de roulement supérieur la en fonction du chemin de roulement inférieur 11 est applicable, quelle que soit la forme et quelle que soit la position du chemin de roulement inférieur.
Les différents points du chemin de roulement supérieur peuvent aussi étre déterminés analytiquement.
Comme on pourrait s'en rendre compte par une construction. graphique semblable à celle indiquée ci-dessus, le chemin de roulement inférieur 11 aurait une forme plus compliquée que celle du chemin de roulement supérieur 12 représenté à la figure 1, dans le cas où. on choisirait un chemin de roulement supérieur la rectiligne et qu'on déterminerait le chemin de roulement inférieur 11 en conséquence. pour provoquer le déplacement en hauteur de la. flèche 6, on a prévu, dans la forme de réalisation représentée aux figures 1 et 2, de connecter le galet inférieur 9 de la flèche à un levier 23 pivotant en 24. et présentant une cou- lisse à l'extrémité connectée au galet 9. Ce levier 23 est connecté à une bielle 25 commandée par une manivelle 26.
L'arbre 27 de celle-ci est mis en rotation par un moteur électrique 28 par l'intermédiaire dtun réducteur de vitesse 29. La disposition des deux branches 7 et 8 de la flèche de part et d'autre de la cabine permet de dédoubler le mécanis- me 23 à 26 qui provoque les déplacements en hauteur de la
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flèche.
Au cours du déplacement en hauteur de la flèche 6, le centre de gravité 30 de celle-ci subit une variation de hauteur. Il passe, par exemple, le long d'un trajet tel que
31 de la position 30 à la position 301.
Afin de compenser le travail nécessaire pour le dépla- cement en hauteur du poids de la flèche concentré à ce centre de gravité 30, il est prévu d'utiliser un contrepoids 32 suspendu à un câble 33 passant sur une poulie de renvoi mon- tée follement sur le même axe que la poulie de renvoi 17.
Ce câble est attaché en 34 à la flèche.
Le contrepoids 32 est avantageusement guidé par un guide 42 dont la forme est telle qu'en chacun de ses points le travail élémentaire de ce contrepoids soit égal au tra- vail élémentaire de la résultante du poids mort de la flèche.
Par le fait que la charge 15 ne subit pas de variations de hauteur au cours du relèvement de la flèche et que le déplacement en hauteur du centre de gravité de celle-ci est compensé par l'abaissement du poids 32, la flèche reste en équilibre dans toutes. ses positions, aussi bien en charge qu'à vide. Le mécanisme de manoeuvre n'est, par conséquent, pas sollicité au repos et ne l'est que très peu au cours des manoeuvres. L'emploi de deux chemins de roulement pour sup- porter la charge a comme effet d'imposer les réactions de celle-ci sur ces chemins de roulement suivant des directions normales à ces chemins de roulement. Le mécanisme servant à déplacer la flèche en hauteur doit donc uniquement vaincre la résistance au roulement des galets 9 et 10, dont l'im- portance dépend de la valeur des réactions normales susdites.
Il importe donc, afin de réduire les sollicitations du mécanisme en question, de diminuer autant que possible ces réactions.
Dans ce but, on choisit avantageusement le point 10 de
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la façon suivante : on porte sur l'alignement 9-13 une longueur égale au tiers de la distance 9-13 et on élève au point 35 ainsi obtenu une perpendiculaire à l'aligne- ment 9-13 sur laquelle on porte une longueur égale au quatorzième de la portée maximum . Si la distance 9-35 était choisie plus grande, on augmenterait le poids de la fourche constituant la partie inférieure de la flèche.
On augmenterait en même temps le poids et l'encombrement de la charpente portant le chemin de roulement supérieur, ce qui pourrait amener à réduire la course horizontale de la charge, Si la distance 21-35 était choisie plus petite, on augmenterait les réactions des galets roulant sur les chemins de roulement 11 et 12.
D'autre part, la longueur de la flèche 6 est avantageu- sement choisie égale à la longueur 20-41 qui oorrespond à la distance entre le sommet 20 de la parabole et le ni- veau du chemin de roulement inférieur rectiligne 11. Avec une longueur de ce genre pour la flèche 6, on est certain que, quel que soit le type de grue et la course de la flèche, un déplacement continu du galet 9 aura toujours lieu de l'extrémité 21 vers l'extrémité 211 sans jamais dépasser cette dernière extrémité ni effectuer un dépla- cement en sens inverse pendant l'entièreté de la course 22-221.
Au lieu d'un mécanisme à bielle et à manivelle pour actionner le levier 23, on pourrait utiliser d'autres mé- canismes, par exemple, une crémaillère engrenant avec un pignon denté calé sur l'arbre 27. Le mécanisme à bielle et manivelle ne rend pas nécessaire l'utilisation d'inter- rupteurs aux fins de course, puis que le dépassement éventuel des points morts n'a pour effet que d'amorcer le mouvement en sens inverse.
Cependant, étant donné que ce mécanisme permet d'effectuer le déplacement de la flèche
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dans les deux directions sans changement du sens de rota- tion du moteur,, il nécessite une certaine attention de la part du mécanicien. C'est.la raison pour laquelle il est avantageux d'employer quand même des interrupteurs du courant d'alimentation du moteur aux fins de course du levier 23.
Aux figures 4 et 5, on a représenté une autre forme de réalisation d'une grue suivant l'invention dans laquelle, au lieu de commander le déplacement de l'extrémité infé- rieure 9 de la flèche 6, on commande le déplacement du point 10 de cette flèche sur le chemin de roulement supé- rieur la* Ce déplacement est provoqué au moyen d'un câble sans fin 36 fixé en 57 à la flèche 6 et passant sur le tambour d'entraînement 38 mis en rotation par un moteur électrique 28 et un réducteur de vitesse 29.
Ce câble 36 passe sur des poulies de renvoi montées follement sur le même axe que la poulie de renvoi 17 et sur des poulies de renvoi 39 montées sur la cabine..
Grâce à ce mécanisme, on peut facilement déplacer la poulie 13 de suspension du câble à une vitesse constante le long de la parabole 16.
Si on désire que le déplacement horizontal de la charge se fasse à vitesse constante, on peut, étant donné que le long de la parabole 16 ce déplacement est moins rapide aux environs du point 13 qu'aux environs du point 131, arriver à ce résultat en enroulant le câble 36 sur un tambour d'enroulement à rayon variable. Ce tambour doit présenter un rayon plus petit du côté où.le câble 36 s'enroule pour provoquer le soulèvement de la flèche 6.
Un tendeur doit, dans ce cas, être prévu entre le tambour d'enroulement et les poulies de renvoi 39.
Comme dans le cas de la grue suivant les figures 1 et 2, le dédoublement de la partie inférieure de la flèche , Ni
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de part et dtautre de la cabine 2. permet de dédoubler le mécanisme d'entraînement de la flèche.
Lorsqu'on emploie un contrepoids 32 suspendu à l'ar- rière de la cabine, comme représenté aux figures 1 et 2, pour compenser les variations en hauteur du centre de gravité 30 de la flèche, on modifie l'équilibre de la partie tour- nante de lagrue pendant le déplacement en hauteur de la flèche.
On obvie à cet inconvénient, avec une approximation satisfaisante, en déplaçant le contrepoids 32, comme repré- senté aux figures 4 et 5, le long d'un guide 40 dont la forme est déterminée en fonction des mêmes éléments que ceux indi- qués plus haut pour le guide 42 et dont la position est telle que les déplacements horizontaux respectifs du centre de, gravité de la flèche et du contrepoids soient de sens con- traire et en raison inverse des masses de ces éléments.
Il est évident que l'invention n'est pas exclusivement limitée aux deux formes de réalisation représentée!et que bien des modifications peuvent être apportées dans la forme, la disposition et la constitution de certains des éléments intervenant dans sa réalisation, à condition que ces modifications ne soient pas en contradiction avec l'objet de chacune des revendications suivantes.
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