Tables élévatrices à ciseaux
Les tables élévatrices jouent un rôle crucial dans divers secteurs industriels – construction aéronautique ou ferroviaire – , facilitant le levage et le positionnement précis de charges lourdes ou des personnes. Leur conception doit non seulement répondre à des critères de performance et de sécurité mais aussi respecter des normes rigoureuses telles que la NF EN 1570 ou la NF EN 280.
Nous nous penchons ici sur l’importance de l’analyse du comportement mécanique de ces tables, mettant en lumière la méthodologie de vérification des performances, le calcul des efforts, la tenue mécanique dans diverses conditions, et l’adéquation aux normes de sécurité.
Pourquoi ces analyses mécaniques?
Vérifications des Performances
Les performances d’une table élévatrice sont essentiellement déterminées par la capacité de ses vérins, leur course, et les différentes positions que la table peut adopter. Il est crucial de vérifier ces éléments et leur liaisons pour s’assurer que la table peut opérer de manière efficace et sécuritaire, en tenant compte de la charge maximale prévue et des exigences spécifiques de l’application.
- Calcul des Efforts
Les efforts supportés par les vérins, galets, axes, et le génie civil lors des descentes de charges sont soigneusement calculés pour prévenir tout risque de défaillance. Ces calculs sont fondamentaux pour la conception et la sélection des composants, garantissant ainsi leur résistance et durabilité.
- Vérification de la Tenue Mécanique
La vérification de la tenue mécanique de la table dans ses différentes phases d’opération est essentielle. Cela implique de s’assurer que tous les composants conservent leur intégrité structurelle sous charge maximale et durant les mouvements de déploiement et de rétraction.
- Respect des Normes
Le respect des normes est primordial :
- NF EN 1570 – Prescription de sécurité des table élévatrices
Cette norme établit les prescriptions de sécurité pour les tables élévatrices, incluant les exigences relatives à la conception, la fabrication et les tests de performance.
- NF EN 280 – Plateformes élévatrices mobiles de personnels
Cette norme définit les exigences de sécurité et les méthodes d’essai pour la conception, la fabrication, et l’utilisation des plateformes élévatrices mobiles. Ces équipements sont conçus pour transporter des opérateurs, leurs outils et matériaux nécessaires à une hauteur de travail spécifique, permettant ainsi l’exécution de travaux en hauteur de manière sécurisée.
Quels sont les enjeux de ces simulations?
Modéliser la structure de la table élévatrice est un défi majeur. Le modèle doit fidèlement représenter la rigidité de l’ensemble, comprenant à la fois les ciseaux et le plateau, le chemin des efforts, ainsi que le comportement spécifique des vérins à chambres communicantes, garantissant des efforts de poussée égaux.
Selon la position de la table , les pièces mécaniques ne sont pas sollicitées de la même manière ; il convient d’analyser le système à minima dans les deux positions extrêmes :
- Position basse : impact fort sur les vérins, leurs chapes, les traverses et les axes de ciseaux.
- Position haute : l’évolution de la position des ciseaux impacte fortement le comportement du plateau et du châssis fixe. Les poutres constituant les ciseaux sont alors moins sollicitées en flexion mais beaucoup plus en compression et les phénomènes de flambement deviennent alors plus préoccupants.
Une mauvaise approche de ces aspects fournirait des données erronées et mènerait le chef de projet à prendre de mauvaises décisions à fort impact sur la vie de l’équipement et la sécurité des opérateurs.
Notre démarche
La modélisation par éléments finis constitue la pierre angulaire de notre démarche.
Elle commence par l’analyse préalable du chemin des efforts : par où transitent les efforts? Quels sont les liaisons mises en jeux?
Du plateau vers les ciseaux (liaisons pivot et pivot glissant, appuis ponctuels), internes aux ciseaux (liaisons pivots), des vérins vers les ciseaux (rotules avec une particularité pour distribuer les efforts sur les chapes et représenter l’effet des chambres de vérins communicantes), des ciseaux vers le châssis fixe (pivot et pivot glissant complété de 2 ponctuelles)
Comment les représenter?
Les liaisons sont définies par la mise en place de conditions de contacts, par le relâchement de degrés de liberté de poutres ou par la création de liaisons cinématiques, par la mise en place de corps rigides ou d’équations entre des noeuds…
Vient alors la mise en place d’un maillage éléments finis de qualité (réalisé manuellement) , fournissant une rigidité représentative et des contraintes justes.
La modélisation précise des liaisons mécaniques (axes, contacts, soudures, boulons) et des conditions de chargements (positions des charges, amplitudes, pondérations, cumul) , suivi de la vérification et la validation du modèle de calcul (ex. les efforts relevés à certaines localisations spécifiques sont ils cohérents avec le chemin des efforts souhaité? ) sont des éléments indispensables à l’obtention de résultats fiables c’est à dire représentatifs de la réalité.
Les simulations en statique linéaire (SOL 101) et non linéaire (SOL 402) sont effectuées pour couvrir toute la gamme de conditions opérationnelles, utilisant des solveurs éléments finis avancés tels que NX-NASTRAN.
Les résultats
Les résultats de la simulation incluent les déplacements et les déformations de la structure, ainsi que l’extraction des efforts subis par les différents composants.
Les descentes de charges – ou efforts aux fixations – permettent de vérifier dans un second temps la résistance du génie civil supportant la table (bien que cette partie soit en dehors de notre champ d’action direct).
Le calcul des contraintes de Von Mises dans toute la structure confirme le respect des critères de tenue mécanique et l’absence de déformations permanentes ou de rupture potentielle sous charges d’exploitation.
Des vérifications additionnelles sont également menées sur les éléments tels que la visserie, les soudures, et les axes, ainsi que sur la pression de contact et la durée de vie en termes de fatigue.
En conclusion
La conception des tables élévatrices est souvent modifiée en fonction des résultats des calculs pour assurer la conformité aux performances attendues et aux critères de sécurité. Ces modifications sont cruciales pour la fabrication, le montage, et l’installation réussis des tables pour nos clients. L’importance des calculs et de la simulation préalables à la fabrication ne saurait être sous-estimée, car ils garantissent une exploitation sûre et pérenne de ces systèmes essentiels.
En s’engageant dans cette démarche rigoureuse, nous nous assurons que les tables élévatrices que nous calculons répondent non seulement aux besoins immédiats de nos clients mais sont également conçues pour résister aux défis de demain.
L’expertise et l’expérience de l’équipe sur de nombreux projets de tables élévatrices font de nous un partenaire fiable pour ces développements.
