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1 (1) Alimentation. Ce système assure l'alimentation du moteur éléctrique de levage, des moteurs électriques (des centrales hydrauliques) des freins (voir (3) et (6)) et du relayage du contrôle-commande du pont. La de l'alimentation a ainsi pour conséquence la perte du couple du moteur de levage mais aussi l'arrêt des moteurs des centrales hydrauliques de freinage et donc le serrage des freins. La de l'alimentation du contrôle-commande a les mêmes conséquences. Ainsi, on ne considérera que la perte de l'alimentation propre au moteur de levage. (2) Moteurs. La de cet élément correspond aux modes suivants : - rupture de l'axe du moteur, - perte du couple due aux s du rotor ou du stator. Le taux de global est celui de la donnée : d'un moteur électrique (cf tableau 1). 05/01/05 DGII - LSIS Jean-Marc Mercantini 1

2 Identification Causes possibles d une Effets sur le système 1. Alimentation électrique Alimente : Le moteur de levage, Le moteur de la centrale hydraulique pour maintenir les freins ouverts lors du levage, Perte de l alimentation Perte du réseau Disjonction Rupture d un câble électrique Arrêt du moteur Serrage des freins Arrêt du moteur Identification Causes possibles d une Effets sur le système 2. Moteur Assure l entraînement de la chaîne cinématique. Ne fournit un couple que lorsqu il est alimenté Rupture de l axe moteur Fatigue mécanique Perte du couple de levage, départ en survitesse. Détection de la survitesse : serrage des freins Détecteur de survitesse Défaillance du rotor ou stator Surintensité Humidité Idem Idem 05/01/05 DGII - LSIS Jean-Marc Mercantini 2

3 (3) Frein principal. Il s'agit d'un frein à disque dont les mâchoires sont maintenues écartées par une centrale hydraulique dont la pression est obtenue par un moteur électrique. En cas de perte de la pression, les mâchoires tombent sur le disque. Ce frein fonctionne à chaque signal d'arrêt du moteur et assure alors le maintien de la charge. (4) Arbre du moteur. Cet élément sera supposé intégré au moteur. Sa est inclue dans les modes de possibles du moteur. 05/01/05 DGII - LSIS Jean-Marc Mercantini 3

4 Identification Causes possibles d une Effets sur le système 3. Frein de service Assure l arrêt normal du levage. Assure l arrêt en cas de survitesse ou de déséquilibre entre les câbles Perte du couple de freinage Ordre de freinage non transmis Défaillance des caractéristiques de freinage du frein Si l autre frein fonctionne : aucun effet sur le système Idem Identification Causes possibles d une Effets sur le système 4. Arbre de transmission grande vitesse Transmission du couple moteur ou du couple de freinage Rupture Fatigue mécanique Rupture de la chaîne cinématique entraînant l inefficacité du couple moteur et du couple du frein de service. Détecteur de survitesse Départ en survitesse et serrage du frein de sécurité 05/01/05 DGII - LSIS Jean-Marc Mercantini 4

5 (5) Accouplement. Cet accouplement est de type élastique. Il transmet le couple moteur à l'axe d'entrée grande vitesse dans le réducteur. Son élasticité lui permet d'amortir les efforts dynamiques de torsion. (6) Frein de sécurité. Ce frein est identique au frein principal. En fonctionnement normal il ne serre qu'après une temporisation par rapport au frein principal : si ce dernier a fonctionné correctement, alors le frein de sécurité n'a plus d'effort à exercer. Par contre, sur signal de survitesse (voir(16)) ou de déséquilibre de charge (voir (15)) le frein de sécurité serre simultanément avec le frein principal. 05/01/05 DGII - LSIS Jean-Marc Mercantini 5

6 Identification Causes possibles d une Effets sur le système 5. Accouplement élastique Relie l axe de sortie moteur à l axe d entrée réducteur. La partie élastique amortit les efforts dynamiques de torsion Rupture de la partie élastique Rupture totale Usure Usure Perte de l élasticité de l accouplement Rupture de la chaîne cinématique. Analogue à 4. Bruit Survitesse Identification Causes possibles d une Effets sur le système 6. Frein de sécurité Vient en secours du frein principal après une temporisation en cas d arrêt normal et en même temps en cas de survitesse ou de déséquilibre entre les câbles. Agit sur l axe d entrée grande vitesse du réducteur Perte du couple de freinage Analogue à 3. En fonctionnement normale, aucun effet. En cas de survitesse et si le frein principal est inefficace, chute de la charge. Aucun Importance de l examen régulier de ce composant 05/01/05 DGII - LSIS Jean-Marc Mercantini 6

7 (7) Réducteur. Ce système réduit la vitesse de rotation du moteur de levage à une vitesse plus lente d'entraînement des tambours. La réduction est obtenue au moyen de jeux d'engrenage baignant dans l'huile à l'intérieur d'un carter. (8) Axes de sortie. Chaque axe transmet le mouvement à un tambour par l'intermédiaire d'un pignon entraînant une couronne dentée solidaire du tambour. 05/01/05 DGII - LSIS Jean-Marc Mercantini 7

8 Identification Causes possibles d une Effets sur le système 7. Réducteur Réduit la vitesse nominale de rotation du moteur à la vitesse d entraînement des tambours Rupture Usure mécanique Défaut de graissage Rupture de la chaîne cinématique : chute de la charge Aucun Importance de l examen régulier de ce composant. Identification Causes possibles d une Effets sur le système 8. Accouplement réducteurtambour Entraîner les tambours Rupture Rupture d une des souschaîne (tambour-câble) : Charge reportée sur l autre sous-chaîne, déséquilibre au niveau des points fixes Détecteur de déséquilibre Arrêt de la manutention par de déséquilibre et serrage des freins 05/01/05 DGII - LSIS Jean-Marc Mercantini 8

9 (9) Tambour Le mode de retenu est l éclatement. (10) Câbles. Chaque câble a une extrémité fixée au tambour par un attache câble. Les taux de du câble et de l'attache câble sont confondus dans la même donnée. 05/01/05 DGII - LSIS Jean-Marc Mercantini 9

10 Identification Causes possibles d une Effets sur le système 9. Tambours Enrouler et dérouler le câble. Éclatement Perte probable de la de survitesse sur le tambour défaillant. Effets analogues à 8. Détecteur de déséquilibre Bruit Identification Causes possibles d une Effets sur le système 10. Câbles Supporter la charge Rupture Défaillance de l accrochage sur le tambour Usure mécanique Effets analogues à 9. Détecteur de déséquilibre Bruit 05/01/05 DGII - LSIS Jean-Marc Mercantini 10

11 (11) Poulies de renvoi. Elles sont fixées sur le pont. Chacune d'elle a un axe indépendant. On considèrera les modes de s suivants : - rupture de l axe - rupture de la poulie (12) Point fixe. L'autre extrémité du câble est tenue par une boite à coins : ce système est tel que le serrage augmente avec la traction du câble. 05/01/05 DGII - LSIS Jean-Marc Mercantini 11

12 Identification Causes possibles d une Effets sur le système 11. Poulies de renvoi Effet palan Rupture de l axe Choc sur l axe d un câble ayant quitté la gorge de la poulie. Effets analogues à 9. Détecteur de déséquilibre Bruit Rupture de la poulie Le câble choc l axe : rupture possible de l axe ou du câble. Détecteur de déséquilibre Bruit Effets analogues à 9 Identification Causes possibles d une Effets sur le système 12. Points fixes Sert à fixer le câble sur le châssis Rupture Chute du câble. Effets analogues à 9. Détecteur de déséquilibre. Bruit 05/01/05 DGII - LSIS Jean-Marc Mercantini 12

13 (13) Moufle. Elle est constituée de quatre poulies ayant un axe commun, deux poulies par câble. On supposera que la d'une poulie (rupture ou déraillement du câble) entraîne la de la moufle (risque de rupture de l'axe ). (14) Crochet. Il sert d'intermédiaire entre la moufle et la charge. 05/01/05 DGII - LSIS Jean-Marc Mercantini 13

14 Identification Causes possibles d une Effets sur le système 13. Moufle inférieure Effet palan L axe est commun aux deux souschaînes Rupture de l axe Choc sur l axe d un câble ayant quitté la gorge d une poulie Chute de la charge aucun Identification Causes possibles d une Effets sur le système 14. Crochet Maintien de la charge Rupture Chute de la charge aucun 05/01/05 DGII - LSIS Jean-Marc Mercantini 14

15 (15) Détecteur de déséquilibre. Les efforts aux deux points fixes sont équilibrés par un palonnier (voir (17)) au niveau du pont. Si l'effort sur l'un des points fixes augmente, le palonnier bascule et au dessus d'un certain seuil déclenche le fonctionnement du détecteur (type fin de course). Ce dernier coupe alors l'alimentation du pont et fait donc serrer les freins. (16) Détecteur de survitesse. Ce détecteur est entraîné par le tambour. Si la vitesse de rotation du tambour dépasse un certain seuil (environ 10 % de plus que la vitesse nominale), le détecteur coupe l'alimentation et fait serrer les freins. (17) Palonnier Cet élément est semblable à un fléau de balance et équilibre les efforts que les câbles exercent sur ses extrémités au niveau des points fixes. On négligera la probabilité de de cet élément. 05/01/05 DGII - LSIS Jean-Marc Mercantini 15

16 Identification Causes possibles d une Effets sur le système 15. Détecteur de déséquilibre Mesure l équilibre des deux points fixes Détecte un déséquilibre entre les deux sous-chaînes Ne détecte pas le déséquilibre Pas d effet immédiats En cas de déséquilibre d une sous-chaîne, la ne sera pas détectée. Aucun si non visuel Le pont continue à fonctionner après la d une sous-chaîne Déclenche le freinage Génère un signal intempestif de déséquilibre Arrêt de la manutention Identification Causes possibles d une Effets sur le système 16. Détecteur de survitesse Arrête la manutention dès que la vitesse de rotation du tambour dépasse un seuil donné Ne détecte pas le seuil de survitesse En fonctionnement normal, aucun effet. Si un des deux détecteurs fonctionne : aucun effet. Si les deux sont défaillants : chute de la charge Fonctionnement intempestif Arrêt 05/01/05 DGII - LSIS Jean-Marc Mercantini 16

17 Conclusion de l'analyse 1. La simple des éléments 13 et 14 entraîne la chute de la charge. 2. La rupture du réducteur entraîne la chute de la charge 3. La combinaison des s Frein Principal / Frein de sécurité entraîne la chute de la charge. 4. La double du coupleur (5) et du frein de sécurité (6) entraîne la chute de la charge. 05/01/05 DGII - LSIS Jean-Marc Mercantini 17

18 CHUTE DE LA CHARGE OU Défaillance de la sous-chaîne A Défaillance de la sous-chaîne B Défaillance de la sous-chaîne C Perte des couples (moteur, frein) Coupes Minimales 05/01/05 DGII - LSIS Jean-Marc Mercantini 18

19 Défaillance de la sous-chaîne A Retour OU Rupture du crochet Défaillance de la moufle OU Rupture de l axe Déraillement d un câble Rupture d une poulie 05/01/05 DGII - LSIS Jean-Marc Mercantini 19

20 Défaillance de la sous-chaîne B Retour Défaillance de la sous chaîne B1 Défaillance de la sous chaîne B2 OU a a Rupture axe transmission Rupture pignon couronne Rupture tambour Rupture câble Rupture point fixe Défaillance poulie renvoi 05/01/05 DGII - LSIS Jean-Marc Mercantini 20

21 Retour Défaillance poulie renvoi OU Rupture de l axe Déraillement du câble sur la poulie Rupture de la poulie de renvoi 05/01/05 DGII - LSIS Jean-Marc Mercantini 21

22 Perte des couples (moteur, frein) Retour Perte du couple de freinage Perte du couple moteur Perte couple frein secondaire Perte couple frein principal OU Défaillance dét. de survitesse Défaut frein secondaire Défaut détecteur droit Défaut détecteur gauche 05/01/05 DGII - LSIS Jean-Marc Mercantini 22

23 Perte couple frein principal Retour OU Rupture accouplement Défaillance du frein principal OU Défaillance dét. de survitesse Défaut frein principal Défaut détecteur droit Défaut détecteur gauche 05/01/05 DGII - LSIS Jean-Marc Mercantini 23

24 Retour Perte couple moteur OU Rupture accouplement Défaillance du moteur OU Défaut du moteur Défaut d alimentation 05/01/05 DGII - LSIS Jean-Marc Mercantini 24

25 DETERMINATION DES COUPES MINIMALES Chute de la charge = Ra + Rb + Rc + Pc Avec Ra = Raxe + Dc + R14 + Rp Rb = RB1.RB2 Rc = R7 Pc = (R5+D2+D1)(D16-1D16-2+D6)(R5+D3+D16-1D16-2) Pour la rupture de la sous-chaîne A, on n obtient que des coupes d ordre 1 Pour la rupture de la sous-chaîne B, on n obtient que des coupes d ordre 2 Pour la rupture de la sous-chaîne C, on a une coupe d ordre 1 Pour la perte des couples, on obtient : Pc = D6R5 + R5D16-1D D1D16-1D D2D16-1D D1D3D6 + D2D3D6 Calcul des probabilités Retour 05/01/05 DGII - LSIS Jean-Marc Mercantini 25

26 CALCUL DES PROBABILITES Rappel : Expression de la fiabilité (probabilité qu une entité E soit non défaillante sur l intervalle [0, t]) R(t) = exp(- t) Expression de la défiabilité (probabilité qu une entité E soit défaillante sur l intervalle [0, t]) D(t) = 1 exp(- t) Hypothèses de calcul : H1 - Nous supposerons que les événements sont indépendants : P(A et B) = P(A) x P(B) H2 Les valeurs numériques des probabilités des événements de base sont suffisamment faibles pour que : P(A ou B) = P(A) + P(B) H3 Les valeurs des t étant petites devant 1, nous appliquerons l approximation : 1 exp(- t) # t Retour 05/01/05 DGII - LSIS Jean-Marc Mercantini 26

27 CALCUL DES PROBABILITES P(Ra) = P(Raxe) + P(Dc) + P(R14) + P(Rp) P(Ra) = ( x x ) x 100 P(Ra) = 3, P(Rb) = P(RB1) x P(RB2) P(RB1) = P(Rat1) + P(Rpc1) + P(Rt1) + P(Rca1) + P(Rpf1) + P(Raxe1) + P(Dca1) + P(Rp1) P(RB1) = (1, , ) x 100 P(RB1) = 1, x 100 P(RB1) = 1, P(Rb) = 1, P(Rc) = 5, x 100 P(Rc) = 5, Pc = P(D6)xP(R5) + R5D16-1D D1D16-1D D2D16-1D D1D3D6 + D2D3D6 P(Pc) = (4, , ) x 100 P(Pc) # 4, P(chute de la charge) # 4, Retour 05/01/05 DGII - LSIS Jean-Marc Mercantini 27