Vérins hydrauliques pour abatteuses, porteurs et grues forestières : Ponsse, John Deere, Komatsu et autres vus par un fabricant de vérins

Les demandes de vérins pour engins forestiers arrivent de plus en plus souvent chez Hydroforce. Les clients cherchent des vérins de grue et de tête, mais aussi des vérins de direction et de lame sur le châssis. Nous fabriquons chacun d’eux dans notre propre atelier, d’après le plan du client ou à partir des cotes relevées sur l’ancien vérin. Nous passons ici en revue les classes d’engins courantes et leurs vérins, et nous montrons ce que nous prévoyons dès la conception, avant le début de l’usinage.

Ce que porte chaque classe d’engins

Les constructeurs d’engins forestiers publient rarement les dimensions de leurs vérins, et leurs catalogues de pièces s’ouvrent chez les concessionnaires, par numéro de série. L’architecture de l’engin est en revanche publique, et elle montre quels vérins il porte.

Plages de dimensions par type de vérin

Les dimensions suivent la série ISO 3320. Les vérins hors série, nous les fabriquons d’après le plan du client ou à partir des cotes relevées sur l’ancien vérin. Le tableau indique la plage de vérins hydrauliques que nous pouvons réaliser, et non les dimensions des vérins d’un engin précis.

D’après les données publiées, les grues forestières travaillent entre 185 et 270 bar, et les têtes d’abatteuse sont données jusqu’à 350 bar.

Vérins de grue

Le vérin de levage se trouve sous la flèche principale, du côté où la tête manipule le fût, et un tronc ou la tête elle-même peut le heurter à cet endroit. Sur l’Epsilon M120Z, le vérin d’extension et les flexibles passent à l’intérieur de la flèche. Sur une grue ouverte, le tube reçoit des coups et la tige se raye, et nous en tenons compte dès la conception.

Quand la flèche pivote, elle charge aussi le vérin latéralement et use le guide de tige d’un seul côté. Sur les longues courses, nous allongeons le guide et ajoutons un manchon de limitation de course, afin que le piston et le guide restent assez éloignés à pleine sortie. Les vérins d’extension sont les plus fins de la grue. Avec un alésage de 50 mm et une course de 2500 mm, la rectitude de la tige limite la charge qu’un tel vérin peut porter.

Vérins de tête d’abatteuse

Une tête referme ses couteaux autour du fût et plaque les rouleaux d’alimentation contre l’écorce de nombreuses fois pour chaque arbre. Des vérins commandent les couteaux mobiles et les bras d’alimentation. Une grande tête absorbe 320-360 l/min. Les couteaux d’ébranchage encaissent de fortes charges, c’est pourquoi leurs articulations tournent dans des bagues munies de graisseurs.

À chaque fermeture des couteaux, un pic de pression frappe le vérin. Nous montons un joint tampon en amont du joint de tige et une rotule lisse dans l’œil de tige, pour que le vérin ne fléchisse pas quand le châssis de la tête se déforme sous charge.

Vérins de châssis

Les vérins de direction articulent le châssis, et les vérins de lame lèvent et abaissent la lame. Sur certaines abatteuses, des vérins à commande proportionnelle font osciller le châssis à l’articulation. Beaucoup de porteurs ont aussi des vérins pour l’amortissement et la mise à niveau de la cabine.

Ces vérins sont placés bas, là où volent la boue et les pierres. La charge sur un vérin de direction s’inverse à chaque virage. Les vérins de mise à niveau et d’oscillation passent le plus clair de leur temps à faire de courtes courses autour d’une même position : la tige s’use donc sur une bande étroite.

Six solutions que nous intégrons aux vérins forestiers

Les solutions ci-dessous sont devenues la norme, aussi bien dans notre atelier que dans la profession. Une version spéciale pour un engin donné, nous la fabriquons à la demande du client.

1. Racleurs et soufflets de tige

L’écorce, la résine, la sciure et la glace arrivent toutes jusqu’au racleur, et un nettoyeur haute pression enfonce le gravier fin dans sa lèvre. Un racleur emboîtable courant laisse un petit jeu au niveau du logement : la boue s’y accumule et y gèle. Nous préférons donc un racleur dont la lèvre extérieure recouvre le logement, ou un racleur à armature métallique pressé dans le fouloir.

Tous les racleurs ne savent pas briser la glace. Beaucoup de racleurs en polyuréthane fonctionnent sous 0 °C, mais ne sont pas conçus pour décoller la glace de la tige. Si l’engin passe l’hiver dehors la nuit, nous équipons ses vérins d’un racleur conçu pour couper la glace. Avant la peinture, nous masquons la tige, le racleur, les orifices et les graisseurs.

Sur les vérins de levage et d’extension dont la tige reste longtemps exposée, nous proposons un soufflet de protection. La poussière, l’écorce et les coups de branches atteignent alors le soufflet plutôt que la tige chromée. Le matériau du soufflet reste souple par grand froid. Des colliers le fixent au niveau du fouloir et de l’œil de tige, et la condensation s’évacue par un trou de drainage ou un évent.

2. Bagues, œils et articulations

La charge latérale raye le guide de tige, et les particules d’usure détruisent les joints plus vite que la saleté extérieure. Nous utilisons des bagues de guidage chargées de bronze sur le piston et dans le fouloir.

Les plans de vérins forestiers prescrivent des rotules lisses de GE 35 ES à GE 60 ES dans les œils. Le sable se tasse dans les rainures de graissage et use le bronze, puis l’axe commence à rayer l’œil. Dès qu’il y a du jeu, chaque inversion de charge devient un choc. Quand une articulation est difficile à atteindre avec une pompe à graisse, nous proposons une rotule étanche des deux côtés.

Les tiges à tête plate ou à œil, nous les forgeons d’une seule pièce, sans soudure ni filetage entre la tige et la tête. Une telle tige est présentée dans notre article sur un vérin 350 bar à tige forgée monobloc.

3. Joints et fluides

Certains constructeurs d’engins imposent un kit de joints qui ne doit pas être remplacé. Nous usinons alors les gorges du piston et du fouloir selon ce kit et concevons le reste du vérin autour. En service, les joints de rechange du même kit se montent directement.

Le polyuréthane polyéther tient jusqu’à -40 °C, les qualités polyester jusqu’à -30 °C. Le FKM, en tant que matériau, supporte une chaleur allant jusqu’à +200 °C mais perd son élasticité sous -20 °C. De nombreux engins forestiers fonctionnent avec un ester synthétique biodégradable, et dans l’ester, le même matériau de joint a des limites plus basses que dans l’huile minérale. Le polyuréthane polyester est le plus sensible. Pour les circuits à l’ester, nous choisissons le polyuréthane polyéther ou le FKM et demandons au client la qualité exacte de l’huile.

4. Travail intensif

Un vérin forestier travaille dehors toute sa vie, et les branches et les pierres le rayent. Une couche mince commence à rouiller dès la première rayure profonde. Les plans de vérins forestiers demandent un système primaire et couche de finition de 80 à 150 microns et plus au total, et certains exigent une peinture bicomposant tenant 500 heures au brouillard salin. Nous appliquons des revêtements à film épais et contrôlons l’épaisseur de film sec à la jauge sur les tubes finis. La façon dont nous trempons et chromons les tiges est décrite dans notre article sur les tiges de piston.

Nous gravons le numéro de série avant la peinture, pour qu’il reste lisible sous la couche.

5. Amortissement et pics de pression

Les circuits de grue et de tête de ces engins transportent un débit élevé : les grandes têtes absorbent 320-360 l/min. À ce débit, le piston arrive en fin de course à grande vitesse et heurte violemment le fond de vérin, et à travers lui la structure de la grue. Nous montons donc un amortissement de fin de course : en fin de course, un plongeur entre dans un alésage du fond de vérin et refoule l’huile restante à travers un étranglement. Le plan précise s’il agit à la rentrée, à la sortie ou dans les deux sens. Nous dimensionnons l’étranglement d’après le débit indiqué par le client.

Le joint tampon encaisse les pics. Il doit laisser passer un mince film d’huile vers le joint de tige, sinon la pression reste piégée entre les deux joints et la tige se met à coller et à glisser par saccades. Nous serrons le piston au couple prescrit et le bloquons, pour que les vibrations ne le desserrent pas.

6. Froid et chaleur

Par grand froid, l’huile s’épaissit beaucoup, et les actionneurs de tête deviennent lents et saccadés. L’huile qui reste dans les longues conduites est celle qui reste froide le plus longtemps. Komatsu équipe le 845 d’un réchauffeur diesel pour l’huile hydraulique. Malgré cela, les premières courses d’un matin de gel se font sur une huile épaisse sous haute pression, alors que les joints sont encore raidis par le froid.

La température ambiante la plus basse dans les plans forestiers que nous recevons est de -40 °C. Nous choisissons le matériau des joints selon la plage de température de chaque plan, plutôt qu’un seul matériau pour tous les vérins. En été, le risque est la surchauffe, et c’est sur un circuit de tête alimenté en ester que nous passons au FKM.

Marquage et documents

Notre acier est livré avec des certificats EN 10204 3.1. Le numéro de série gravé relie chaque vérin à ces documents. À la demande du client, nous fournissons des informations sur l’avancement de la fabrication.

Ce qu’il faut nous envoyer

• le plan, ou l’ancien vérin pour que nous en relevions les cotes ;
• la marque, le modèle de l’engin et la position de montage du vérin (levage de grue, direction, inclinaison de tête) ;
• la pression de service et le débit d’huile de cette fonction ;
• le kit de joints, s’il est imposé ;
• le type d’huile : minérale ou ester biodégradable ;
• la plage de température ambiante ;
• le système de peinture, la couleur et le marquage ;
• la quantité par type.

Les solutions décrites ci-dessus font partie de notre conception standard. Nous fabriquons des versions spéciales sur demande.

Envoyez votre demande à office@hydroforce.ee ou utilisez la page de contact.