besoin d'un mécanicien pour comprendre les forces résultantes

[michel dhieux]

bonsoir
j'ai devant moi un éclaté d'un ensemble pompe et moteur hydraulique d'un très grand groupe industriel , et hydraulique .
tout d'abord , c'est un ensemble pompe/moteur qui équipent de très nombreuses tondeuses auto-portées , et il n'y a aucun aucun probleme de fonctionnement , évidement .
mais j'ai beaucoup de mal à comprendre comment les forces des pistons du moteur (celui de droite ) font pour transmettre le mouvement alternatif en rotatif , autrement dit comment les forces résultantes d'entrainements agissent pour cette transformation de mouvement.
je vous présente cet éclaté : (c'est en anglais mais je pense que l'on comprend facilement )
fonctionnement général de cet ensemble , une pompe de gavage sur la gauche , puis un rotor avec comme piston des billes , qui circulent sur un chemin qui se trouve dans le stator , ce dernier permet la variation de debit , donc de la course des billes . il y a des clapets qui assurent une basse pression sur les canalisations de retour (c'est un circuit hydrostatique donc fermé ) puis des valves d’accélérations qui permettent une progressivité de marche dans les mouvements d'inversion de sens (le stator pompe peut inverser le sens du debit marche AR )
puis il y a le moteur , les pistons/billes sont plus gros c'est juste pour établir en sortie une vitesse inférieure à celle de l'entrée pompe .
MAIS voila l'endroit ou j'ai du mal à comprendre comment ce fait la translation/ transformation du mouvement linéaire en rotatif en sortie de ce moteur (cylindré fixe ).
cordialement
ps ; si je compare avec un moteur à palettes , ou à pistons axiaux c'est facile ; ici !!!
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[Tifoc]

Bonsoir,
Le stator est ellipsoïdal. L'effort normal au contact bille stator n'est donc pas dirigé selon l'axe du cylindre.
C'est une came radiale au même titre que celles à lobes des moteurs hyrauliques radiaux plus "classiques". Celui-ci ne doit pas tourner bien vite...
Cordialement,

[cardan]

Bonjour,

Certains pistons sont alimentés en pression et ont tendance à vouloir sortir suivant leur axe respectif, d'autres sont en phase échappement et donc sont entrain de rentrer. Ceux qui sortent subissent la poussée du fluide par en dessous mais surtout l'effort de la came au dessus, cette came n'est pas circulaire et donc l'effort qui s'exerce sur le dessus du piston n'est pas porté par l'axe du piston.Conséquence une composante tangentielle qui modulo le rayon généré un moment, une composante normale qui contre la pression. Cordialement

[mécano41]

Bonjour à tous,

Lorsque les pistons ne sont pas sur l'axe horizontal du dessin, l'excentration du rotor par rapport au stator fait que le point de contact est décalé et de ce fait la force appliquée sur la bille et la réaction du stator ne sont plus alignées ; de ce fait, il y a une résultante tangentielle qui produit le couple moteur. Le stator peut avoir une forme cylindrique (comme sur ton dessin), cela fonctionnera. Il doit exister d'autres formes de stator afin d'augmenter le désalignement des forces évoqué plus haut et produire ainsi un couple supérieur. Lorsque les pistons sont aux environs de l'axe horizontal, ils ne sont pas alimentés puisque l'effort tangentiel serait nul.

En fait cela fonctionne comme dans ton dessin du message #1 (mais inversé) de :

http://forums.futura-sciences.com/te...-variable.html

Dès que j'ai un moment, je regarde si je peux faire une application EXCEL comme dans le message #96 du sujet ci-dessus (en beaucoup plus simple...juste le calcul de couple ).

Cordialement

[A voir en vidéo sur Futura]

[Sanglo]

Bonjour Michel,

Simple question de curiosité, j'aimerais savoir quelle est la fonction de cet ensemble sur une tondeuse autoportée.
Transmission hydrostatique ?

Cordialement.

[michel dhieux]

bonjour
merci à tout les deux de vos réponses .
ces genres de transmission , ont une puissance de 15 KW et ont un régime de 3600 tr/min pour la pompe et 2000 environ pour le moteur . et derrière il y a des réducteurs engrenages .
là ou j'ai le problème c'est que si ont met à plat l'excentrique (la pente et la montée ) du moteur la pente et très faible et 207 bars maxi quand même . et cela tourne a 2000 tr/min !!!
j'ai un peu de renseignement sur ces transmissions :

http://www.eaton.com/Eaton/ProductsS...ons/PCT_261208

cordialement

[hydrochristian]

Bonjour à tous

j'ai essayé de représenter à ma façon l'action des forces résultantes?????

Mécano41 on est impatient de découvrir ton application EXCEl
pour connaitre l'évolution des forces en fonction de l'angle de rotation.

MERCI par avance

[michel dhieux]

Lorsque les pistons ne sont pas sur l'axe horizontal du dessin, l'excentration du rotor par rapport au stator fait que le point de contact est décalé et de ce fait la force appliquée sur la bille et la réaction du stator ne sont plus alignées ; de ce fait, il y a une résultante tangentielle qui produit le couple moteur. Le stator peut avoir une forme cylindrique (comme sur ton dessin), cela fonctionnera. Il doit exister d'autres formes de stator afin d'augmenter le désalignement des forces évoqué plus haut et produire ainsi un couple supérieur. Lorsque les pistons sont aux environs de l'axe horizontal, ils ne sont pas alimentés puisque l'effort tangentiel serait nul.

Dès que j'ai un moment, je regarde si je peux faire une application EXCEL comme dans le message #96 du sujet ci-dessus (en beaucoup plus simple...juste le calcul de couple ).

Cordialement

bonsoir
je préfère de loin mon dessin (voir fichier) mais celui qui est apparu après ton intervention et je n’oublie pas non plus les dessins de simplemind , ainsi que les discutions de chatelot et polo .

seulement , ce système de pompe / moteur cylindrée variable n'est pas simple , de plus il faut un verrouillage une fois la cylindrée obtenu , j'ai donc presque tout changé , je passe maintenant à beaucoup plus simple , et je fais effectivement l'inverse , j'ai un rotor à trois pistons radiaux à 120 degrés , mais on peut avoir trois étages superposés............ chaque pistons s'appuient sur l 'intérieur de la cage d'un roulement , un roulement par étage , quand au stator il est comme la pompe eaton présenté sauf qu'il y a un plus ......
seul impératif supprimer les distributions du rotor par glace
mon but :
obtenir une pompe / moteur simple , faible prix de revient , capable d'une pression de 200 bars , mais d'un debit de 500 cc maxi 1 étage à 1500cc maxi 3 étages .
on pourra en reparler .
cordialement

[michel dhieux]

Bonjour Michel,

Simple question de curiosité, j'aimerais savoir quelle est la fonction de cet ensemble sur une tondeuse autoportée.
Transmission hydrostatique ?

Cordialement.

bonsoir
ces pompes et moteurs peuvent servir pour l’avancement de toute sorte de tondeuses ,et petits véhicules , car elles sont complète il y a même une hélice sur l'arbre d'entrainement de la pompe pour son refroidissement , et comme la pompe est entourée d’ailettes .... et on peut aussi avoir que la pompe seule , mais avec une sorte de pont hydraulique avec deux moteurs inclus .
il y a aussi un modèle avec deux pompes et deux moteurs , c'est pour les engins qui ont des roues folles sur l'avant , cela permet de faire un demi-tour sur place .
http://eatonsite.com/HydPLL/pdfs/E-TRLD-MC001-E.pdf
http://eatonsite.com/HydPLL/pdfs/E-TRLD-MC002-E.pdf.
et enfin sur des gros canons d’arrosages ils sont équipés de ce type de pompe entrainé par une turbine monté en dérivation de la pression d’arrosage ,elle actionne un vérin et un cliquet pour le rembobinage du tuyau et du canon
.bref partout ou il y a une puissance installé de 15 kw maximum .
cordialement

[michel dhieux]

Bonjour à tous

j'ai essayé de représenter à ma façon l'action des forces résultantes?????

Mécano41 on est impatient de découvrir ton application EXCEl
pour connaitre l'évolution des forces en fonction de l'angle de rotation.

MERCI par avance

bonsoir
merci Christian pour ton dessin d'autant qu'il me fait remarquer qu'avec 5 pistons comme ton dessin de droite , le stator est équilibré , il y a deux pistons en pression contre le stator mais en pression/force opposé, donc équilibrage , le stator n'a pas tendance à bouger , il faut noter que je compte avoir trois pistons à 120 degrés aussi bien sur pompe que moteur , ainsi que la variation de cylindrée . donc ??? .
cordialement

[Sanglo]

Bonsoir Michel,

Merci pour la confirmation.
Je m'en doutais mais j'ai préféré demander pour en être sûr.
J'ai ce matériel (pas la même marque) sur une autoportée avec un moteur B&S de 15 cv, ça fait quelques années qu'elle tourne et aucun problème jusqu'à ce jour.

A++
Sanglo

[mécano41]

Bonjour à tous,

Voici une application pour le moteur à 5 pistons. Evidemment cela reste théorique car on ne tient pas compte des frottements divers, pertes de charge variables au début et à la fin de l'alimentation, contre-pression à l'échappement et autres finesses hydrauliciennes ... que je ne connais pas car ce n'est pas mon métier

Je ne vois pas bien l'équilibrage des forces dont parle Michel ... Le moteur tourne parce que les forces ne sont pas en équilibre ... le principe étant que l'on applique une force sur un bras de levier (excentration).

Pour un système à trois pistons, le résultat (en plus d'un couple inférieur mais c'est une question de pression) sera une ondulation plus importante (voir graphique sur feuille Calculs). Dans le moteur à 5 pistons, il y a toujours 2 ou 3 pistons qui travaillent ; dans un moteur à 3 pistons, il n'y en aura qu'un seul. Si nécessaire, je ferai l'application de cette version...

Cordialement

[mécano41]

Pour un système à trois pistons, le résultat (en plus d'un couple inférieur mais c'est une question de pression) sera une ondulation plus importante (voir graphique sur feuille Calculs). Dans le moteur à 5 pistons, il y a toujours 2 ou 3 pistons qui travaillent ; dans un moteur à 3 pistons, il n'y en aura qu'un seul...

Je corrige : il peut y en avoir deux si l'angle "d'ouverture de l'alimentation" est > 120°.

Ci-joint l'appli 3 pistons...

Cordialement

[michel dhieux]

Je ne vois pas bien l'équilibrage des forces dont parle Michel ... Le moteur tourne parce que les forces ne sont pas en équilibre ... le principe étant que l'on applique une force sur un bras de levier (excentration).

Pour un système à trois pistons, le résultat (en plus d'un couple inférieur mais c'est une question de pression) sera une ondulation plus importante (voir graphique sur feuille Calculs). Dans le moteur à 5 pistons, il y a toujours 2 ou 3 pistons qui travaillent ; dans un moteur à 3 pistons, il n'y en aura qu'un seul. Si nécessaire, je ferai l'application de cette version...

bonjour
et merci pour tout tes calculs ,( mais j'airais besoin d'un peu de temps pour tout assimiler )
pour comprendre ce que j'ai dis il faut se reporter au dessin de droite de hydrochristian ,(merci Christian ) et très important sur ce dessin le stator est mobile donc cylindrée variable , le stator peut être maintenu manuellement par des leviers externes à la pompe , et j'ai le souvenir de mettre des sortes de pastilles de freinage et ressorts sur des leviers de pompe car vibration importante .(les premières machines à vendanger avec pompe TA19-19 Vickers)
variation de cylindrée :
toujours sur le même dessin , le stator est articulé sur l'axe dans haut tandis que celui du bas fait déplacer le stator à droite ou vers la gauche . il est représenté a fond vers la droite donc cylindrée maxi , si l'axe du bas est vertical par rapport à celui du haut il est en cylindrée mini .
mon probleme (bien que peut être simple à corriger ) , c'est que sur le dessin les deux billes à 10 heures et à 2 heures environ ( pour la compréhension les autres sont à 5 h , 7 h et 12 h ) sont en appuient avec force sur le stator , et comme il y a la même pression et surface des deux billes , il y a équilibrage des forces donc le stator ne peut pas varier de position (d’où mon écrit du début du sujet de verrouillage ) , donc avec 3 pistons on a un appuie d'un coté seulement .....et déséquilibre forcement et peut être un appuie néfaste sur le stator , et avec la vitesse de rotation = vibration .
il n'y a que les pompes qui ont une commande de cylindrée variable par servocommande qui ne vibre pas ( l'huile absorbe ), on a donc intérêt à faire le maximum pour éviter cet inconvénient majeur ..... on peut par exemple plutôt que de faire un stator du type pendulaire comme le dessin faire une variation par glissières parallèles . l'appui avec ces dernières va être moins important et moins néfaste à 10 h , 2 h et même à 5 h et 7 h
si non compréhension on fera un dessin , mais je peut déjà montrer un ancien petit secret de 2006 .
pour le premier fichier , A = pistons (3) et en appuie sur la cage intérieure d'un roulement D .
F= stator , H et G = glissières , J = vis de fixation sur embase . S = c'est un élastomère qui intervient dans la puissance constante de cette pompe , Q x P = P constant .
2 iéme fichier, le rotor "ouvert " aspiration basse et refoulement haut latéral et circulaire pour équilibrage des forces = le rotor est libre sans contrainte de pression .(sauf des pistons ) .
noter les dimensions en mm .
cordialement

ps : C = rotor

[hydrochristian]

Bonjour Mecano41

Un grand MERCI pour ton travail de qualité ainsi que pour le temps que tu consacre pour le réaliser.

Christian

[mécano41]

...pour comprendre ce que j'ai dis il faut se reporter au dessin de droite de hydrochristian ,(merci Christian ) et très important sur ce dessin le stator est mobile donc cylindrée variable ...

Je ne pouvais pas comprendre car je n'avais pas saisi que le stator du moteur pouvait osciller ; maintenant je vois de quoi tu voulais parler

Cordialement

[michel dhieux]

. Il doit exister d'autres formes de stator afin d'augmenter le désalignement des forces évoqué plus haut et produire ainsi un couple supérieur.

bonsoir à tous .
encore merci pour ton application EXCEL
pour répondre à cette interrogation ;
oui cela existe mais notamment sur les moteurs à pistons radiaux mais l'inverse (les pistons sont a l’extérieur et ils poussent vers le centre) et en plus certains ont les chemises oscillantes , ce qui donne plus d'angle , j'ai gardé en souvenir un de tes plans , qui peut être apparenté aux moteur pistons radiaux et chemises oscillantes .....
cordialement

[michel dhieux]

Pour un système à trois pistons, le résultat (en plus d'un couple inférieur mais c'est une question de pression) sera une ondulation plus importante (voir graphique sur feuille Calculs).

bonsoir
pour calculer un couple on tient compte de la cylindrée par tour et de la pression , donc à cylindrée égale et à pression égale le couple est identique , et je dirais même que le rendement est meilleur pour le trois pistons car moins de frottement . par contre il est peut être plus "vibratoire" de par son fonctionnement cyclique ,tu a corrigé en disant qu'il y a deux pistons qui travaillent , mais il y a un moment ou il y en a qu'un qui travaille , quand le précédent d'un ,fini sa phase moteur (phase qui dure 180 ° ) et ce seul devra parcourir encore 60 ° pour être aider par son suivant , en fait il y en a deux en moteur , que pendant 60 ° .
ceci dit je ne suis pas inquiet , car en moteur ce sera des 6 ou des 9 pistons et de toute façon plus tard .
pour janvier prochain si tout va bien c'est une amélioré de mes derniers schémas montrés . donc une pompe , 3 pistons diametre 4 mm, course 5 mm , debit maxi 550 cc/min , vitesse d'entrainement 3000tr/min , elle alimentera un sécateur de taille hydraulique , (force de fermeture lame 450 daN à 180 bars ) et un accumulateur (en fait un vérin qui en entrée de tige comprime un tube élastomère ) et ce dernier déplacera le stator (déplacement réduit ) pour diminuer le debit au fur et à mesure que la pression montera , d’où la puissance absorbée constante , moins de 40 w (24 v ) . puissance réglable .
mon seul souci actuel , c'est que l’accu une fois chargé à 180 bars , le moteur électrique entraineur s’arrête puis repart une fois l'accu à 80 bars , j'ai donc quelques 8000 allumages jour , je ne crains pas pour le moteur , mais pour les pistons si ceux-ci ne sont pas en appuie , et j’hésite de mettre des ressorts , je préfère une pression hydraulique de maintien , pression que je n'ai pas , puisque il y a des clapets de refoulement .
donc voila .
ma recherche actuelle , un réservoir pressurisé , pour maintenir de par les clapets admissions les pistons en appuient sur la face intérieure du roulement, rotor arrêté . (une sorte de pression de gavage aussi )

un grand merci à Christian (hydrochristian ) qui m'aide beaucoup .

cordialement

[hydrochristian]

Bonjour

Salut Michel il y a un truc qui me chiffonne que je ne comprends pas dans le système de pressurisation (Gavage).
Si le drain et l’aspiration communique dans le réservoir pressurisé cette pression s’équilibrera sur les deux faces des pistons
(voir moins à l’aspiration en fonction de la perte de charge dans les clapets).
Ils seront donc soumis à la même pression et la force résultante sera nulle pour maintenir les pistons en contact avec le stator .

La force nécessaire pour maintenir les pistons en contact avec le stator est liée à la loi d’accélération des pistons et à leur masse.

[michel dhieux]

ma recherche actuelle , un réservoir pressurisé , pour maintenir de par les clapets admissions les pistons en appuient sur la face intérieure du roulement, rotor arrêté . (une sorte de pression de gavage aussi )

bonjour
j'aurai du dire , un réservoir pressurisé en plus du classique .
je fais un schéma en couleur ce soir ,car jusque là je manie la truelle .
bonne journée

[Sanglo]

Bonjour Michel,

je fais un schéma en couleur ce soir ,car jusque là je manie la truelle .

Donc même dans la journée tu es hydraulique ... à l'huile de coude
Et vu la truelle, on ne peut même pas dire "laisse béton"

C'était l'intermède humoristique dans une discussion on ne peut plus sérieuse ... sieste

A++

[michel dhieux]

La force nécessaire pour maintenir les pistons en contact avec le stator est liée à la loi d’accélération des pistons et à leur masse.

bonsoir
oui , mais dans mon cas ,au moment ou la pompe s’arrête elle est (du moins il faudrait quelle soit ) à 180 bars , donc pistons partiellement rentrés (en petite cylindrée ) puis l’accu se vide , et à 80 bars la pompe redémarre , le stator est alors en position cylindrée maxi , alors que les pistons sont restés dans la même position , il y aura donc "claquage" des pistons sur le roulement rotor ......
j'ai , il me semble un impératif, faire en sorte que quelque soit la position du rotor , les pistons ne décollent pas (ou très peu )du roulement/stator ..........

le schéma fait rapidement avec des crayons de couleurs
peut être pas simple de le comprendre , mais moi je comprend , donc je peut expliquer . de toute façon pas sur qu'au final il sera comme cela .
merci
cordialement

[hydrochristian]

Salut Michel

Astucieux d’utiliser l’arrière du piston accumulateur comme « pompe » pour en quelque sorte vidanger le débit des drains du réservoir secondaire (non pressurisé) vers le réservoir principal (pressurisé).
Je me pose encore la question comment sera réalisé la première pressurisation.
Ou encore après une période d’arrêt prolongée la pression risque peut être de s’équilibrer par les fuites internes, entre les deux réservoirs ?

[hydrochristian]

Re bonjour

En essayant d’exploiter le fichier de Mécano41
Il se peut que la seule force centrifuge soit suffisante pour maintenir plaqué les pistons contre le stator pendant le fonctionnement de la pompe.

A contrôler!

[michel dhieux]

En essayant d’exploiter le fichier de Mécano41
Il se peut que la seule force centrifuge soit suffisante pour maintenir plaqué les pistons contre le stator pendant le fonctionnement de la pompe.

bonjour
je suis d'accord "pendant le fonctionnement de la pompe" mais comme j'ai dis plus haut :

"au moment ou la pompe s’arrête elle est (du moins il faudrait quelle soit ) à 180 bars , donc pistons partiellement rentrés (en petite cylindrée ) puis l’accu se vide , et à 80 bars la pompe redémarre , le stator est alors en position cylindrée maxi , alors que les pistons sont restés dans la même position , il y aura donc "claquage" des pistons sur le roulement rotor à chaque démarrage" .
il y a peut être plusieurs solutions à mon avis :
1/ pressuriser avec de l'air le réservoir (bleu ) style pompe à vélo avec de l'air et un bouchon pressurisé pour étanchéité , l'huile ira en passant les deux clapets , directement vers le réservoir muni d'une toile caoutchouc (le vert ) qui sert de mini accu BP
2/ la mini pompe de gavage , une 0.25 cc entre rotor et moteur électrique , de toute façon si il y a extension de ce type de pompe il faudra obligatoirement passer par là .
3/ monter une glace de distribution sur uniquement l'aspiration (comme les pompes Leduc ) , mais j'ai le souvenir d'une avec 4 circuits indépendants c'est une galère pour purger , mais cela n’arrangera pas le claquage des pistons .
cordialement