Question mécanique tractopelle

[Rommm]

Bonjour à tous,

étant face à un problème assez "épineux" (en tous cas pour moi), je viens ici demander de l' aide......

Possédant un vieux tractopelle JCB, je trouve que ce dernier démarre un peu trop brutalement lorsqu' on enclenche la marche avant ou arrière.

Ce tractopelle est muni d' un convertisseur de couple, d' un inverseur de marche commandé hydrauliquement, le tout couplé à une boite à vitesses mécanique classique, à 4 rapports.

Une vanne contrôle la direction (av ou ar), et une autre vanne, appelée "vanne de modulation", est censée apporter un fonctionnement souple, sans à coups.
Sauf qu' elle ne fait pas très bien son travail selon moi.......

J' ai donc démonté cette fameuse vanne, et trouvé un ressort cassé à l' intérieur.......j' ai remplacé le ressort par un similaire = quasiment aucune différence.....ressort plus dur = pas mieux.......

Je SAIS qu'il est possible d' obtenir un démarrage "en douceur", car si je manipule le levier de commande AV/AR TRÈS progressivement, j' arrive à démarrer sans à coup.......reste à savoir comment obtenir cela de manière "automatique".......

Ci joint quelques croquis, et la description du fonctionnement de la dite vanne, qui provient du manuel d' atelier JCB......je comprends en partie le fonctionnement, mais quelque chose m' échappe, car je n' arrive pas à obtenir le résultat escompté......

le fameux ressort cassé, n°4 sur le schéma

20220603_135727.jpg

schéma de la vanne en elle même
Capture d’écran (295).png

le schéma qui illustre le fonctionnement
Capture d’écran (294).png

Et enfin, la traduction venant du manuel d' atelier:

La vanne modulatrice assure un engagement d'embrayage en douceur en permettant à une quantité d'huile augmentant progressivement de passer de la soupape de direction à l'embrayage. Chaque fois que la vanne de direction est actionnée, l'huile passe à la base de la vanne navette 22B. La différence de pression à travers la vanne, créée par un perçage restricteur, provoque l'arrêt de la vanne à la ligne d'embrayage. L'huile « fuit » à travers le perçage restricteur déplaçant le piston de l'accumulateur 22A contre le ressort jusqu'à ce que la pression soit équilibrée à travers la vanne navette. À ce stade, la vanne navette est ouverte vers la ligne d'embrayage par son propre ressort d'actionnement.

Voilà, je comprends en partie le principe de fonctionnement, mais quelque chose m' échappe......

La question est donc: sur quels éléments "jouer", quelles modifications effectuer pour obtenir un démarrage plus doux et progressif ?

Si quelqu'un m' aide à trouver la solution, je lui tire mon chapeau d' avance !
-----

[Forhorse]

Est-ce que la vanne modulatrice ne serait pas usée ?
J'ai connu ça sur des tiroirs de compensation de pompes load-sensing. Visuellement tout est bon, mais le jeu entre le tiroir et son alésage était trop important et la fuite résultante perturbait complètement le fonctionnement de la vanne.

Si le changement de sens devient de plus en plus brutal au fur que l'huile chauffe, c'est une piste à suivre.

[titijoy3]

les joints toriques sont peut être fatigués ?

[titijoy3]

avec quelques références tracto et vanne ce serait plus facile j'imagine..

[A voir en vidéo sur Futura]

[titijoy3]

https://www.ebay.com/itm/163958864269

je ne sais si ça correspond, n'ayant pas la référence mais il existe des kits réparation

un autre :

https://www.sinoreach.cn/product/z00...0kn-spare-part

[Rommm]

Pour Forhorse: Et bien en fait, il y'a un peu de ça.......à froid, dés que je viens de démarrer, le "départ" est assez souple, mais dés que l' engin a tourné 10 minutes, ça devient plus brusque.....Et j' ai l' impression qu'avec la chaleur qu'il fait en ce moment, ça n' arrange rien......

De l'usure, évidemment il y'en a, sur un engin de 50 ans......

Toutefois, dans la mesure où j' arrive à obtenir un démarrage souple "manuellement", je me dis qu' il doit y avoir un moyen de rendre cette vanne plus progressive ?
En tous cas cette piste semble plausible.....j' ai bien envie d'essayer un huile plus visqueuse, ce qui devrait "combler les jeux".......d' origine c'est une huile monograde en 10W, je tenterais bien de la 15W40, un peu plus épaisse, et qui en théorie tient un peu mieux à la chaleur.......à voir.......


En ce qui concerne les pièces de rechange: rien de disponible concernant cette valve, sur cette machine......on trouve encore pas mal de pièces pour le JCB 3CX, le modèle juste après le mien. Pour info mon tracto est un JCB 3C2, il y' a eu ensuite le 3C3, quasi identique, et enfin le 3CX, plus moderne......

[JeanYves56]

Bsr ,

IL aurait ete bon de vérifier le tiroir ( le Ø et l'etat de surface ) par rapport à l'alésage
et si ces pièces ne sont pas trop usées remplacer les joints

Et puis il est peut etre possible de trouver des pièces en casse (tracto pièces etc ...?

[Rommm]

Bsr ,

IL aurait ete bon de vérifier le tiroir ( le Ø et l'etat de surface ) par rapport à l'alésage
et si ces pièces ne sont pas trop usées remplacer les joints

L' alésage en lui même n'est pas particulièrement usé, les 2 pistons sont légèrement marqués, mais rien de bien méchant visuellement parlant.......lorsqu' on les mets en place, on ne sent pas un jeu vraiment "excessif".....ça coulisse librement, mais il n' y a pas plus de 3 ou 4/10 ème de jeu......il n' y a pas de joints au niveau des pistons, l' étanchéité se fait métal sur métal, comme dans un distributeur hydraulique......

Avez vous saisi le fonctionnement de cette vanne, et pensez vous qu' un peu de jeu puisse à ce point perturber son fonctionnement ?

[JeanYves56]

Je suis desolé mais 3 ou 4/10 e de jeu dans un distributeur c'est énorme ! ,
surtout que vous n'avez aucun joint ...

[titijoy3]

il y à quand même bien des joints sur la première photo..

[titijoy3]

au temps pour moi, ils sont sur les bouchons

[titijoy3]

cela dit, le système devait fonctionner puis que le ressort a cassé,

il faudrait peut être un ressort d'origine ?

[Forhorse]

Le jeu d'un tiroir de distributeur hydraulique est infime, sur du matériel neuf la moindre poussière suffit à le bloquer...

[titijoy3]

Le jeu d'un tiroir de distributeur hydraulique est infime, sur du matériel neuf la moindre poussière suffit à le bloquer...

sans doute mais le jeu annoncé de 3 ou 4 10emes a t'il été mesuré au pied à coulisse ?

[souag]

Bonjour, le schéma de la vanne de modulation n’est pas terrible, ça pourrait être plus précis. L’ouverture du tiroir de direction descend plus bas pour pouvoir diriger l’huile vers le "tiroir marche avant 22B", lorsqu’il est en position basse.
Et surtout, un conduit restreint entre le centre et l’arrière de chaque tiroir 22B n’apparaît pas clairement.

Pour ce qui est du fonctionnement, l’huile arrive au centre d’un des tiroirs 22B (selon le sens demandé) et commence par le déplacer contre son ressort pour bloquer l’envoie d’huile au converter. Le déplacement vers la gauche est dû au conduit restreint qui, dans un premier temps, freine la circulation d’huile et crée un déséquilibre de pression. L’huile continue de s’écouler par le conduit restreint et pousse sur le "piston accumulateur 22A" jusqu’à l’équilibre des pressions. A ce moment, sous l’effet de son ressort, le tiroir 22B commence à revenir vers la droite et libère l’huile vers le converter.

Comme déjà expliqué, l’usure pourrait être la cause du problème. Une dégradation de la souplesse après une courte utilisation pourrait signifier que dans un premier temps le ressort du piston accumulateur 22A joue son rôle d’amortisseur mais après quelques minutes sous pression l’huile passe derrière le piston, se retrouve côté ressort, et bloque le mouvement du piston.

Je pense que tu as vérifié le déplacement libre des tiroirs 22B, s’ils sont bloqués à droite il n’y a plus de régulation. Et l’état des conduits restreints.
Pour le ressort cassé, en le remplaçant par un plus dur tu réduis le temps d’équilibre des pressions donc le fonctionnement devient plus brusque. En le remplaçant par un plus souple tu augmentes le temps d’équilibre, ce qui devrait plutôt assouplir. Trop souple ne doit pas être bon non plus mais tu peux voir si ça améliore, en plus d’une huile plus visqueuse.

[souag]

…tu réduis le temps d’équilibrage des pressions donc le fonctionnement devient plus brusque. En le remplaçant par un plus souple tu augmentes le temps d’équilibrage…

[Rommm]

Et bien merci pour toutes ces réponses, qui me permettent déjà de faire avancer le schmilblick.......

Concernant le jeu, en fait il serait plutôt de 1 ou 2/10 ème tout au plus......on arrive à peine à sentir un micro jeu au "toucher", et la mesure au pied à coulisse donne à peu près ces résultats......

Pour souag: les tiroirs 22 B coulissent tout à fait librement, d' ailleurs au tout début, avant de démonter carrément la vanne, je m' étais amusé à jouer sur la dureté de leurs ressorts (qui ne sont guère plus durs que des ressorts de stylo bille......), car on y a accès par un petite "trappe" sous la vanne, accessible avec la pièce encore en place sur l' engin.......cela ne changeant rien, je m' étais même amusé à enlever les 2 tiroirs, et les 2 ressorts, bref le conduit était vide.....bilan: aucune différence ressentie ! Je commençais à me demander si cette vanne servait à quelque chose au final........puis j' ai fini par déposer la pièce de l' engin, pour découvrir le gros ressort central cassé......au départ j' ai fabriqué un ressort le plus fidèle possible à l' origine (diamètre du fil et longueur), et il n' y avait que très peu de différence une fois la pièce réparée et remise en place !

J' ai donc raisonné par l' absurde, et je me suis dit: un ressort cassé, ça équivaut plus ou moins à un ressort qui serait beaucoup trop souple, ou trop court......je vais donc en refaire un plus dur.....
Mais là encore, quasiment pas de différence......

Maintenant, je vais tenter un ressort plus souple, avec du fil de 1,5 mm (d' origine il fait 2 mm), et des spires un peu plus espacées, on verra bien si ça donne quelque chose de concluant......

Je ne pense pas que cette vanne soit conçue pour être aussi étanche qu' un distributeur (au niveau des 2 pistons accumulateurs), car l' alésage est fait directement dans la fonte, et il n' y a pas de revêtement chromé, les pistons sont justes "polis", mais sans plus......de plus "côté ressort", entre les 2 pistons, il y' a un trou qui doit permettre je suppose d' évacuer l'huile qui serait passé "derrière" le piston.....

A suivre, je vous tiendrais informé de mes essais et des résultats.......

[souag]

Oui c’est bien ça, le trou entre les pistons évacue l’huile et effectivement, vu ton constat, l’ajustement piston/alésage n’est pas fin mais il retient au maximum le fluide.
En revanche les ajustements des distributeurs 22B eux doivent être corrects pour être certains, dans un premier temps, de pousser les tiroirs contre leur ressort et bloquer la pression vers le converter. Ça contribue à éviter le coup de bélier au passage de la marche avant ou arrière.
Une fois le tiroir complètement à gauche et les pressions équilibrées de chaque côté de celui-ci, le ressort va gentiment le ramener à droite, sans contrainte, pour progressivement mettre la ligne en pression. En durcissant ce ressort on accélère le rappel du tiroir donc la mise en pression se durcit.
L’ensemble tiroir, ressort tiroir, piston, ressort piston participe à la souplesse de la manœuvre, tout doit fonctionner.

Une fois tout démonté, ce serait bien de passer l’ensemble au bac à ultrasons pour nettoyer les conduits, corps du modulateur compris. Pressé de voir ton chapeau

[souag]

Même mieux, hat de voir ce chapeau.

[Rommm]

Hello, du coup j' ai monté un ressort plus souple (fil de 1,5 mm), et cela améliore les choses tant que l' huile n'est pas trop chaude.......une fois l' huile chaude, l' amélioration est de moins en moins sensible......

Je fais actuellement des comparaisons de viscosité entre différentes huiles (hydrauliques en particulier) afin de choisir celle qui semble le mieux convenir.

On a donc pris un entonnoir dans lequel on a fait un repère, et on a réduit le trou de sortie à environ 3 mm de diamètre, afin que ça ne s' écoule pas trop vite.
On chronomètre ensuite une quantité d' huile X, qui sort toujours par un orifice de même diamètre, par gravité.......ça nous donne des résultats assez représentatifs.

Huile hydraulique 10W (celle qui est actuellement dans l' engin) = 34,5 secondes
Huile hydraulique HV46 (la plus courante sur le marché) = 40,5 secondes Pas sur que la différence soit assez marquée selon moi, j' essaierai bien la HV68, plus épaisse, mais je n'en ai pas sous la main pour l'instant

Test fait "pour le fun"

Huile boite à vitesse 75W80 = 40 secondes
Huile moteur 15W40 = 1 min 44 s

[titijoy3]

c'est étonnant, l'huile moteur 15w40 devrait être plus fluide que l'huile 75w80 non ?

[Rommm]

Et bien c'est ce que je croyais aussi, mais la réalité est toute autre !!!

Mais après recherches, "75W" n'a pas la même signification pour toutes les sortes d' huiles......en gros d' après ce que j' ai compris, il y' a une classification pour les huiles de boite/pont, une classification pour les huiles moteur, une classification pour les huiles hydrauliques, etc........ce qui ne fait compliquer encore les choses........

J' ai trouvé sur le net plusieurs tableaux d' équivalence des différentes huiles, qui confirment tout ça........

[souag]

Bonjour, après réflexion jouer sur la viscosité n’est pas une bonne solution, le convertisseur est prévu pour un type d’huile qu’il vaut mieux utiliser.

En résumé le fonctionnement du modulateur c’est
_ l’huile arrive sur un des deux distributeurs 22B
_ son tiroir recule à gauche et bloque l’huile vers le convertisseur
_ le piston associé descend
_ les pressions s’équilibrent de part et d’autre du tiroir
_ le tiroir, sans contrainte et sous l’effet de son ressort, revient en place en libérant progressivement la pression vers le convertisseur

À froid ça fonctionne donc le tiroir se déplace bien de gauche à droite pour éviter le coup de bélier en modulant la pression. Et les ressorts doivent être plus ou moins bien tarés.
A chaud, l’huile plus fluide doit fuir soit le long du tiroir, soit le long du piston, soit le long des deux.
Si l’huile fuit le long du piston, pas de contre-pression, le tiroir reste à gauche, l’huile n’est pas envoyée vers le convertisseur.
Si l’huile fuit le long du tiroir, de moins en moins de recule vers la gauche, moins ou plus aucune modulation de la pression. Ce qui semble se passer.

Tu pourrais faire un essai en enlevant les deux pistons. Les tiroirs devraient rester à gauche sans pouvoir revenir. L’huile ne devrait plus être envoyée vers le convertisseur ou très peu.

A mon avis, si le modulateur ne se trouve plus, il faudrait aller voir une boîte sérieuse de mécanique générale pour faire des mesures avec précision et certainement refaire des tiroirs, voir aussi des pistons, aux bonnes dimensions.

[souag]

Assure-toi tout de même que les ressorts de tiroir ont retrouvé leur souplesse d’origine après tes premiers essais. Pour compenser les probables fuites tu peux essayer des ressorts de tiroirs plus souples voir très souples.

[Rommm]

Quelques nouvelles:

déjà en parcourant les différents documents que j' ai sur le tractopelle, j' ai découvert que les modèles un peu plus anciens ne possédaient pas cette "vanne modulatrice", mais uniquement la vanne qui commande la direction.....d' ailleurs après vérification, cette dernière pourrais effectivement se monter directement sur la carter du tracto, les trous correspondent......

Ensuite, j' ai encore assoupli le ressort central, en le raccourcissant, et j' ai mis une huile légèrement plus visqueuse.

Bialn: tout ça n'a que très peu d' effets concrets.......

J' en vient à me dire que peut être, cette vanne modulatrice n'est tout simplement pas très bien conçue à la base, et n'est qu' un simple gadget, qui ne change pas grand chose......c'est une possibilité après tout.....

Je voudrais donc "neutraliser" la vanne modulatrice, pour cela j' ai tout simplement enlevé les 2 tiroirs 22B, et leur ressorts, bref les 2 conduits sont vides.....selon moi ça devrait annuler totalement l'effet de la vanne modulatrice......retirer les 2 pistons ne me semble pas nécessaire, l' huile ne "montera" désormais plus jusqu' à eux......

[souag]

Visiblement tu n’as pas compris son fonctionnement ni lu correctement mes derniers posts. Tu as "encore assoupli le ressort central", je suppose que tu parles de celui entre les deux pistons. De nouveau, les pistons et le ressort servent à temporiser le blocage de l’huile vers le convertisseur (pour permettre à la pression, restée piégée dans le convertisseur, de s’évacuer par l’autre tiroir). Ensuite, pour une mise en pression progressive, c’est les ressorts de tiroirs qu’il faut détendre pour ralentir l’ouverture du circuit hydraulique.

Quel intérêt de retirer les deux tiroirs pour neutraliser la vanne puisqu’une fois l’huile chaude elle ne fonctionne plus. Elle n’a donc plus d’effet même avec les tiroirs.

[souag]

Doublon supprimé

[Rommm]

Pour le ressort cassé, en le remplaçant par un plus dur tu réduis le temps d’équilibre des pressions donc le fonctionnement devient plus brusque. En le remplaçant par un plus souple tu augmentes le temps d’équilibre, ce qui devrait plutôt assouplir. Trop souple ne doit pas être bon non plus mais tu peux voir si ça améliore, en plus d’une huile plus visqueuse.

Je me base à ce que tu m'as dis.......et maintenant que je le relis, ça ne ne me semble pas logique......un ressort central plus dur devrait au contraire AUGMENTER le temps d' équilibrage des pressions, puisque l' huile va mettre plus de temps à le comprimer......mais de toutes façons j' ai déjà testé un ressort central plus dur, voir bien plus dur, et rien, quasiment aucune différence.....

Avec un ressort central plus souple, le seul effet notable c'est qu' il y'a comme un "temps de réaction" entre le moment où j'enclenche la marche avant ou arrière, et le moment où l'engin se met en mouvement (environ 2 secondes), mais lorsque l' engin s' anime il y' a toujours cet à coup, ce "coup de bélier", comme si l' huile déboulait d' un coup dans le convertisseur.....

Quand aux ressorts des tiroirs, je ne vois pas comment je pourrais les assouplir, étant donné qu' ils ne sont pas plus durs que des ressorts de stylo à bille.....quelques grammes suffisent à les écraser.......

De toutes façons j' ai fais des dizaines d' essais, et les effets sont vraiment minimes à chaque fois......tout juste perceptibles......

Lorsque j' ai démonté la vanne modulatrice pour la première fois, elle a été remise dans une configuration très proche de sa sortie d' usine, et rien de mieux....

J' avais déjà fait l' expérience d' enlever carrément les tiroirs 22 B, et on ne ressentait pas vraiment de différence.......mais il est vrai qu' à ce moment là le ressort central était cassé.....

Je veux bien faire un dernier essai, par exemple en raccourcissant les ressorts des tiroirs, mais après je jette l' éponge......

[Rommm]

Voici 3 photos supplémentaires, des tiroirs 22B

DSCF8485.jpg

DSCF8487.jpg

DSCF8488.jpg

Le fil de ces ressorts fait 0,5 mm de diamètre.....en fait je crois que leur principal défaut, c'est justement d' être des ressorts ! Un ressort ça se détend brusquement, et non pas progressivement......

[Rommm]

Bon et bien voilà, j' ai refabriqué 2 ressorts de tiroirs, en fil de 0,4 mm, avec des spires plus rapprochées, ils sont ULTRA SOUPLES !!!

Bilan = la seule différence réside dans le temps de réaction, entre le moment ou j' actionne la manette et où l'engin se met en mouvement il s' écoule bien 3 secondes.

L' à coup ressenti lors de la MISE EN MOUVEMENT de l' engin est strictement identique.

Je préfère donc virer les 2 tiroirs 22B et du coup neutraliser l' action de la vanne, c'est plus pratique pour gérer le démarrage manuellement (en marche AR uniquement, car la marche AV reste toujours plus douce) car l' action est plus "directe".

J'en conclu donc qu' avec la pièce telle qu' elle est conçue à l' origine, on ne peut pas obtenir mieux que ça.....après tout ça ne serait pas la première fois que des ingénieurs se seraient un peu "loupé", on a déjà vu ça des centaines de fois dans bien des domaines......

Il y' aurait selon moi 3 solutions pour obtenir un démarrage vraiment "doux", ce serait que la vanne directionnelle soit actionnée par un servo moteur, qui fonctionnerait très lentement et de façon très linéaire, soit de ré-usiner totalement une vanne directionnelle ( en fait en concevoir une de A à Z) afin qu' elle ait une course BEAUCOUP plus longue, et usiner les 2 "gorges" qui permettent le passage de l' huile vraiment en biseau, afin que l' arrivée de l' huile se fasse de façon très progressive.....dans ce cas il faudrait bien entendu gérer le démarrage manuellement, mais ce serait très facile......
Ou enfin, usiner une vanne modulatrice qui fonctionne sur le même principe, mais là encore il faudrait que les 2 tiroirs aient une course bien plus longue, genre 5 ou 6 cm minimum......sur 15 ou 20 mm, on ne peut pas obtenir quelque chose de vraiment progressif, surtout avec des ressorts.

Bref, au moins 20 heures de boulot pour rien, mais au moins je me coucherais moins c*n.......

Un dernier détail, qui a son importance: par temps froid, l' engin fonctionne bien pendant une assez "longue" période, environ 30 à 45 minutes, car fatalement l' huile est plus épaisse......c'est pourquoi je persiste à penser que si "solution" il y' a, elle se situe plutôt à ce niveau......

Je ne clos pas le sujet, mais j' ai l' impression qu' il n' y a plus grand chose à dire.......merci à tous pour vos réponses, en particulier à souag qui m' a permis; ça a été long mais finalement j' y suis arrivé; de comprendre le fonctionnement de cette "vanne ensorcelée"......