Question schématique hydraulique

[lnb35]

Bonjour !

Dans le cadre d'un projet, je m'intéresse à la simulation du circuit hydraulique d'une excavatrice sous Simscape. La première étape de ce travail est de comprendre le schéma hydraulique de l'excavatrice, avant de vouloir y ajouter quoi que ce soit. J'ai trouvé dans un article de recherche un schéma hydraulique standard pour une excavatrice (source : https://www.mdpi.com/2076-0825/9/2/39).
J'ai réussi à identifier la plupart des composants (voir fichiers joints, schéma colorié + légende) mais j'ai beaucoup plus de difficultés pour identifier le rôle des éléments encadrés en rouge (voir joint). Pour moi y'a deux distributeurs 3/2 mais je comprends pas où est l'arrivée de flux vu le sens dans lequel ils sont positionnés et le fait qu'ils ne soient pas reliés par des traits pleins au circuit d'huile. Idem pour le vérin à rappel par ressort je vois pas bien ce qu'il vient faire là, ni d'où vient le flux qui l'alimente.

On m'a mis devant ce problème mais j'ai pas de formation spécifique en hydraulique, désolée par avance si je m'exprime mal. Avec un peu de chance y'aura une âme charitable par ici qui comprendra mieux que moi x)

Merci d'avance et bonne journée !

capture_circuit_couleurs.jpg
capture_legende_circuit.png
circuit_cadre_rouge.png
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[Forhorse]

La partie en rouge correspond à une pompe hydraulique à cylindrée variable dans le cadre d'un circuit dit "load sensing"
les 2 distributeurs qui y sont associés gèrent justement la cylindrée de la pompe en fonction de la demande (qui provient par le circuit "LS" en pointillée sur le schéma)
En réalité c'est 2 distributeur sont placé dans un seul petit élément accolé à la pompe appelé parfois "compensateur" (le terme varie d'un fabricant à un autre)
Ce genre de montage doit être assez bien documenté sur le net en français ça s'appel un circuit centre fermé load sensing, ou en anglais CCLS

A noter que pour un profane, le fonctionnement de ce genre de circuit n'est pas évident (et les dépannage encore moins car il y a une boucle de rétroaction) il faut s'y être cassé les dents pour maitriser approximativement le sujet.

Une vidéo sur le sujet qui semble bien faite
https://www.youtube.com/watch?v=zk6yba5EKZc

[albi69]

Bonjour
Premier point : Le vérin rappel ressort est alimenté par le distributeur situé en dessous, le trait pointillé est mal dessiné.
Les traits en pointillés représentent des circuits de pilotage qui "piquent" la pression à un endroit précis, ils sont de petit diamètre donc véhiculent un débit très faibles.
Certains gicleurs sont utilisés pour éviter la saturation de ces circuits ou provoquer des pertes de charges.

Dans le cadre rouge se trouve une pompe à débit fixe, certainement à engrenages qui sert de pilotage aux autres composants.
Une autre pompe (traversée par une flèche) est dite "à cylindrée variable ou annulation de débit".
Il s'agit d'une pompe à pistons. Un levier interne à la pompe permet de faire varier la cylindrée de la pompe, ce levier est représenté par la flèche en travers de la pompe.
Un vérin rappel ressort est relié à ce levier quand la pression augmente côté fond du vérin il se déplace vers la droite en poussant le levier qui commande alors la diminution de la cylindrée de la pompe.

Le principe de cette pompe appelée "Load sensing" est de capturer la pression appliquée sur le vérin pousseur au plus près des actionneurs (dans notre cas c'est juste à la sortie du distributeur de commande) afin de contrôler le couple pression/débit juste nécessaire au fonctionnement.
De plus, un système permet de contrôler une perte de charge (deltaP)dans le circuit entre la sortie de la pompe et le point de capture de la pression de charge. Cette perte de charge constante permet un débit constant quelle que soit la charge appliquée à l'actionneur.

La pompe comporte un orifice appelé "LS" Load Sensing , c'est ce circuit qui va chercher la pression au plus près de chaque actionneur. Il est représenté en pointillés en bas sur le schéma.

Le vérin qui commande la cylindrée de la pompe est en équilibre entre deux efforts : Vers la gauche le ressort du vérin + le ressort du limiteur en bout de tige. Vers la droite l'effort résultant de la pression provenant du circuit LS.

Le distributeur du haut (DLS) sous le vérin possède un tiroir équilibré entre deux efforts : Vers la gauche avec la pression de la pompe. Vers la droite avec la pression du LS plus un ressort réglable. Si la pression dans le LS est nulle le tiroir part vers la gauche et applique la pression sur le fond du vérin pour réduire à zéro la cylindrée de la pompe.

Le distributeur du bas (DPmax) possède un tiroir équilibré entre deux efforts : Vers la gauche avec la pression de la pompe. Vers la droite avec un ressort réglable. Quand l'effort vers la gauche est le plus important, la pression de la pompe est appliquée sur le fond du vérin pour réduire à zéro la cylindrée de la pompe et conserver la pression maxi.

Il y a un gicleur qui décomprime la pression sur le fond du vérin.
Les deux distributeurs étant en série c'est le DLS qui a le dernier mot et qui commande la pression du circuit.

Un limiteur de pression situé en face du vérin semble avoir une fonction de limiteur de couple pour la pompe, la pression maxi dans le LS est tributaire de la cylindrée de la pompe, plus la cylindrée est faible moins la pression est grande. Le couple de l'arbre de sortie de la pompe est le produit du débit par la pression. Il n'y a pas de réglage facilement accessible sur cette fonction.

Le réglage de cette pompe n'est pas trop compliqué : Si on débranche le circuit LS on règle le deltaP à une valeur entre 10 et 15 Bars avec DLS selon les pompes et le circuit. Si on applique la pression de la pompe sur le circuit LS elle se comporte comme une pompe à annulation de débit et on règle alors la pression maxi avec DPmax.

A votre disposition pour plus de renseignements.
Cordialement

[sh42]

Bonjour,

Le couple de l'arbre de sortie de la pompe est le produit du débit par la pression.

Ce n'est pas ce que j'ai appris.

Le produit débit-pression donne la puissance.
Le produit cylindrée-pression donne le couple à l'arbre.

[A voir en vidéo sur Futura]

[albi69]

Bonjour
Désolé pour cette erreur. Vous avez bien appris, le couple à l'arbre est bien le produit de la cylindrée par la pression.

[lnb35]

Merci infiniment à vous deux, j'intègre toutes les informations que vous m'avez fournies et je reviens vers vous si je bloque de nouveau. Merci encore !

[lnb35]

Bonjour !

merci encore pour vos explications sur la pompe LS, je crois que j'ai compris le truc.
J'ai quelques autres petites questions sur le reste du schéma. Vous trouverez ci-joint la version initiale sans couleurs, et celle que j'ai colorié avec ce que j'en ai compris mais qui peut donc être fausse.
J'ai essayé de colorier les différents circuits d'huile en fonction des positions des distributeurs pour les vérins (j'ai fait un de chaque comme ce sont trois fois les mêmes). Pour les systèmes de chenilles (track) et de rotation du bras autour de l'axe vertical (swing), je pose l'hypothèse (réaliste dans le cas d'exploitation que je considère) qu'ils sont en stand-by.
Comme vous pouvez le voir sur le schéma colorié ci-joint, j'ai un peu de mal à comprendre le circuit d'huile dans le cas où les distributeurs sont mis en stand-by.
Par ailleurs, après la pompe à cylindrée variable, on a un limiteur de pression après lequel j'ai mis le fluide en bleu, pour essayer de s'y retrouver. Mais il y a quelque chose que je ne comprends au niveau des points numérotés 5,6,7,8,9 et 10. On voit un limiteur de pression avec clapet anti-retour. Si on considère la situation au point que j'ai numéroté 5 (mais c'est la même pour tous), si la pression qui vient de la partie tige du vérin (en rouge) est trop importante (supérieure à la force de rappel du ressort), alors le limiteur de pression s'actionne et le fluide rouge peut rejoindre le réservoir par le circuit bleu. Mais je crois aussi voir un clapet anti-retour sur ce même dispositif, qui laisserait passer le fluide venant du circuit bleu (représenté en orange) aller vers le circuit rouge, et ce si la pression du circuit rouge est inférieure à la force de rappel du ressort.
Je ne suis pas sûre du tout de mon raisonnement à ce sujet, pourriez-vous m'éclairer ?

Par ailleurs, je ne suis pas sûre non plus du rôle du clapet navette (shuttle valve) à droite de chaque distributeur alimentant les vérins.
Dernière question, pour ma modélisation je dois ajouter une à deux pompes à cylindrée variable pour des circuits auxiliaires. Je pensais peut-être les positionner en série vis à vis de la pompe principale, mais sans certitude. Un avis sur la question ?

Merci d'avance pour votre aide précieuse et bonne journée !


schema_complet_initial.pngshema_complet_annote.jpg

[albi69]

Bonjour
J'avoue ne pas être très à l'aise avec des circuits d'engins mobiles.
En position standby le circuit LS n'est plus alimenté en débit pression. La pompe se met donc en annulation de débit à la valeur de pression du LS.
Je crois que les repères 5 à 10 sont des composants permettant d'écrêter les pics de pression.