Puissance oléohydraulique

[invite1c599c32]

Bonjour à tous,

J'ai une question toute bête mais qui m'embête.

J'ai un moteur qui entraîne une pompe hydraulique.
- J'ai la puissance du moteur qui est Pe = C * W(oméga)
- J'ai la puissance de la pompe qui est Ph = p * Q
Pe = Ph (+ les pertes de charges que nous négligerons)

J'aimerai savoir si à une pression d'utilisation de la pompe fixé de 1 pascal ( pour l'exemple) mais à vitesse variable d'un ou 2 pistons hydraulique la consommation électrique du moteur hydraulique sera identique.

J'ai eu se raisonnement ci dessous :
Q1 = S1 * V1 avec S1 = 1m² et V1 = 1m/s
Q2 = S1 * V2 avec S1 = 1m² et V2 = 10m/s

Si on a une course du pistons c = 1m
On parcours donc la course c pour la vitesse V1 en 1s et pour la vitesse V2 en 0.1s

Si on revient à ma puissance et donc à ma consommation électrique on a donc :
Ph1 = p * S1 * V1 * t1 = 1 * 1 *1 *1 = 1w
Ph2 = p * S1 * V2 * t2 = 1 * 1 * 10 * 0.1 = 1w

J'ai donc dans les 2 cas consommer la même puissance qui est de 1w

Me suis-je trompé dans mon raisonnement ?

Cordialement.
-----

[Mecanik77]

Bonjour,

Tes équations de puissance ne sont pas homogènes.

Ph1 = p * S1 * V1 * t1 = 1 * 1 *1 *1 = 1w
Ph2 = p * S1 * V2 * t2 = 1 * 1 * 10 * 0.1 = 10w

P = (N/m²) x m² x (m/s) = N.m/s = Watt

[phys4]

Bonjour,
Il manque des données dans votre problème

J'aimerai savoir si à une pression d'utilisation de la pompe fixé de 1 pascal ( pour l'exemple) mais à vitesse variable d'un ou 2 pistons hydraulique la consommation électrique du moteur hydraulique sera identique.

Il faudrait connaitre la relation avec le moteur ? Relation entre la vitesse moteur et les pistons.

J'ai eu se raisonnement ci dessous :
Q1 = S1 * V1 avec S1 = 1m² et V1 = 1m/s
Q2 = S1 * V2 avec S1 = 1m² et V2 = 10m/s

Si on a une course du pistons c = 1m
On parcours donc la course c pour la vitesse V1 en 1s et pour la vitesse V2 en 0.1s

Normalement cela devra multiplier le débit par 10 et la puissance demandée également.

Si on revient à ma puissance et donc à ma consommation électrique on a donc :
Ph1 = p * S1 * V1 * t1 = 1 * 1 *1 *1 = 1w
Ph2 = p * S1 * V2 * t2 = 1 * 1 * 10 * 0.1 = 1w

J'ai donc dans les 2 cas consommer la même puissance qui est de 1w

Vous supposez que les pistons sont utilisés 1/10 du temps quand ils sont en mode rapide, pourquoi ? Ce qui nous ramène à la question précédente.

[invite1c599c32]

merci pour vos réponse.

Mecanik77 :

il est vrai que l'équation aux dimensions n'est pas bonne, je n'y avais pas pensé.
Mais si je souhaite calculer la consommation électrique, il ne faut pas que je le ramène à un temps ?

Si j'explique plus en détails, je souhaite mesurer la consommation du moteur hydraulique d'une presse à injecter juste pour la partie fermeture et ouverture du moule.
On peut trouver le système à l'adresse suivante : http://www.billion.fr/IMG/pdf/GM_FR.pdf
Il est composé de 2 vérins qui permettent le déplacement du moule puis d'un gros vérin qui permet de verrouiller le moule à une force donnée

je ne connais pas la vitesse du moteur mais je connais la puissance des 2 moteurs reliés à cette presse qui est de 140kw (pour les 2)
Je peux paramétrer la vitesse de fermeture et d'ouverture du moule donc la vitesse de déplacement des deux pistons ainsi que la force de fermeture du moule et la pression de fermeture.

La pompe délivre une pression hydraulique constante qui est de 160 bar.

Je ne sais simplement pas comment déterminer la consommation électrique des deux moteurs hydrauliques.

J'ai quelques formules en tête :
Puissance de la pompe = Q * V
Q = S * V
Puissance utile du vérin = F/S

Si vous pouvez m’éclairer.

Cordialement.

[A voir en vidéo sur Futura]

[phys4]

Bonsoir,
La documentation ne donne pas les surfaces de vérin. Mais nous n'en avons pas besoin, si les forces sont connues : il suffira de multiplier les forces pour chaque mouvement par le déplacement.

L'ensemble hydraulique fait fonctionner de nombreuses parties et il ne sera pas facile de déterminer la puissance totale. Il n'y a pas à se préoccuper des puissances instantanées puisqu'il y a un réservoir de pression, il suffit d'évaluer la puissance moyenne sur une minute de fonctionnement par exemple.

Difficile d'aller plus loin avec cette documentation sommaire.

[invite1c599c32]

Dans la documentation de la presse (quelques trois classeurs bien chargés) je n'ai pas trouvé les dimensions non plus.
J'ai des bases en hydraulique mais je n'ai pas étudié les accumulateurs de pressions. cela permet d'obtenir un grand débit très rapidement à ce que j'ai lu,mais les périodes de "recharges" sont calculables ?
La presse dispose de 6 accumulateurs d'une capacité totale de 300L

En effet l'hydraulique alimente beaucoup de partie, et cela fait aussi partie de mon étude.
Si je cite les différents organes :
- Fermeture du moule (2 vérins)
- verrouillage du moule (1 vérin central)
- Sortie et rentrée éjection ( 1 vérin ) : c'est un petit vérin qui permet de décoller la pièce du moule sans l’abîmer
- Injection (1 vérin) : C'est le vérin qui permet de pousser la matière dans le moule
- Avance et recule du groupe (2 vérins) : Ils permettent l'avance du groupe injection
Je peux réaliser des essais avec un appareil de mesure de la consommation sur le groupe hydraulique toutefois.

J'ai réalisé un essai avec une ouverture/fermeture/verouillage du moule sur un cycle d'une durée de 30s.
Un course du vérin de 1350 mm et une vitesse de 500mm/s (il y avait différentes vitesse mais je ne les ai pas en tête)
J'ai réalisé plusieurs test avec une force de fermeture variant de 2500N à 10000N mais a pression constante de 120 bar (je ne sais pas comment on peut faire ça vu que P= F/S) . Cependant j'ai trouvé une consommation à l'heure de 50 kwh, quelques soit la configuration choisit.
Est-ce parce que le groupe injection n'était pas en marche et qu'aucune force n'était exercé par le moule sur le vérin. Je n'en ai absolument aucune idée.

[phys4]

La presse dispose de 6 accumulateurs d'une capacité totale de 300L

Cela nous donne un stockage de 1 KWh à 120 bars

Un course du vérin de 1350 mm et une vitesse de 500mm/s (il y avait différentes vitesse mais je ne les ai pas en tête)
J'ai réalisé plusieurs test avec une force de fermeture variant de 2500N à 10000N mais a pression constante de 120 bar (je ne sais pas comment on peut faire ça vu que P= F/S) . Cependant j'ai trouvé une consommation à l'heure de 50 kwh, quelques soit la configuration choisit.

Les forces et les courses de vérins nous donne les énergies et donc les puissances sans avoir à passer par les débits.
Cependant il est facile d'en déduire que pour avoir 10 000 N avec 120 bars il faut une section de 8,3 cm². C'est très peu et peu d'énergie
La force max avec la course max demande seulement 4Wh, ridicule, je pense qu'il y a une erreur de zéros.
D'après les caractéristiques données la force de 1000 tonnes correspond 10⁷ N et cela donnerait 4 KWh sur 30s et n cycle toutes les 30sec, la puissance moyenne serait de 400 KW.
Cela me semble plus vraisemblable, si l'on considère que la force max n'est surement pas utilisée sur toute la course et seulement en fin de course.

[invite1c599c32]

Bonsoir,

Cela nous donne un stockage de 1 KWh à 120 bars

J'ai compris le calcul de cette puissance (P = (p*V)/3600)
Cependant la pression d'utilisation du circuit hydraulique est de 160 bar donc un stockage de 1.3kwh si j'ai bien compris.

Les forces et les courses de vérins nous donne les énergies et donc les puissances sans avoir à passer par les débits.
Cependant il est facile d'en déduire que pour avoir 10 000 N avec 120 bars il faut une section de 8,3 cm². C'est très peu et peu d'énergie
La force max avec la course max demande seulement 4Wh, ridicule, je pense qu'il y a une erreur de zéros.
D'après les caractéristiques données la force de 1000 tonnes correspond 10⁷ N et cela donnerait 4 KWh sur 30s et n cycle toutes les 30sec, la puissance moyenne serait de 400 KW.
Cela me semble plus vraisemblable, si l'on considère que la force max n'est surement pas utilisée sur toute la course et seulement en fin de course.

Comment avez-vous procédé pour calculer cette puissance avec la course max du vérin ainsi que la puissance moyenne ?

Désolé je ne vous ai pas tous expliquer, mais la course et la vitesse du vérin est simplement pour la fermeture et l'ouverture du moule et non pas pour son verrouillage.
Donc pour mes 2 vérins de fermeture :
J'ai une section de 254 cm² (mesurer directement sur la presse)
Une vitesse de fermeture de 500mm/s
Et ma course de 1315mm
Donc un débit de 0,0127 m^3/s
Une puissance demandée par la pompe de P=160*10^5 * 0.0127 = 203kW
Il y a 2 vérins donc 2P = 406KW
Cependant je ne sais pas comment faire intervenir la course car il doit fournir ce débit pendant toute la course du vérin soit 2.7s
Et cela me semble énorme vu que ma pompe hydraulique a une capacité de 140kW

Pour le vérin de verrouillage j'ai une courbe de la pression exercée en fonction du moule, je peux donc dire que la section de ce vérin est de 62500m²
J'exerce une force de verrouillage de 10^7N ( et vous avez raison, je me suis simplement dis que une presse de 1 tonnes exercée 10000N)
Je ne connais pas la vitesse de déplacement, ni la course de ce vérin (mais doit être faible) mais je sais que cette force doit être appliqué sur le moule pendant un temps de 40 secondes par exemple.
Comment déterminer cette puissance ?


Mais si je fais la somme de toute ces puissances, je devrais être capable de retrouver ma consommation de 50kwh mesurer expérimentalement ?
Ou du moins l’écart que j'obtiendrait devrait me donner les pertes de charges dans le circuit ?

Cordialement

[phys4]

Cependant la pression d'utilisation du circuit hydraulique est de 160 bar donc un stockage de 1.3kwh si j'ai bien compris.

Comment avez-vous procédé pour calculer cette puissance avec la course max du vérin ainsi que la puissance moyenne ?

C'est parfait pour le stokage du réservoir, en se souvenent que la pression du réservoir baisse quand il est utilisé.

Désolé je ne vous ai pas tous expliquer, mais la course et la vitesse du vérin est simplement pour la fermeture et l'ouverture du moule et non pas pour son verrouillage.
Donc pour mes 2 vérins de fermeture :
J'ai une section de 254 cm² (mesurer directement sur la presse)
Une vitesse de fermeture de 500mm/s
Et ma course de 1315mm
Donc un débit de 0,0127 m^3/s
Une puissance demandée par la pompe de P=160*10^5 * 0.0127 = 203kW
Il y a 2 vérins donc 2P = 406KW

Pour avoir l'énergie il suffit de faire le produit de la force par la course, ainsi vos deux vérins ont une poussée ensemble de 81 000 N multipliée par la course de 1.315 m cela donne 106 500 J ou 29 Wh sur toute la course,
pour avoir la puissance consommée, il faut prendre en compte les 120 mouvements à l'heure, soit 3.48 KWh pour cette partie. Voilà comment il est possible de calculer la puissance sans connaitre les débits.
La puissance obtenue est faible car la poussée est modérée dans cette phase. Le débit peut paraitre important par rapport au moteur, mais le réservoir de pression sert à moyenner les à-coups.
La capacité de 300L permet une course de 300 000/ (2*254) = 590 cm. Le moteur ne doit donc agir que pour la moitié de la course. De plus il n'est pas sollicité à basse pression.

Pour le vérin de verrouillage j'ai une courbe de la pression exercée en fonction du moule, je peux donc dire que la section de ce vérin est de 62500m²
J'exerce une force de verrouillage de 10^7N ( et vous avez raison, je me suis simplement dis que une presse de 1 tonnes exercée 10000N)
Je ne connais pas la vitesse de déplacement, ni la course de ce vérin (mais doit être faible) mais je sais que cette force doit être appliqué sur le moule pendant un temps de 40 secondes par exemple.
Comment déterminer cette puissance ?

Si la course de mise en forte pression est très faible, la puissance consommée également, seul compte la montée en pression qui oblige le moteur à regonfler le réservoir donc fournir 1,3 KWh à chaque mouvement et ici vous retrouvez la puissance moyenne de 1,3 * 120 = 156 KW
En fait il ya deux approximations trop grossières : à chaque mouvement il faut ajouter la participation du moteur sur les petits pistons, mais elle se fait à basse pression donc avec peu de couple.
En fait l'énergie du réservoir est plus petite que 1,3 KWh car j'ai pris la contenance à pression max. Or le réservoir de pression se gonfle et se dégonfle à chaque mouvement, l'énergie est donc moindre, pour la calculer il faudrait connaitre la pression min, réservoir vide.
Exemple, si je suppose que la pression varie de 160 bar à 40 bar pour le réservoir dégonflé, j'obtiens une énergie contenue de seulement 0,6 KWh ce qui correspond à une puissance moyenne de 74KW.

[invite1c599c32]

Bonsoir phys4,

Pour avoir l'énergie il suffit de faire le produit de la force par la course, ainsi vos deux vérins ont une poussée ensemble de 81 000 N multipliée par la course de 1.315 m cela donne 106 500 J ou 29 Wh sur toute la course,
pour avoir la puissance consommée, il faut prendre en compte les 120 mouvements à l'heure, soit 3.48 KWh pour cette partie. Voilà comment il est possible de calculer la puissance sans connaitre les débits.
La puissance obtenue est faible car la poussée est modérée dans cette phase. Le débit peut paraitre important par rapport au moteur, mais le réservoir de pression sert à moyenner les à-coups.
La capacité de 300L permet une course de 300 000/ (2*254) = 590 cm. Le moteur ne doit donc agir que pour la moitié de la course. De plus il n'est pas sollicité à basse pression.

C'est assez confus l'utilisation de ces accumulateurs, mais dans tous les cas, il faudra regonfler cette acummulateur donc l'energie necessaire pour le regonfler sera l'energie necessaire aux deplacements de mes vérins ?
Pour la fermeture de mes 2 vérins j'ai donc 3.48 KWh
Pour l'ouverture ( la surface du vérin est plus petite car il faut retirer la tige : 78.5cm²) j'ai donc 1.1Kwh en appliquant votre raisonnement

Si la course de mise en forte pression est très faible, la puissance consommée également, seul compte la montée en pression qui oblige le moteur à regonfler le réservoir donc fournir 1,3 KWh à chaque mouvement et ici vous retrouvez la puissance moyenne de 1,3 * 120 = 156 KW
En fait il ya deux approximations trop grossières : à chaque mouvement il faut ajouter la participation du moteur sur les petits pistons, mais elle se fait à basse pression donc avec peu de couple.
En fait l'énergie du réservoir est plus petite que 1,3 KWh car j'ai pris la contenance à pression max. Or le réservoir de pression se gonfle et se dégonfle à chaque mouvement, l'énergie est donc moindre, pour la calculer il faudrait connaitre la pression min, réservoir vide.
Exemple, si je suppose que la pression varie de 160 bar à 40 bar pour le réservoir dégonflé, j'obtiens une énergie contenue de seulement 0,6 KWh ce qui correspond à une puissance moyenne de 74KW.

Je ne peux pas connaître la pression mini du reservoir mais je vous joins les documents intéressant à ma disposition.

Si je connais la puissance consommée par mes vérins d'entrée et de sortie soit : 4.58 Kwh
La consommation réelle enrengistrée lors de mes essais est de 50kwh
On a donc 45.42 kwh a distribuer ( si on neglige les pertes) Soit 378W a distribué par cycle.
On sait que la pression d'alimentation du vérin de vérouillage et de 120 bar. Cela veut donc dire que l'accumulateur se gonfle à 120bar je suppose ?
Donc a partir de ça, on devrait trouver la variation de pression de l'accumulateur.
p = (3600*E)/V
p = (3600*378)/0.3
p = 45bar
On obtient donc une variation de 45bar. Est-ce juste ?

Cordialement.
IMG_1820.jpgIMG_1821.jpgIMG_1822.jpg

[phys4]

Bonsoir, je ne sais pas comment vous avez fait votre dernier calcul

La consommation réelle enrengistrée lors de mes essais est de 50kwh
On a donc 45.42 kwh a distribuer ( si on neglige les pertes) Soit 378W a distribué par cycle.
On sait que la pression d'alimentation du vérin de vérouillage et de 120 bar. Cela veut donc dire que l'accumulateur se gonfle à 120bar je suppose ?
Donc a partir de ça, on devrait trouver la variation de pression de l'accumulateur.
p = (3600*E)/V
p = (3600*378)/0.3
p = 45bar
On obtient donc une variation de 45bar. Est-ce juste ?

Pour cette évaluation je considère que le réservoir de pression suit une loi presque isotherme, car il se gonfle et se dégonfle assez lentement que le gaz échange sa chaleur avec les parois.
Alors l'énergie stockée s'écrit
J'avais supposé une volume de 100l précédemment mais avec l'énergie connue il faut résoudre en V₀ sachant que P₀ = 120 bars et V₁ - V₀ = 300 l
Cela se résout par approximation assez facilement, et cela donne V₀ = 66 l donc P₁ (pression min) = 21,6 bars
Il reste à vérifier si cette pression basse est suffisante pour faire fonctionner les vérins annexes.

[invite1c599c32]

Bonjour,

Je me suis basé sur la loi E = PV
je connais la puissance E, mais je me suis dis que je connaissais aussi P0. mais P0V0 = P1V1 donc V0 varie en fonction de P1

Je ne comprend pas non plus votre calcul
Si la capacité du réservoir est de 300l et que l'on a V0 = 66L
Comment est-il possible d'obtenir V1 = 360 + 66 = 366L ?

Je ne pense pas que cela soit suffisant. En effet la pompe hydraulique doit entrainer un moteur hydraulique à 5 pistons radiaux en même temps afin d'entrainer en rotation une vis sans fin.
J'ai bien regardé sur internet, cependant je ne vois pas le moyen de calculer la puissance que cela engendrera. J'ai une vis sans fin qui tourne à 150tr/min et une pression Pn = 250 bar (surement la pression max du moteur hydraulique à piston). Je n'ai pas accès aujourd'hui à la doc de ce moteur mais on peut se baser sur un autre moteur du même type : http://www.hydrola.fr/images/Marques...r-MR%20MRE.pdf
La consommation lié à ce moteur représente environ 60% de l'énergie consommé sur un cycle car le temps de dosage de la matière ( = temps de rotation de la vis) est long.
Je me demande si la consommation lié à ce moteur est lié à la pression exercée par la matière sur la vis sans fin, car cela exercera un couple plus important sur le moteur.
Connaissez-vous un moyen de calculer la puissance d'un tel moteur ?

Cordialement.

[phys4]

Je me suis basé sur la loi E = PV
je connais la puissance E, mais je me suis dis que je connaissais aussi P0. mais P0V0 = P1V1 donc V0 varie en fonction de P1

Je ne comprend pas non plus votre calcul
Si la capacité du réservoir est de 300l et que l'on a V0 = 66L
Comment est-il possible d'obtenir V1 = 360 + 66 = 366L ?

Le réservoir de pression a obligatoirement une réserve de gaz pour accumuler l'énergie, la relation P0V0 = P1V1 est exacte pour ce gaz. De plus j'ai supposé que 300l était la quantité d'huile que le réservoir pouvait contenir ce qui impose
300l = V1 - V0
Ensuite il faut utiliser la formule de détente isotherme de ce gaz pour avoir l'énergie accumulée.

Pour la vis sans fin, je n'ai pas assez d'éléments pour savoir ce qu'elle peut consommer comme puissance. Si elle fonctionne presque en continu, il serait logique de l'alimenter directement par le moteur.
Les deux éléments réservoir de pression et moteur de la vis sans fin peuvent très bien se trouver en parallèle ou en série sur la sortie du moteur haute pression.

[le_STI]

merci pour vos réponse.

Mecanik77 :

il est vrai que l'équation aux dimensions n'est pas bonne, je n'y avais pas pensé.
Mais si je souhaite calculer la consommation électrique, il ne faut pas que je le ramène à un temps ?
......

La puissance peut être vue comme un débit d'énergie.

Une puissance multipliée par un temps donne une énergie.
Si la consommation que tu recherches est en Wh ou en joules alors il faut faire intervenir le temps, si tu recherches la puissance absorbée, alors le temps n'entre pas en jeu et tu as un rapport de 10 entre les deux cas étudiés.

Le parralèlle peut d'ailleurs être fait avec la puissance mécanique du vérin (F*V) et le travail fourni (F*V*t).

[le_STI]

Oups, je viens de voir que phys4 avait déjà donné cette information lors du long échange ci-dessus

[phys4]

Oups, je viens de voir que phys4 avait déjà donné cette information lors du long échange ci-dessus

Salut STI, ne te gêne pas pour prendre le relais, je suis à bout d'arguments.

[le_STI]

Je n'ai pas l'impression qu'il y en ait besoin:

Message #4 on apprend que le but de ce sujet est de déterminer la consommation pour un cycle de fermeture/ouverture et message #6 la réponse est donnée via la mesure effectuée sur la machine

[invite1c599c32]

En effet j'ai la consommation d'un cycle avec ces paramètres propres, mais je souhaite décomposer tous les éléments pour définir une tendance sur différents cycle avec des paramètres différents sans pour autant refaire la mesure énergétique. Je voudrais comprendre ainsi comment mon appareil a pu mesurer cette consommation (et pas seulement lire une information toute bête) en vue de la recalculer théoriquement pour l'exporter sur différentes presses.

Par ailleurs ces calculs peuvent me permettre d'obtenir les pertes de charges du circuit si je les compare à la consommation mesuré par mon cycle.