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Etude treuil hydraulique - Dimensionnement des éléments.



  1. #1
    flyingpim

    Etude treuil hydraulique - Dimensionnement des éléments.


    ------

    Bonjour,
    je travaille depuis quelques temps sur l'étude d'un treuil hydraulique débobineur que je souhaite réaliser.
    Sa fonction est de tracter des parapentes depuis un automobile, voiture, remorque, bateau...
    Rien de farfelu là dessous, cette pratique est née avec les planeurs, et est pratiquée tous les jours. Avec une route de 2000/2500 m et 1600 le ligne, on peut larguer entre 700 et 1000 m selon les conditions aérologiques et selon la qualité du treuillage.
    Différents modèles existent sur le marché, à friction, hydrauliques avec des systèmes de rembobinement électriques, style moteurs de démarreur de voiture, ou thermiques avec entraînement par chaîne ou par hydraulique.
    Quelques photos jointes vous donneront une idée.

    La problématique principale de ces outils est la gestion du couple qui s'applique à la bobine.
    En effet, lors du décollage, la voiture roule, ± 35 km, alors que la tension est nulle, le pilote levant sa voile et se préparant au décollage.
    Une fois que ce dernier est prêt, le treuilleur qui se trouve dans le véhicule augmente progressivement mais de façon pilotée la traction sur la ligne ; à partir de là, cette traction n'évoluera plus jusqu'au largage, avec toutefois la possibilité de la ramener à 0 ,de façon immédiate en cas de besoin (sécurité).
    Cependant, si la traction n'évolue que peu, la vitesse de la voiture, l'évolution du vent en force ou en direction, la rencontre de masses d'air mouvantes (vers le bas ou le haut) par le parapente sont des paramètres qui eux changent, d'où la nécessiter de gérer un couple constant au niveau du treuil, indépendamment de ces variables
    Concrètement, la bobine tournera plus ou moins vite, alors que la "force"exercée sur la ligne sera elle constante.
    Il y a là une grosse quantité d'énergie, qui se transforme en chaleur, à dissiper. C'est la raison pour laquelle les treuils à friction, chauffant sensiblement, n'ont pas de très bonnes qualités de traction, l'hydraulique est la bonne alternative.

    Pour le rembobinage, on peut accoupler une pompe sur un moteur thermique de 5 à 13 cv, on dispose alors d'un appareil 100% hydraulique, 100 % fiable, c'est la Rolls.
    C'est dans le commerce plutôt onéreux, rien à moin de 3500 euros, et plutôt 4000, jusqu'à 8000 pour des engins très puissants et productifs.
    C'est ce type d'appareil que je souhaite réaliser.

    Autant je suis à l'aise pour l'utiliser, et le réaliser, autant le dimensionnement hydraulique me pose problème, et c'est là que je m'en remets à vous.

    Mes contraintes :
    - vitesse de rotation admissible : 40/50 km/h rapportés en linéaire sur la ligne
    - "force" de traction admissible au débobinage : 110 kg pour mettre en l'air des biplaces
    - "force" de traction pour le rembobinage : 30 kg minimum, idéalement à 40 km/h.

    Deux options essentielles : petite ou grande bobine ? Gros impact sur le couple appliqué et sa gestion, bien sûr, mais aussi sur l'encombrement. Par ailleurs, petit diamètre de bobine impose un guide fil actionné au moyen d'une vis de trancannage (merci robur et zozo) ; réalisation très soignée impérative, de la mécanique en plus avec un système d'entrainement démultiplié.

    Je joins un schéma du treuil, ainsi qu'un doc excel reprenant mes calculs.

    Mes incertitudes sont relatives à :
    - dimensionnement du moteur hydraulique solidaire de la bobine (100 ou 50 cc3 selon l'option ?)
    - dimensionnement de la pompe hydraulique mue par le moteur thermique (10 cc3 ??? je dispose d'un 5 cv Robin EY20, mais là, j'ai des doutes ; si nécessaire, possibilité de passer à 6.5 cv HONDA)
    - dimensionnement des circuits, le principal devant être sur dimensionné par rapport à la théorie, 1" ???
    - Je n'ai pas d'idée sur le rendement de l'ensemble, surtout pour la phase rembobinage.

    Il m'a semblé que ce type de montage hydraulique fait autant appel à l'étude et la théorie qu'à la pratique et l'expérience... et je n'ai ni l'un, ni l'autre !
    Quelqu'un parmi vous a-t-il une bonne vision de la chose ?

    J'attends avec impatience vos retours et points de vue.

    Par avance, merci.

    Merci de ne pas utiliser le format pdf pour des images, et de représenter le document "Treuil schema" en gif, jpg ou png.

    Pour la modération, Tropique

    -----
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    Dernière modification par Tropique ; 26/01/2010 à 18h19.

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  3. #2
    flyingpim

    Re : Etude treuil hydraulique - Dimensionnement des éléments.

    Le schéma n'étant pas passé du premier coup, je le pose là..., ainsi qu'une photo d'un treuil à friction.
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  4. #3
    hydrochristian

    Re : Etude treuil hydraulique - Dimensionnement des éléments.

    Bonsoir

    Ai-je bien compris :
    Le couple doit rester constant en fonction du diamètre d’enroulement du câble.
    Quelle est la longueur totale à dérouler ? La vitesse de 50km/h est la vitesse du câble soit 13.9m/s.
    Quel est la fréquence d’enroulement et déroulement du câble.
    En examinant les photos 1000410 on voit qu’il y a un aéro-réfrigérant d’installé pour dissiper les calories. Quel est le rôle du pignon chaine entrainé par le thermique.
    cordialement

  5. #4
    flyingpim

    Re : Etude treuil hydraulique - Dimensionnement des éléments.

    Bonsoir,
    oui, le couple doit rester constant, la pratique montre qu'en débobinage, la variation de diamètre est à négliger : réglage du départ = réglage de fin.
    La longueur totale de la ligne est 1600 m.
    OK pour ta conversion.
    La fréquence est de 10/12 mn entre chaque treuillage.
    Oui, réfrigérant, selon l'intensitivité d'utilisation ; il faut suivre la température de l'huile, patienter si pas de radiateur, ou sinon, dissiper ; je compte voir in situ, et rajouter le réfrigérant si nécessaire.
    2 possibilités pour renbobiner la ligne, transmission à chaîne avec embrayage centrifuge, ce n'est pour l'instant pas l'option que je retiens, pompe hydraulique derrière le thermique, c'et ce que je souhaite faire, regarde le schéma.
    Outre la propreté du système, la gestion est la même dans les 2 modes : dérouleur/enrouleur.
    Bien à toi.

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    michel dhieux

    Re : Etude treuil hydraulique - Dimensionnement des éléments.

    Citation Envoyé par flyingpim Voir le message
    Bonsoir,
    l'option que je retiens, pompe hydraulique derrière le thermique, c'et ce que je souhaite faire, regarde le schéma.
    bonsoir
    schéma basique ,presque trop simple ,le plus cher sera la partie mécanique ,mais surement pas l'hydraulique.
    cordialement
    croit-on découvrir des choses qu' on ne fait que redécouvrir.

  8. #6
    flyingpim

    Re : Etude treuil hydraulique - Dimensionnement des éléments.

    Bonsoir,
    Le schéma est simple, c'est vrai ; pour autant existent variantes de ce treuil, avec gestion de la pression (et donc du couple) au moyen d'un seul limiteur de pression, ou bien au moyen de , comme sur mon schéma, l'un pilotant l'autre.
    Avec l'option grande bobine, la partie mécanique n'est pas bien compliquée ; dans ce cas, la fourniture hydraulique représente les 3/4 du budjet total.
    As-tu jeté un oeil au tableau des couples/puissance/cylindrée de pompe/cylindrée de moteur ?
    Bien à toi

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  10. #7
    michel dhieux

    Re : Etude treuil hydraulique - Dimensionnement des éléments.

    Citation Envoyé par flyingpim Voir le message
    Bonsoir,
    Le schéma est simple, c'est vrai ; pour autant existent variantes de ce treuil, avec gestion de la pression (et donc du couple) au moyen d'un seul limiteur de pression, ou bien au moyen de , comme sur mon schéma, l'un pilotant l'autre.
    Avec l'option grande bobine, la partie mécanique n'est pas bien compliquée ; dans ce cas, la fourniture hydraulique représente les 3/4 du budjet total.
    As-tu jeté un oeil au tableau des couples/puissance/cylindrée de pompe/cylindrée de moteur ?
    Bien à toi
    re bonsoir
    le couple des moteurs sont facile a calculer ,j'ai reconnu un EATON et un M/S il suffit de connaitre la cylindrée et tu a dis 50cc ou 100cc suivant l'option .la pression maximale et de 200bars (bien que ces type de moteurs sont maxi continu 150 bars ) mais il suffit de prendre dans les meilleures marques .....pour en avoir un qui tienne a cette pression . on peut deja calculer le couple moteur .
    pour la cylindrée de la pompe c'est une histoire de débit que l'on veut. debit suivant la vitesse de sortie du moteur fonction de sa cylindrée etc.... etc...conclusion a quelle vitesse est le tambour enrouleur de cable .
    cordialement
    croit-on découvrir des choses qu' on ne fait que redécouvrir.

  11. #8
    flyingpim

    Re : Etude treuil hydraulique - Dimensionnement des éléments.

    Pour le moteur, je pense à ça en 50
    http://www.hydraucom.com/fiche-produ...ref=HD151-0710
    et le même en 100
    http://www.hydraucom.com/fiche-produ...ref=HD151-0712

    Regarde ce fichier que je reposte ; tu dis quoi des photos ? le vert est vraiment un gros de chez gros ; fais pour tracter des biplaces non stop des journées entières.
    Bien à toi
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  12. #9
    hydrochristian

    Re : Etude treuil hydraulique - Dimensionnement des éléments.

    Bonjour

    A mon avis le schéma présente une anomalie lors du filage je ne pense vraiment pas que le moteur soit capable de s’alimenter en auto-aspiration surtout à des vitesses de rotation importantes. Malgré le sur-dimensionnement des canalisations il est peut-être utile de prévoir un système de gavage.

    Merci de ne pas utiliser le format pdf pour des images, et de représenter le document "enrouleur model" en gif, jpg ou png.

    Pour la modération, Tropique
    Dernière modification par Tropique ; 27/01/2010 à 15h00.
    cordialement

  13. #10
    hydrochristian

    Re : Etude treuil hydraulique - Dimensionnement des éléments.

    Rebonjour

    j'ai changé le format du schéma
    Images attachées Images attachées  
    cordialement

  14. #11
    flyingpim

    Re : Etude treuil hydraulique - Dimensionnement des éléments.

    Bonsoir,
    tel que je comprend ton schéma, c'est un teuil de traction uniquement, non ?
    C'est quoi, la pièce n°2 ?
    A priori, le schéma sur lequel je m'appuie fonctionne, je ne l'ai pas créé mais repris.
    Je pense que si tu observes les photos, yu dois mieux décripter que moi les installations ; il me semble par exemple que le rouge et le vert n'ont pas de contrôleur de pression pilotée, mais un seul qui est déporté jusqu'à la place du conducteur de la voiture (plus ou moins 4m). Il s'agit donc du circuit principal d'huile à gros débit, je me trompe ?
    Sur "ma" variante, c'est une copie, le contrôleur de pression principal est sur le circuit principal, piloté par un contrôleur déporté avec des flexibles bien plus fins, ce circuit de pilotage étant bas débit ; Tu peux me confirmer ?
    Cette solution a pour avantage sur la première une limitation de la pression maxi qui est fixe, la partie variable ne pouvant s'effectuer que jusqu'à ce seuil préétabli, et donc, garantie de non sur-tractage, et donc sécurité, oui ? non ?

    Ensuite, un premier choix s'impose sur les cylindrées de la pompe et du moteur ; de se choix découlera le reste.
    En croisant mes calculs excel (sont-ils justes, d'ailleurs ?) et la doc qui est là http://hynedi.free.fr/doc_technique/...ss_omp_omr.pdf, peux-tu me confirmer les choix des 50 et 100 OMR ?
    L'idée, c'est de trouver le compromis couple moteur/débit pour avoir les éléments en général mais la pompe et le thermique en particulier les plus petits possibles.
    En me référant à cette doc http://hynedi.free.fr/doc_technique/...er_groupe2.pdf, puis-je avec mon petit 5cv à 3000 tours, faire tourner une 11cc3 voir une 14 ? Mes calculs disent que dans les 2 choix de bobine, on dépasse pas 66 bar, mais sont-ils justes, seulement ?
    Quel est le coefficient de rendement sur ces matériels ? Je t'avouerais que j'ai du mal à me faire une idée ; pour la partie traction, débobinage, je pense que ça n'a pas beaucoup d'importance, mais pour le rembobinage, ça me semble essentiel, vrai ou faux ?
    Car si mon système n'est pas capable de ramener la ligne suffisamment vite, la ligne tombe au sol, ce qui est grosse perte de temps, ou gros ennuis si elle tombe (le plus souvent en réalité) à côté de la piste de tractage ; il peux y avoir des clôtures et autre.
    Et enfin, les diamètres ? Pour moi, tout ça n'est pas concret, je n'est pas d'expérience.
    Déjà, si tu pouvais me confirmer la justesse de mes calculs, ça pourrait me rassurer...
    Par avance, merci pour ton aide et des futures réponses.

  15. #12
    hydrochristian

    Re : Etude treuil hydraulique - Dimensionnement des éléments.

    Bonjour

    J'ai essayé de te faire un exemple de calcul pour ton treuil hydraulique.
    je n'ai pas trouvé les données pour la pression minimale d'alimentation lorsque le moteur tourne en pompe.
    Si Michel passe par là il aura certainement une idée sur la question.
    A suivre.
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    cordialement

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  17. #13
    flyingpim

    Re : Etude treuil hydraulique - Dimensionnement des éléments.

    Bonjour,
    ta pièce jointe est en attente de validation, je n'est donc pas pu la regarder encore ; mais que penses-tu de mes calculs ?
    Bien à toi

  18. #14
    michel dhieux

    Re : Etude treuil hydraulique - Dimensionnement des éléments.

    bonsoir
    j'ai dit que ton schéma était basique...... en effet ,
    comme dit hydrochristian (que je salut ) le moteur du type OMR ( type préférable ) dans une bonne étude digne de ce nom devrait avoir en alimentation en mode débobinage une pression même minime ,or il est en aspiration reservoir a travers un clapet anti-retour, il faut penser que ce moteur va rejeter l'huile qu'il aspire ,donc , si il a des problèmes en aspiration ,il y aura un problème en freinage .(les orbitrols de direction ont une aspiration de ce type mais on peut faire 1 tour de volant en 5 secondes ,pas moins)
    il n'y a pas de filtration .....,sur les trois premiers fichiers ,(il me semble) aucun des trois constructeur n'ont de limiteur piloté (limiteur a deux étages ) ils ont des limiteurs action directe puisque la prise de pression est sur un raccord et non sur un élément hydraulique.

    pour le reservoir je le mettrais au dessus du moteur ,et le reservoir pressurisé par un simple bouchon de pressurisation du commerce .

    sinon ,pour ta question sur la pièce 2 c'est une vanne 2 voies commande électrique ,plutôt qu'une 3 voies manuelle ......
    cordialement .
    croit-on découvrir des choses qu' on ne fait que redécouvrir.

  19. #15
    michel dhieux

    Re : Etude treuil hydraulique - Dimensionnement des éléments.

    Citation Envoyé par michel dhieux Voir le message
    pour le reservoir je le mettrais au dessus du moteur ,et le reservoir pressurisé par un simple bouchon de pressurisation du commerce .
    de ce style par exemple :
    http://www.tracepartsonline.net/(S(z...&sk_Reference=
    croit-on découvrir des choses qu' on ne fait que redécouvrir.

  20. #16
    flyingpim

    Re : Etude treuil hydraulique - Dimensionnement des éléments.

    Bonjour Michel et Christian,

    nous sommes dans le sujet.
    J'ai pris le temps de bien comprendre vos remarques, il m'en fallait...

    Je comprends maintenant bien la différence de circuit pour le gavage, il est plus simple, 3 clapets au lieue 4, une vanne vanne 2 voies au lieu de 3, et un fonctionnement parfait, que des plus... Je ne vois pas de moins, y en a-t-il ?

    Limiteur piloté, sur les 3 photos, il n'y en a pas.
    Le schéma que je vous propose vient d'ici http://www.towmeup.com/TowMeUp-winch.pdf Ce document est complet, bien fait et vante les mérites du limiteur piloté, opposé au limiteur à action directe déporté ; mais qu'en est-il réellement sur un plan technique ? Cet article insiste sur le réusinage de l'aiguille du limiteur déporté dont la courbe d'utilisation doit être revue.
    Mais, si l'on peut piloter le limiteur à action directe par lien électrique, il n'y a à priori aucune nécessité de passer par un second étage, à condition d'insérer un limiteur réglable en parallèle du moteur, non ?
    Différents treuils existent dans le commerce, certains fonctionnent mieux que d'autres, c'est sûr. En même temps, ils sont utilisés dans des conditions bien différentes de température, de fréquence d'utilisation, de charge.
    Pour ma part, je souhaite réaliser un appareil "sérieux", conçu au mieux, mais limité à un usage semi intensif, les 110 kg restants obligatoires ; concrètement, s'il faut certains jours chauds augmenter un petit peu le temps entre 2 tractés, pas de souci... Je pense qu'un thermomètre s'impose pour gérer l'utilisation.

    Le petit treuil, 3eme fichier a 2 litres d'huile sur la photo ; il chauffait ; aujourd'hui, il tourne avec 8 litres, et répondrait parfaitement à mon besoin, mais il n'a pas la capacité à ramener la ligne avant qu'elle tombe au sol ; il est mu par un moteur électrique insuffisant : donc rejeté.
    Son gros avantage, il est piloté à distance via un faisceau électrique, le limiteur se remet seul en position ouverte en cas de panne du système électr(ique)(onique) afin de libérer la bobine pour des raisons de sécurité.
    Cette solution me séduit.
    Ensuite, petite ou grande bobine.
    J'ai fait deux hypothèses tenant compte du volume de la ligne rebobinée, petite bobine de 235 à 310 diam. ou grande, de 450 à 620.
    Merci Christian pour ton étude, avec les rendements mécaniques tout s'ajuste parfaitement.

    Je remarque que dans les 2 cas d'école, les volumes de flux sont sensiblement les même, de l'ordre de 50l/m maxi.
    "En gros", des moteurs de 50 et 100 cc3 semblent biens adaptés aux deux solutions (à affiner après l'arrêt du diamètre de la bobine), et équivalents comme solution si on les alimente avec le même volume d'huile. Est-ce exact ?
    Sur quels diamètres de flexibles doit-on partir ? Le lien d'au-dessus parle de 1"1/4 ; dans mon cas, n'est-ce pas un peu sur dimensionné ? 1" ?

    Sur la photo petite bobine, les diamètres semblent ridicules...
    Deux confirmations : l'appareil avec bouton, au premier plan est un limiteur de pression réglable par bouton en parallèle avec le moteur ? Celui sur lequel est connecté le mano, c'est le limiteur piloté ?

    Mon idéal serait petite bobine, rebobinage avec pompe mue par thermique, pilotage déporté par faisceau électrique, sécurité limiteur ouvert en cas de souci électrique.
    L'avantage serait une installation à l'arrière de mon 4x4, en permettant l'utilisation du haillon, super utile évidemment. Ce n'est pas le cas pour les engins en photo.
    La difficulté, la vis de trancannage, son entraînement, le chariot. Si je peux la trouver je pense que j'opterai, il faut voir si dispo ou le coût de fabrication.
    Je peux disposer d'un 5CV Robin 4 temps dans de bonnes conditions ; je n'ai pas les courbes de puissance ni de couple ; je pensais que ce serait suffisant. Avec le résultat de Christian, et au vu des courbes d'utilisation, je doute, et suppose qu'il faudra me tourner vers ce type de moteur http://www.honda-engines-eu.com/fr/images/977.pdf. Les 35 kg nécessaires pour le retour sont une évaluation ; il faut que je les valide par des essais, j'ai encore besoin de temps pour travailler là-dessus.
    Sinon, l'option se fera sur grande bobine, 100 cc3, adieu le haillon...
    Hormis les tailles de la pompe et du moteur, les éléments constitutifs seraient les mêmes, n'est pas ?

    J'attends vos avis éclairés avec impatience.

    Un grand merci à tous les deux, à bientôt.

  21. #17
    flyingpim

    Re : Etude treuil hydraulique - Dimensionnement des éléments.

    J'ai oublié...

    Bien qu'écartée dès le début, pour des raisons mécaniques, de maintenance et puis par goût aussi, que pensez-vous de la solution rebobinnage par chaîne ?
    Le rendement est-il meilleur qu'avec la pompe ?

    Merci.

  22. #18
    hydrochristian

    Re : Etude treuil hydraulique - Dimensionnement des éléments.

    Bonjour Flyingpim

    En fouillant à la cave j'ai retrouvé une vieille documentation Danfoss
    qui indique la pression de gavage nécessaire au bon fonctionnement des moteurs durant la phase de freinage.

    Tu as maintenant toutes les information pour réaliser une étude correcte.
    Images attachées Images attachées  
    cordialement

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  24. #19
    michel dhieux

    Re : Etude treuil hydraulique - Dimensionnement des éléments.

    Citation Envoyé par flyingpim Voir le message
    Bonjour Michel et Christian,

    nous sommes dans le sujet.
    J'ai pris le temps de bien comprendre vos remarques, il m'en fallait...

    Je comprends maintenant bien la différence de circuit pour le gavage, il est plus simple, 3 clapets au lieue 4, une vanne vanne 2 voies au lieu de 3, et un fonctionnement parfait, que des plus...

    Mais, si l'on peut piloter le limiteur à action directe par lien électrique, il n'y a à priori aucune nécessité de passer par un second étage,
    Pour ma part, je souhaite réaliser un appareil "sérieux", conçu au mieux,
    bonjour
    il y a quelques fois des qualités cachées dans les composants hydrauliques
    (normal ,sinon a quoi on serviraient ) .
    un limiteur piloté ou a deux étages ,est précis au bars prés :
    l'étage pilote étant bien plus petit que le limiteur a action directe ,il va donc s'ouvrir a la pression que l'on demande et ,ouvrir l'étage secondaire .....(pas évident a expliquer et a comprendre), il faut penser (fortement) a la distance d'écrasement d'un petit ressort qui comprime un petit clapet par rapport a un gros ressort qui comprime un gros clapet , le premier va se lever de quelques dixièmes , et le second de quelques millimètres....pour le premier il suffit de vider la chambre qui maintient le gros clapet ,alors que le second doit évacuer toute la quantité d'huile en surpression .
    en clair ,un limiteur action directe peut commencer a s'ouvrir a 60 bars et être complètement ouvert a 100 bars , alors que le réglage initial est de 90 bars (chiffre un peu exagéré ) un limiteur piloté si le réglage est de 90 ,le mano sera a + ou - 2 de 90bars (chiffre réel)
    cela évite (ou diminue ) une éventuelle chauffe de l'huile et avoir une précision de travail .
    ci-joint une petite explication .

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

    cordialement
    croit-on découvrir des choses qu' on ne fait que redécouvrir.

  25. #20
    michel dhieux

    Re : Etude treuil hydraulique - Dimensionnement des éléments.

    re bonjour
    je répondrais plus tard au restant ,car il y a plusieurs questions a la fois.
    désolé .
    croit-on découvrir des choses qu' on ne fait que redécouvrir.

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