Architecture hydraulique et choix du type de composants pour banc d'animation autonome.

[Adri571999]

Bonjour à tous,
Je me permets de vous solliciter pour un projet à la fois scolaire et professionnel puisque celui-ci servira dans l'entreprise où j'effectue mon alternance.
L'objectif est de concevoir un banc d'animation d'une machine en position stationnaire afin de pouvoir effectuer la maintenance de celle-ci. Le banc se trouvera sous la forme d'un groupe hydraulique autonome entrainé par un moteur triphasé, branché dans l'atelier. Le but est d'animer la machine et ses éléments tournants grâce à un moteur hydraulique et de faire varier et commander la vitesse entre 10tr/min et 1000 tr/min. En plus de ça le but est aussi de tester différentes fonctions hydrauliques de la machine grâce à des distributeurs, (une fonction hydraulique à la fois), je connais les caractéristiques visées (160 bars min et 50L/min environ). Concernant la partie entrainement de la machine grâce au moteur hydraulique, j'ai pu mesurer expérimentalement un couple résistant pour mettre en mouvement la machine de 230 N.m, je considère plutôt 300N.m en prenant en compte l'approximation de la mesure et le couple de démarrage du moteur hydraulique (80% du couple nominal, cas général). Plusieurs cas d'utilisation sont possibles : uniquement une fonction hydraulique, uniquement l'entrainement de la machine, ou en simultané : l'entrainement de la machine à une vitesse donnée et l'utilisation d'une fonction hydraulique. j'ai essayé de faire un schéma (représentatif rapide). Mes difficultés sont de trouver la bonne architecture hydraulique correspondant à mon problème et mes cas d'utilisation, choisir le bon type de composant hydraulique (pompe à cylindrée variable ou fixe, type de moteur hydraulique...) et gérer les débits hydrauliques nécessaires en fonction des vitesses voulues et cas d'utilisation. Pour la partie formule d'hydraulique et calcul, pas trop de soucis par contre j'ai du mal à savoir par quel bout attaquer le dimensionnement. Je suis parti sur une pompe à cylindrée variable pour gérer les différents débits en fonction des cas d'utilisations mais j'ai du mal comprendre comment le débit va se réguler et de même pour faire varier la vitesse du moteur hydraulique.

Merci d'avance pour vos conseils et réponses


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[hydrochristian]

Bonjour
Le groupe hydraulique fournit un débit de 50l/min sous une pression de 160b.
Il alimente un moteur hydraulique dont la vitesse de rotation varie de 10tr/min à 1000tr/min sous un couple résistant de 300N/m.
Il doit aussi alimenter trois autres fonctions annexes. Testé individuellement.
Il doit être aussi être capable de tester une fonction annexe plus l’alimentation du moteur hydraulique en simultané.

Est-ce le fonctionnement souhaité ?(je n'ai pas tout compris)
Si oui :

Il faut définir la cylindrée du moteur hydraulique, afin de vérifier que le dimensionnement de la pompe est correct.
Puis connaitre les valeurs de vitesses lorsque l’on teste moteur hydraulique +1 fonction annexe.
Après faire un premier schéma l’analyser et vérifier la cohérence avec le fonctionnement désiré

[Adri571999]

Bonsoir, tout d'abord merci pour l'intérêt que vous portez à mon sujet.

Globalement vous avez compris et résumé mon problème, cependant il y a quelques subtilités:

Les valeurs de 50L/min et 160 bars ne sont pas les caractéristiques du groupe hydraulique, je ne l'ai pas dimensionné. Ce sont 2 valeurs que je cherche à avoir dans chacun de mes 3 distributeurs permettant de tester des fonctions hydraulique de la machine, +-10% Ce sont des valeurs de pressions et débits connues et nécessaires pour tester ces fonctions. Concernant les cas d'utilisations c'est ce que vous avez marqué (entrainement du moteur hydraulique uniquement ou test d'une fonction hydraulique uniquement ou en simultané test d'une fonction hydraulique + entrainement du moteur hydraulique).

Ma grosse question était sur quel type de composants hydrauliques partir et comment les dimensionner en fonction des cas d'utilisation du système, (différents débits et pressions à gérer).

Merci d'avance,

Cordialement

[hydrochristian]

Bonsoir
Petite question :
Le moteur doit-il fournir le couple de 30daN/m à 1000tr/min ?
A la louche si tu as une pression de service de 160bar la cylindrée du moteur sera d’environ 120cm³/tr soit un débit de pompe d’environ 120l/min hors rendement pour atteindre la vitesse désirée. C= cyl x ΔP /2Π

Et pour 30daN/m à 1000tr/min. la puissance P= C x ω =300 x2Π1000/60=34000w

Je ne sais pas définir un système sans connaitre les besoins et le cycle de fonctionnement.

C’est la raison pour laquelle j’ai indiqué de définir les besoins en particulier celui du moteur qui semble être le plus gourant ?
Avant d’entrevoir une solution.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Adri571999]

Bonsoir,

J'avais aussi calculé de 34 kW de puissance, c'est la puissance maximale que devra développer le moteur pour animer la machine à 1000tr/min. Partant de ça j'ai calculé ma cylindrée max du moteur : cyl = (628*Cm)/ Pression = (628*30)/180 = 105 cm3/tr puis la vitesse de rotation max du moteur : V= (Pmax*6*10^5) / (pression * cyl) = 1080 tr/min et enfin le débitmax pour le moteur hydraulique : Qmax= (V*cyl)/1000 = 114L/min

Si je prends le cas d'utilisation le plus contraignant du système : on anime la machine à 1000tr/min et en même temps on vient tester une fonction hydraulique qui nécessite 160bar minimum et 50L/min. Je peux donc additionner les débits pour trouver celui que ma pompe devra fournir pour alimenter les deux circuits : 114+50+10 (marge) = 180L/min Donc logiquement pour le pire cas d'utilisation il me faudrait une pompe qui développe 180bar (avec marge) et 180L/min.

Mais du coup mes grosses questions étaient :

Comment on gère le surplus de débit dans les cas moins contraignant ? Si j'utilise uniquement le moteur hydraulique pour animer la machine, besoin de 120L/min alors que ma pompe en fourni 180L/min, si j'utilise uniquement une fonction hydraulique de test, je n'ai besoin que de 50L/min alors que la pompe en fourni 180L/min

Deuxième question, on a calculé les caractéristiques max que la pompe doit fournir mais mon but est de pouvoir faire varier la vitesse du moteur hydraulique et la commander entre 10 et 1000tr/min en jouant sur le débit. Du coup organe va me permettre cela et quel type de moteur hydraulique me fournira le couple nécessaire dans une plage de vitesse de 10 à 1000tr/min ? En plus de cela si on joue sur le débit qui va au moteur hydraulique pour contrôler sa vitesse , derrière la pompe hydraulique force , je me trompe ?

Merci d'avance

[hydrochristian]

bonsoir

en première estimation je m'orienterai sur ce type de moteur hydraulique qui à l'avantage d'avoir une excellant régularité à bas régime ainsi qu'un bon rendement au démarrage .
http://www.hydrola.com/images/Marque...r-MR%20MRE.pdf

puis une pompe à cylindrée variable avec régulation "LS" load sensing. qui permet d'adapter sa cylindrée et la pression de refoulement en fonction du débit consommé.

un petit schéma s'impose

[hydrochristian]

https://www.parker.com/content/dam/P...E-MRV-MRVE.pdf

[hydrochristian]

http://www.hydrola.com/images/Marque...MRV%20MRVE.pdf

[hydrochristian]

bonjour

la vitesse sur les mouvements annexes doit-elle être réglable?
moteur hydraulique doit-il contrôler des charges menantes?

[hydrochristian]

bonjour

voici un exemple.
effectivement il y a d'autres solutions!

banc d'essais-1.jpgbanc d'essais-2.jpg

[hydrochristian]

bonsoir
petite variante.

[hydrochristian]

bonjour

petite simulation!

[Adri571999]

Bonjour,

merci pour l'aide, j'ai commencé par faire un premier schéma simple afin de voir ce que ça pourrait donner. J'ai cependant un peu de difficulté à trouver des informations sur un composant qui me permettrait de faire varier la vitesse du moteur hydraulique. Je n'ai pas assez de culture hydraulique pour ça. Je voudrais quelque chose de vraiment simple style potentiomètre qui par exemple en tournant un bouton au niveau de banc on fait varier facilement le débit et donc la vitesse entre 0 et 1000tr/min. j'ai vu aussi du distributeur proportionnel mais je n'y connais pas assez. Concernant les fonctions hydrauliques, comme dit précédemment, je cherche à avoir en permanence peu importe le cas d'utilisation, dans chaque distributeur 160bar de disponible et 50L/min. je sais qu'avec ces caractéristiques j'aurais la même vitesse de manœuvre qu'un distributeur de tracteur agricole, de moyenne gamme. Les fonctions hydrauliques annexes serviront à commander uniquement des vérins comme dessinés sur le schéma. Merci d'avance

[Adri571999]

Je ne l'ai pas précisé mais mon moteur hydraulique entraine une machine grâce à un cardan et qui transmet la puissance à la boite de vitesse de la machine qui la transmet elle même à des éléments tournants avec une inertie, principalement des rouleaux. je pense aussi que je dois protéger mon moteur et le circuit d'une contre pression à cause de l'inertie des éléments roulants. La difficulté est que je ne connais pas l'inertie globale, trop complexe à trouver. le couple de démarrage de 230N.m de la machine je l'ai simplement mesuré expérimentalement en fabricant une embout monté dans le cardan de la machine et en essayant par étapes avec une clé dynamométrique.

[Adri571999]

j'ai fait une première simulation non sans mal, je pense que je n'ai pas forcément le bon type de distributeur. Je viens aussi de voir qu'il me faut un retour libre vers le réservoir pour le moteur hydraulique. En modélisant la machine ç animer par un volant d'inertie, je me rends compte que sur la fin ça peine à monter en vitesse, arrivé à 600tr/min. Ce qui m'étonne aussi c'est la pression faible dans le circuit des fonctions annexes qui est assez faible.

[coco34]

bonjour

est il possible de connaitre la géométrie des rouleaux masse le moment d'inertie se calcule facilement si on connait cela.
et il faut connaitre le rapport de transmission aussi

[hydrochristian]

Bonjour Adri571999
Les débuts avec AS sont toujours un peu difficiles !

Le problème avec ton installation c’est que tu veux réaliser deux mouvements en simultané avec une seule pompe.
Lorsque tu alimentes le moteur hydraulique et en même temps un mouvement annexe, en fonction de
la charge sur les récepteurs la différence de pression (ΔP) aux bornes du limiteur de débit varie;
donc le débit qui le traverse aussi il faut le remplacer par régulateur de débit 2voies.


Quelle est la version d’Automation studio que tu te sers ?

[hydrochristian]

bonsoir

un exemple:
toujours avec deux distributeurs à commande proportionnelle pour le réglage de la vitesse de rotation du moteur hydraulique.
car j'ai rencontré des difficultés de réglage avec un distributeur de calibre important pour régler de petites vitesses.

[hydrochristian]

bonjour

une petite dernière

[Adri571999]

Bonjour, merci pour l'aide. Je débute vraiment avec automation studio, j'ai la version 7. J'ai plusieurs questions concernant le dernier schéma proposé :
- Le bloc de la pompe hydraulique LS est fait manuellement dans le logiciel ou est-ce importé ?
- j'ai du mal à comprendre la fonction LS de la pompe, une partie du retour d'huile semble retourner vers le réservoir et l'autre vers la pompe.
- Quel est intérêt des deux distributeurs avant les balances de pressions 12 et 4 ainsi que l'intérêt des balances de pression et sélecteur de circuit ?

D'autre part dernière question concernant les distributeurs pour les fonction annexes, est-ce qu'ils en existe des 4 postions dans automation studio ? Position fermé, sortie de tige, rentrée de tige et position flottante ?

Merci d'avance

[Adri571999]

Voilà où j'en suis actuellement dans mon circuit, assez simpliste je me garde le Ls et "l'étoffage" pour la fin !
Pour l'instant je n'arrive encore pas à faire varier la vitesse du moteur hydraulique, je vais m'y atteler et essayer de mettre en place le distributeur electro proportionnel

[Adri571999]

Je n'ai pas précisé mais mon moteur hydraulique n'a besoin de tourner que dans un sens de rotation, comme en réalité sur la machine testée, cela devrait simplifier le circuit

[hydrochristian]

bonsoir

La pompe « LS » est réalisée et assemblée par moi avec des composants créé ou issu de la bibliothèque.
Les balances de pression jouent exactement le même rôle que celle d’un régulateur de débit 2voies à savoir entretenir une ΔP constante aux sections découvertes par le tiroir du distributeur proportionnel.
Les sélecteurs de circuit sélectionnent la pression la plus élevée pour générer le signal « LS » de la pompe.
Dans autre post. J’ai placé dernièrement des planches sur le principe load sensing.

https://forums.futura-sciences.com/t...stibuteur.html

https://forums.futura-sciences.com/a...mpe-dfr_00.jpg

https://forums.futura-sciences.com/a...mpe-dfr_01.jpg

[Adri571999]

Merci pour les informations, je vais m'informer sur le fonctionnement avant d'essayer de la mettre en place.

Pouvez vous m'indiquer la démarche à suivre afin de mettre en place le distributeur à commande electro proportionnelle qui va faire varier la vitesse de mon moteur hydraulique. je ne sais pas comment créer le bouton qui va le commander et régler la plage de vitesse de mon moteur ? (Je débute)

Merci d'avance,

Cordialement

[Adri571999]

J'avais une question sur votre dernier schéma, à quoi servent les deux distributeurs que j'ai entourés en rouge ci dessous ?

[hydrochristian]

bonjour

à régler le débit sur les mouvements annexes
et à régler la petite vitesse du moteur hydraulique par expérience le contrôle de petits par distributeur de calibre important est délicat
à moins d'utiliser un servodistributeur (ce n'est qu'un avis personnel)

[hydrochristian]

re

dernière simulation avec des composants de la Bibliothèque "AS"

pour ne pas encombrer le post en message privé

[Adri571999]

Bonjour,

Je me permets de revenir vers vous pour une question sur mon banc d'animation de machines agricoles concernant la partie sécurité.

J'ai un moteur hydraulique qui permets d'entrainer en rotation une machine avec une inertie importante. Dans mon projet la sécurité est primordiale et en cas d'urgence j'ai évidemment besoin d'un bouton coup de poing.

Celui-ci coupera l'alimentation de mon moteur électrique qui entraine ma pompe hydraulique et fourni l'hydraulique pour tout le système. Cependant cela ne me permet pas d'arrêter de manière rapide la machine entrainée en rotation par mon moteur hydraulique qui ne sera plus alimentée en huile mais qui ne freine en rien la rotation de son axe.

J'ai vu des moteur hydraulique avec frein, comment la commande se fait elle ? Peut on s'en servir pour faire un arrêt d'urgence ?

Merci d'avance pour vos réponses

[hydrochristian]

bonjour

oui les moteurs hydraulique peuvent être équipé de frein à manque de pression (blocage par ressort).
j'ai placé une valve d'équilibrage qui a pour fonction
1) de contrôler la vitesse de rotation du moteur lors de la décélération
2) de créer une pression suffisante à l'ouverture du frein.