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RÉALISER UN CIRCUIT HYDRAULIQUE

 D’UNE SCIE À RUBAN

Formation hydraulique

 

1-Schéma hydraulique

 

Un client veut automatiser une scie à ruban, il souhaite créer le circuit hydraulique de la scie.

On dispose :

     - Une pompe à engrenage de 2 cm3/tour.

     - Un moteur électrique : vitesse 1400tr/min.

     - Un vérin soulevant l’archet : Ø piston 25 mm, Ø tige 16 mm, course 150 mm.

     - Un vérin de serrage : Ø piston 32 mm, Ø tige 20 mm, course 100 mm.

On souhaite pouvoir régler la vitesse de rentrée et de sortie de chaque vérin.

Sur le schéma ci-dessus on retrouve :

     - Un réservoir (rep 1).

     - Une pompe à engrenage (rep 2).

     - Un moteur électrique (rep 3).

     - Un limiteur de pression (rep 4).

     - Un distributeur de by-pass 4/2 à tiroir (rep 5).

    - Un distributeur permettant de faire fonctionner l’étau 4/3 centre fermé à tiroir (rep 6).

     - Un limiteur de débit unidirectionnel permettant de régler la vitesse de serrage de l’étau (rep 7).

     - Un limiteur de débit unidirectionnel permettant de régler la vitesse de desserrage de l’étau (rep 8).

     - Un vérin double effets permettant le serrage de l’étau (rep 9).

     - Un distributeur permettant de faire fonctionner l’archet 4/3 centre fermé à tiroir (rep 10).

     - Un limiteur de débit unidirectionnel permettant de régler la vitesse de montée de l’archet (rep 11).

     - Un limiteur de débit unidirectionnel permettant de régler la vitesse de descente de l’archet (rep 12)

     - Un vérin double effets permettant la montée/descente de l’archet (rep 13)

     - Un échangeur (rep 14)

     - Un filtre à huile retour (rep 15)

À noter : Chaque vérin est équipé de 2 limiteurs de débit unidirectionnel en tête bêche installés côté grande chambre. Cela permet de pouvoir régler la rentrée et sortie de tige sans étrangler sur la petite chambre afin d’éviter des surpressions trop importantes dans la chambre annulaire. De manière générale, lorsque les vérins sont asymétriques, on évite de réduire le débit à l’échappement côté petite chambre.

Le limiteur de débit installé sur le vérin de l’archet permet également de maîtriser la descente de la charge menante (poids de l’archet)

 

2-Débit de la pompe

 

Q = q * V / 1000

Q : débit en l/min

q : cylindrée en cm3/tour

V : vitesse de rotation en tour/min

Le moteur électrique à une vitesse de 1400 tr/min

Q = 2 * 1400 / 1000

Q = 2.8 l/min

 

3-Puissance du moteur électrique

Le limiteur de pression sera réglé à 140 bars.

P = p * Q / 540

Cette formule grâce au coefficient 540 tient compte des rendements mécaniques.

P : Puissance en KW

p : Pression en Bar

Q : Débit en l/min

P = 140 * 2.8 / 540

P = 0.73 KW arrondi à 0.75 KW

 

4-Force de l’étau

 Surface du piston :

S = π * r²

S = π * 16²

S = 803.84 mm² soit 8 cm²

P = F /S

P : Pression en bar

F : Force en daN ou Kg

S : Surface en cm²

F = p * s

F = 140 * 8

F = 1120 daN

  

5-Vitesse de sortie de tige des vérins

Q = 6 * S * V

Q : Débit en l/min

S : section en cm²

V : vitesse en m/s

Vérin étau :

2.8 = 6 * 8 * V

2.8 / 48 = 0.058 m/s

Temps de sortie du vérin de l’étau si étrangleur desserré :

Course : 100 mm

0.058 / 0.1 = 1.72 seconde

Vérin archet :

Ø 25 mm   longueur : 150 mm

2.8 = 6* π * 1.25² * V

V = 2.8/29.43

V = 0.95 m/s

Temps de sortie du vérin de l’archet si étrangleur desserré :

0.95 / 0.15 = 6.33 secondes.

 

6-Dimension de la tuyauterie

Le dimensionnement du diamètre intérieur des tuyauteries s’effectue grâce à l’abaque ci-dessous.

6-1 Vitesse du fluide dans les conduites sous pression :

0 à 50 bars : 5m/s

50 à 150 bars : 5 à 6 m/s

150 à 250 bars : 6 à 8 m/s

Supérieur à 250 bars : 8 à 10 m/s

6-2 Vitesse du fluide dans les conduites de retour :

2 à 3 m/s

6-3 Vitesse du fluide dans les conduites de drainage :

0.5 m/s

6-4 Vitesse du fluide dans les conduites d’aspiration :

Pompe à engrenage : 0.8 à 1.5 m/s

Pompe à piston : 0.5 à 0.8 m/s

6-5 dimensionnement :

La conduite d’aspiration 2.8 l/min sera :  1/4 minimum (DN6)

Compte tenu des très faibles débits de l’installation, tous les autres tuyaux, peuvent rester en ¼ ou même descendre en 3/16 (DN 4)

 

4-Taille du réservoir

Volume des vérins + volume tuyauterie + volume retour des vérins + 15 % de volume de marnage.

Volume de tuyauterie estimé à 1 litre

Volume des vérins :

V = S * L

V : Volume en litre

S : section en dm²

L : longueur en dm

Volume du vérin de l’étau :

V = 0.08 * 1 = 0.08 l

Volume du vérin de l’archet :

V = 0.04 * 1.5 = 0.06 l

Volume retour du vérin de l’étau :

V = 0.03 * 1 = 0.03 l

Volume retour du vérin de l’archet :

V = 0.02 * 1.5 = 0.03 l

Un réservoir de 4 litres sera parfait.

 

5-Taille des distributeurs.

Les distributeurs devront laisser passer le débit de retour des vérins.

Le rapport de section des vérins est de 1.6 (rapport de surface entre la grande chambre et la chambre annulaire). Le débit maximum pouvant passer dans les distributeurs est de 2.8 * 1.6 = 4.48 l/min.

À noter : Les distributeurs à tiroir ne sont pas étanches, il faudra maintenir le distributeur de l’étau actionné lors de la coupe. Ou alors installer un clapet piloté avecun accumulateur entre le distributeur et le vérin.

De même pour l’archet, lors d’un arrêt prolongé (plusieurs heures), il risque de descendre.

 

6-Echangeur

Toutes les installations hydrauliques chauffent. Il est nécessaire d’installer un échangeur. Par retour d’expérience, il doit pouvoir dissiper 35% de la puissance installée.

Le distributeur de by-pass (rep 5) permet de ne pas laminer l’huile par le limiteur de pression lorsque la scie est en stand-by.

 

7-Filtration

L’installation est considérée comme peu sensible à la pollution, un filtre sur le retour de 20µm laissant passer 5 l/min sera suffisant.

Ne pas oublier la filtration de mise à l’air libre du réservoir qui sera au minimum du même grade.

 

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Commentaires (3)

wagner
  • 1. wagner | 08/04/2021
Bonjour,
quelle type exact de limiteur unidirectionnelle est adéquat pour la descente de l'arche.
Merci
sebhydro
  • sebhydro | 08/04/2021
Bonjour, Merci pour votre intérêt. Au vu des débits, distributeur, & limiteurs de débit de type Cetop 2 (NG4) est suffisant.
Steph
  • 2. Steph | 06/01/2020
Merci pour les infos

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