dimensionner un circuit hydraulique pour une presse : calcul

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Le cahier des charges stipule de dimensionner un circuit hydraulique pour faire fonctionner un vérin de presse.

On dispose d’un vérin double effet d’une longueur de 30cm. Le diamètre du piston est de 160mm et le diamètre de la tige est de 110mm.

La pompe sera entrainée par un moteur électrique.

L’effort maxi doit être de 40 tonnes, le vérin doit sortir en 20 secondes.

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1 - Le Schéma hydraulique

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2 - Calcul pression

2.1 Surface du piston

S = π*R²

S : Surface en cm².

R : Rayon du piston en cm ( 16/2=8cm).

S = ?p *8²

S= 200,96 cm²

2.2 Pression nécessaire

P = F/S

P : Pression en bar.

F : Force en daN pou Kg.

S : Surface du piston en cm².

P = 40000/200.96

P = 199 bars : arrondi à 200 bars.

On prendra une pompe à engrenages externes installée en charge. (réservoir au-dessus de la pompe).

3 - Calcul Débit

3.1 Vitesse du vérin

La longueur du vérin 30 cm soit 0.3 m doit sortir en 20 secondes.

Soit : 0.3/20 = 0.015 m/s.

3.2 Débit nécessaire

Q = 6*S*V

Q : Débit en l/min.

S : Section du piston en cm².

V : Vitesse du vérin en m/s.

Q = 6*200.96*0.015

Q = 18.08 l/min arrondi à 18 l/min.

4 - Calcul cylindrée de la pompe

Le moteur électrique tourne à une vitesse de 1500tr/min.

Q = q*N/1000

Q : Débit en l/min.

q : Cylindrée de la pompe en cm3/tour.

N : Vitesse de rotation en tr/min.

18 = q * 1500/1000

18 = q* 1.5

q = 18/1.5

q = 12 cm3/t.

5 - Dimension du distributeur

Le débit maximum passant dans le distributeur est le débit de la pompe multiplié par le rapport de section du vérin.

Rapport de section : différence entre la surface du piston et la surface annulaire.

Q = 18 *2 = 36 l/min.

On choisira un distributeur monobloc de type 6/3 centre ouvert pouvant faire passer 40l/min .Le limiteur de pression est intégré au distributeur.

6 - Taille du réservoir

Dans l’industrie, la taille du réservoir est de 4 à 5 fois le débit de la pompe.

Dans les circuits embarqués (TP- agricole) la taille du réservoir est entre 0.8 à 2 fois le débit de la pompe.

De façon plus précise , le réservoir doit contenir le volume utile (volume des vérins + tuyauteries) + le volume de marnage (volume de retour des vérins + volume des accumulateurs) + le volume de ciel ( 15% du volume utile + marnage).

On prendra un réservoir de 35 l.

7 - Puissance du moteur électrique

P = p * Q / 540

P : Puissance en KW.

p : Pression en bar.

Q : Débit en l/min.

P = 200 * 18 / 540

P = 6.66 KW on prendra un moteur standard de 7.5 KW.

8 - Puissance de l’échangeur

Si l’installation ne fonctionne que quelques minutes par jour , il n’est pas nécessaire d’installer un refroidisseur.

Dans le cas contraire , il est conseillé de prendre un échangeur pouvant dissiper 35% de la puissance installée.

6.66 * 35/100 = 2.33 KW.

9 - Dimension tuyauterie

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

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9.5 Dimensionnement :

La conduite d’aspiration 18 l/min (rep 1) sera : Ø 3/4

La conduite pression sortie de pompe 18 l/min (rep 2) sera : Ø 3/8

Les conduites pression A et B 36 l/min (rep 3 & 4) seront : Ø 1/2

La conduite retour 36 l/min (rep 5) sera : Ø 3/4

10 - Filtration

L’installation est considérée comme peu sensible à la pollution, un filtre sur le retour de 20µm laissant passer 40 l/min sera suffisant.

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Fiche N° 14

Dimensionner un circuit hydraulique pour une presse 40T (feuille de calcul)

1 - Le Schéma hydraulique

2 - Calcul pression

2.1 Surface du piston

2.2 Pression nécessaire

3 - Calcul Débit

3.1 Vitesse du vérin

3.2 Débit nécessaire

4 - Calcul cylindrée de la pompe

5 - Dimension du distributeur

6 - Taille du réservoir

7 - Puissance du moteur électrique

8 - Puissance de l’échangeur

9 - Dimension tuyauterie

Sur site en entreprise et/ou visioconférence

9.1 Vitesse du fluide dans les conduites sous pression :

9.2 Vitesse du fluide dans les conduites de retour :

9.3 Vitesse du fluide dans les conduites de drainage :

9.4 Vitesse du fluide dans les conduites d’aspiration :

9.5 Dimensionnement :

10 - Filtration