Réaliser un circuit hydraulique pour une scie à ruban

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

On dispose de :

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)

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2-Débit de la pompe

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4 - Force de l’étau

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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.

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6 - Dimension de la tuyauterie

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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)

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7 - 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.

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8 - 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.

9 - Echangeur

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Fiche N° 40

Réaliser le circuit hydraulique d'une scie à ruban

1 - Schéma hydraulique

2-Débit de la pompe

Sur site en entreprise et/ou visioconférence

3 - Puissance du moteur électrique

4 - Force de l’étau

5 - Vitesse de sortie de tige des vérins

6 - Dimension de la tuyauterie

7 - Taille du réservoir

8 - Taille des distributeurs

9 - Echangeur

10 - Filtration