Projet Hydraulique [PDF]

Zitiervorschau

SOMMAIRE Présentation du projet

Phase I : Proposition d’une conception préliminaire I-Préparation des données I-1.Moment de coupe I-2.Force de perçage (feed force)

I-3.Effort de frettage maximal Calcul de la pression minimum II-Proposition de circuit pour l’installation Cycle de fonctionnement III-Dimensionnement des composants III-1.Dimensionnement de vérin V1 Vérification de résistance au flambage Calcul de débit vérin III-2.Dimensionnement de vérin V2 Vérification de résistance au flambage Calcul de débit vérin V2 La maîtrise des vitesses III-3.Dimensionnement du bloc modulaire de réglage de vitesse des vérins III-4.Dimensionnement de la pompe 1 Détermination de la vitesse et le rendement volumétrique Détermination du couple pompe et le rendement mécanique 1

III-5.Dimensionnement de Moteur hydraulique Calcul des rendements III-6. Dimensionnement de la pompe 2 Détermination de la vitesse et le rendement volumétrique Détermination du couple pompe et le rendement mécanique

III-7-1.Détermination des diamètres et des longueurs de tuyauteries II-7-2.Normalisation des diamètres et évaluation des pertes de charge dans les tuyauteries

III-8.Dimensionnement des limiteurs de pression : Choix des limiteurs de pression

IV. Evaluation des performances de l’installation : Bilan énergétique (phase I : assemblage) Bilan énergétique (phase II : perçage) Rendement globale . Phase

II : Amélioration de la solution

I-Proposition de nouveau circuit pour l’installation Choix de la pompe

II-2.Dimensionnement du régulateur débit de moteur II-3.Calcule des nouveaux rendements

2

Présentation du projet : Dans ce projet nous allons faire une étude de conception d’une installation hydraulique d’une unité d’assemblage-perçage (figure1), cette unité à pour but de réaliser un ensemble de deux pièce à assembler puis à percer. Au départ, les deux pièces sont telles que : La première est cylindrique et la seconde est prismatique ayant un alésage qui va contenir la première (figure2). Le cahier de charge impose que cette unité contienne trois actionneurs : deux vérins et un moteur hydrauliques. L’un des deux vérins réalise la tache d’assemblage alors que la tige de deuxième vérin et en liaison rigide avec le corps du moteur hydraulique afin de le faire translater en mouvement rectiligne suivant l’axe de perçage. Le foret est monté sur l’arbre du moteur grâce à un porte-outil.

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Phase I : Proposition d’une conception préliminaire I-Préparation des données : Calculons maintenant les efforts nécessaires pour le perçage en se basant sur l’approche de KIENZLE. Fc2

Fc1

D/2

I-1.Moment de coupe :

=

+

/

=

=

Avec :

=

/

∗

est la force de coupe (cutting force).

=

−

;

=

;

∗

=

/

On utilise la table 2 et les données du cahier de charge, on trouve :

= .

×

!° = .

= 4

!°

= #.

− −

=

#

$%&

(/

± −

−

=

$*+

=

(/

−

$%&

= .,

−

$*+

= .!



= . ,- ± . -

$%&

=

$*+

= ,

.,

(

- (

=

$%&

=

.

# (.

$*+

= # . ! (.

. - (.

I-2.Force de perçage (feed force) : .

.$%&

=

.

−

=

.$*+

−

= -

Ff1

Ff2

De même, on calcul la force Ff :



.

=

. - ( 5

−

. $%&

. $*+

= . -#

= .#

I-3.Effort de frettage maximal : Calcul de la pression minimum : Pour les deux pièces à assembler, on a le même matériau, donc :

/.0122*31 =

45 6

×

6

6

6

6

6

6

6

6

7

6

6 6

6 =,

On a :

7=

6 =

6 = 4 = , ,



E : Module de Young de matériau des pièces à réaliser de désignation 42Cr Mo4 (E=210 GPa). 6

/.0122*31 = -, - /9 L’effort de frettage maximal :

=:×7× 6 ×

=

× /.0122*31

;9(



7

II-Proposition de circuit pour l’installation :

8

Cycle de fonctionnement :

9

III-Dimensionnement des composants : III-1.Dimensionnement de vérin V1 : On a: Donc :


= E : Module de Young (E=200000 MPa)

12

: -

=

,,, !-

S : Coefficient de sécurité (on prend S=2) =

, ;9(

Donc

Fc > F

=

Or on a:

;9(

d’où le vérin va résister au flambage

Calcul de débit vérin : Le cycle de fonctionnement est comme suit : Avance rapide, puis avance lente et en rentrée de tige avec un retour rapide. • Le débit de vérin V1 pendant l’avance lente (phase d’assemblage) : B Q1= V 1*A1 = 0,05*0,0078 = 0,00039 A DC

= 23,4 ED AFG

• Le débit de vérin V1 pendant l’avance rapide (phase d’approche) : Q2= V 2*A1 = 0,15*0,0078 = 0,00117ABDC

= 70,2 ED AFG

• Le débit de vérin V1 pendant la rentrée de tige : Q3 = Qpompe

III-2.Dimensionnement de vérin V2 : On a:


=

:

=

-

# ,,

E : Module de Young (E=200000 MPa) S : Coefficient de sécurité (on prend S=2) =# # , Donc

;9(

Fc > F

=

Or on a:

, # ;9(

d’où le vérin va résister au flambage

Calcul de débit vérin V2 : • On a : la vitesse d’avance pour l’opération de perçage est : Fz = 0,3 mm/tr • la vitesse de rotation de broche est : ($ = Avec : Vc = 28 m/min est la vitesse de coupe

H :

;

D = 30 mm

($ = !#, ,! @6/ Donc la vitesse de vérinV2 : V = Nm*Fz = 0,089 m/min • Le débit pendant l’avance de vérin V2 Q1 = V 1*A1=0,089*0,00125 = 0,11 L/min

• Le débit pendant la rentrée de vérin V2 : 16

Q2 = Qpompe

• Le débit pendant la phase d’avance rapide de vérin V2 Q3 = V 3*A1=0,15*0,00125 = 11,25 L/min

La maîtrise des vitesses : Pour la maitrise des vitesses nous avons utilisé un bloc régulateur avec by- pass. Dans les éléments modulaires de distribution, il existe un composant qui permet sur une voie d’effectuer une restriction (étrangleur ou régulateur) ou de laisser plein passage. Cet appareil autorise donc deux vitesses de l’actionneur dans le même sens. Le cas courant d’utilisation est le cas des approches rapides suivies d’une avance travail. La figure ci-contre présente en exemple le bloc modulaire de réglage de vitesse du constructeur Atos. III-3.Dimensionnement du bloc modulaire de réglage de vitesse des vérins :

17

Le bloc modulaire de Vérin V1 : Réf : DKQ-0 13/C/24/V Pression max à l’entré 170 bar Perte des charges 8 bar Débit max 120 l/min Débit régulé : 0,005 < Q < 50 l/min

Le bloc modulaire de Vérin V2 : Réf : DKQ-0 13/C/6V Pression max à l’entré 170 bar Perte des charges 3 bar Débit max 120 l/min Débit régulé : 0,005 < Q < 6 l/min

III-4.Dimensionnement de la pompe 1 : Pour le dimensionnement de la pompe, on raison sur le débit demandé par le récepteur, car dans notre cas la pompe sera fonctionnée dans un circuit ouvert

IJK$J1 ≥ IM1$*&Mé Donc

IJK$J1 ≥ # , ?/

18

Alors d’après catalogue ATOS, on choisie : RéF : PFE-41056 Cylindrée : , , Pmax : 210 bars Nmax : 800-2500 tr/min

Détermination de la vitesse et le rendement volumétrique : Le fonctionnement du système impose que la pompe fournis au mois 72 L/min D’après le catalogue, on a : Np = 1450 tr/min Le rendement volumétrique est de : OP

ηvp = Q S×T = ,,, !% R

19

Détermination du couple pompe et le rendement mécanique : On a : Cp = 160 N.m Le rendement mécanique est : S

QR ×∆Y

ηmp = Q

S ×PZ

• pour vérin V1

ηmp = 82,62% • pour vérin V2 ηmp = 51,09%

III-5.Dimensionnement de Moteur hydraulique :

On a:

UV =

:×U$ /×W$$

=

, ,-

D’après le catalogue maxma, on choisi : Réf : MAT 160 Cylindrée : 161,6 Pmax : 200 bars Nmax : 625 tr/min

Calcul des rendements :

20

W3 = , !

D’après le graphe ci dessous on trouve :

I= Puissance :

7/

/=

Et

96

/$ = #, [\

III-6. Dimensionnement de la pompe 2 : Pour le dimensionnement de la pompe, on raison sur le débit demandé par le récepteur, car dans notre cas la pompe sera fonctionnée dans un circuit ouvert

IJK$J1 ≥ IM1$*&Mé Donc

IJK$J1 ≥

?/

Alors d’après catalogue ATOS, on choisie :

21

RéF : PFE-41045 Cylindrée : Pmax : 210 bars Nmax : 800-2500 tr/min

Détermination de la vitesse et le rendement volumétrique : Le fonctionnement du système impose que la pompe fournis au mois 57 L/min D’après le catalogue, on a : Np = 1500 tr/min Le rendement volumétrique est de : ]O

ηvp = Q S×T = , ,

%

R

Détermination du couple pompe et le rendement mécanique : On a : Cp = 120 N.m Le rendement volumétrique est : S

QR ×∆Y

ηmp = Q

S ×PZ

ηmp = 95,5%

22

III-7-1.Détermination des diamètres et des longueurs de tuyauteries :

23

Diamètre de conduite de refoulement pour la pompe 1 : On a le débit de la pompe 1 est :

Qp = 72 L/min

La vitesse d’écoulement V = 5 m/s donc le diamètre de refoulement D1= 17,48 mm

Diamètre de conduite de d’aspiration pour la pompe 1 : Débit de la pompe 1 est : Qp = 72 L/min Pour déterminer le diamètre d’aspiration, on va fixer la vitesse d’écoulement de fluide par une valeur de V = 2 m/s Donc le diamètre d’aspiration D2 = 27,63 mm

Diamètre de conduite de refoulement pour la pompe 2 : On a le débit de la pompe 2 est :

Qp = 57 L/min

La vitesse d’écoulement V = 5 m/s donc le diamètre de refoulement D3 = 15,55 mm

Diamètre de conduite de d’aspiration pour la pompe 2 : Débit de la pompe 1 est : Qp = 57 L/min Pour déterminer le diamètre d’aspiration, on va fixer la vitesse d’écoulement de fluide par une valeur de V = 2 m/s Donc le diamètre d’aspiration D4= 24,59 mm II-7-2.Normalisation des diamètres et évaluation des pertes de charge dans les tuyauteries : On va normaliser les diamètres des tuyauteries, en utilisant le catalogue TECALEMIT FLIXIBLE : 24

25

Diamètres normalisés : D1

D2

D3

D4

19 mm

29 mm

16 mm

25 mm

Le schéma suivant illustre les pertes de charge dans le circuit :

26

III-8.Dimensionnement des limiteurs de pression : Limiteur de pression de circuit d’assemblage :

P4 ≈ 0 bar

W^ / < =

+ /