Rapport du projet Gerbeur hydraulique

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Rapport du projet Gerbeur hydraulique

  1. 1. Rapport du projet module : Machines volumétriques et thermiques Projet 3 : Gerbeur hydraulique Réalisé par : Aymen BEN AHMED Wessim ELAROUI Mécatronique 2.3 A.U: 2015 - 2016
  2. 2. 1 Sommaire Introduction générale : ...................................................................................................................................................2 Chapitre I : Aperçu général sur des systèmes existants...............................................................................................3 1-Diagramme A-0 :......................................................................................................................................................................................3 2-Diagramme pieuvre : .............................................................................................................................................................................4 3-Chaines de transmission de puissance :.........................................................................................................................................5 a-En déplacement :.................................................................................................................................................................................5 b-En montée de charge : ......................................................................................................................................................................5 Chapitre II : Choix des composants et dimensionnement............................................................................................6 1-Modélisation : ...........................................................................................................................................................................................6 2-Dimensionnement des vérins :..........................................................................................................................................................7 a-Effort théorique :.................................................................................................................................................................................7 b-Effort réel :.............................................................................................................................................................................................7  Dimensionnement du vérin unique (h <1.5 m) :...................................................................................................8  Dimensionnement des vérins identiques (h >1.5 m ) :.................................................................................... 13 Chapitre III : Simulations et résultats..........................................................................................................................15 1-Evolution de vitesse :.......................................................................................................................................................................... 16 a-Evolution de vitesse du vérin unique en fonction du temps :....................................................................................... 16 b-Evolution de vitesse des vérins identiques en fonction du temps :............................................................................ 16 2-Evolution du débit :............................................................................................................................................................................. 16 a-Evolution du débit de vérin unique en fonction du temps :........................................................................................... 16 b-Evolution du débit des vérins identique en fonction du temps :................................................................................. 17 3-Evolution de pression : ...................................................................................................................................................................... 17 a-Evolution de pression de vérin unique en fonction du temps :.................................................................................... 17 b-Evolution de pression des vérins identiques en fonction du temps :........................................................................ 17 Conclusion :.....................................................................................................................................................................18
  3. 3. 2 Introduction générale : Dans le cadre du module « Machines volumétriques et thermiques », il était nécessaire de faire un projet qui relie les notions théoriques étudiés à leurs applications physiques. L’objectif de ce projet consiste à :  Faire un calcul de dimensionnement pour les vérins hydrauliques qu’on va utiliser,  Etablir le schéma commande hydraulique du circuit.  Implémenter du système sur le logiciel Matlab SimHydraulics afin de faire des simulations de fonctionnement et voir les résultats.
  4. 4. 3 Chapitre I : Aperçu général sur des systèmes existants Un chariot élévateur est un appareil de levage et de manutention destiné au transfert de charges dans les usines ou les entrepôts de stockage. Il sert principalement au transport de produits finis depuis les chaînes de fabrications vers les lieux de stockage. Fig.1 : Chariot élévateur (existant) 1- Diagramme A-0 : Charge au point BCharge au point A Gerbeur hydraulique Déplacer une charge W.H Commande Mise en marche
  5. 5. 4 2- Diagramme pieuvre :  Fonction de service du système : FP1 : permettre à l’opérateur de déplacer la charge et la monter au niveau de la zone de stockage. FC1 : s’adapter à l’énergie hydraulique fournie. FC2 : sécuriser l’opérateur. FC3 : vaincre la charge à déplacer. FC4 : résister contre le milieu extérieur. FC5 : s’adapter à l’énergie électrique fournie.  Constitution : L’ensemble du gerbeur repose du 6 roues : une roue motrice entrainé par un moteur électrique, une roue stabilisatrice et 4 roues avant. Grace au timon de conduite l’utilisateur commande le déplacement du gerbeur Les commandes des moteurs sont situées sur ce timon. La vitesse d’avance est réglée par un variateur électronique En cas de freinage d’urgence l’opérateur relâche le timon qui remonte automatiquement en position verticale, la position horizontale au même effet : commander le frein couplé au moteur Gerbeur hydraulique Energie hydraulique Zone de stockage Charge Sécurité Conducteur Milieu extérieur FC2 FC1 FC3 FP1 Energie électrique FC4 FC5
  6. 6. 5 3- Chaines de transmission de puissance : a- En déplacement : b- En montée de charge : La monté de charge est réalisé par un dispositif hydraulique. Un moteur électrique entraine une pompe hydraulique qui alimente deux vérins Ces derniers sont reliés au support de l’axe des roues sur lesquelles sont guidées les chaines. La sortie des tiges des vérins provoque la translation verticale du chariot porte fourche. Moteur électrique Pompe hydraulique Vanne Vérins hydrauliques Systèmes roue-chaine Chariot porte fourche
  7. 7. 6 Chapitre II : Choix des composants et dimensionnement (Réponse aux questions 11et 12) 1- Modélisation : Le système hydraulique mentionné antérieurement (Chariot élévateur) peut être modélisé comme suit : Fig.2 : Schéma hydraulique d’un chariot élévateur. (6) (1) (4) (3) (2) (5) (7) (8) (9) (10)
  8. 8. 7 Composant Rôle (1) Réservoir Réservoir à l’air libre avec conduite débouchant au-dessous du niveau du fluide pour alimenter le circuit (2) et (10) Filtres Protège le circuit contre les impuretés dans l’aspiration (3) Pompe unidirectionnelle à cylindrée fixe Générer le débit de fluide nécessaire pour alimenter le circuit. (4) Clapet Assurer le non-retour du fluide. (5) et (9) Régulateurs de pression à 3 voies avec drain Règle la quantité de débit lors de l’avance du vérin (6) Vérin double effets Commander les mouvements de montée et de descente de la masse mise sur les fourches. (7) Raccord rapide avec clapet de non-retour (8) Etrangleur Contrôle de descente d’un vérin 2- Dimensionnement des vérins : Fig.3 : Critère de choix du vérin. a- Effort théorique : L’air comprimé situé dans la chambre arrière applique une poussée sur toute la surface qui l’emprisonne, entre autres, sur toute la surface du piston. Il en résulte un effort axial théorique développé par le vérin et transmis en bout de la tige. = . : Effort théorique axial. : Pression de service à l’intérieur de la chambre du vérin. : Surface du piston sur laquelle la pression s’applique. b- Effort réel : Lorsqu’un vérin est en conditions réelles d’utilisation, il développe un effort de poussée réel inférieur à l’effort théorique car il faut tenir compte :  Des frottements internes au vérin.  De la contre-pression qui est établie dans la chambre opposée pour obtenir un mouvement régulier.
  9. 9. 8 On estime, en usage général, les forces qui s’opposent à l’effort de poussée à environ 3 à 20% de l’effort obtenu (et 10% dans la plupart des cas). D’où : : Effort théorique axial. : Effort réel. : Forces de frottement et divers.  Dimensionnement du vérin unique (h <1.5 m) :  Lors de la sortie de la tige : L’effort appliqué système étudié et engendré par le poids de la charge (1000 kg maximum). α : l’angle d’inclinaison des fourches par rapport à l’horizontal (le pire des cas si α=0°, la charge appliquée est maximale) é = − × → × = −1000 × 10 × 1 = −1000 = − é = 1000 et = . × D’après l’abaque Fig.2 on va prendre : Diamètre du piston : Diamètre de la tige : Fig.4 = − = 90% . = 40 = 1111 = 800 = 125
  10. 10. 9  Lors de la rentrée de la tige : Fig.5 Fig.6 : Abaque pour choix du diamètre de la tige de vérin.
  11. 11. 10  Calcul de flambement : Fig.7 : Sollicitation au flambement. Etant donné que la tige du vérin soit en acier inoxydable, elle est soumise à une sollicitation de flambement si la condition : > est admise. Avec : = . . = = 2 . 2 = 2 ; = ; = 2. = D’où : = = Pour les aciers ≈ 50 (légèrement inférieure). En pratique, pour 20 < < 100 on applique la Formule expérimentale de Rankine : = . 2. : Effort critique S = . λc : élancement critique (ne dépend que de la nature du matériau). E : Module d’élasticité longitudinal (MPa). Re : Limite d’élasticité du matériau (MPa). Rec : Résistance élastique à la compression (MPa). Rpc : Résistance pratique à la compression (MPa). k : coefficient de sécurité. ρ : rayon de giration de la section (mm) IGz : moment quadratique minimal de la section suivant l’axe principal Perpendiculaire à la direction de la déformation . 2. 2. . 2. . 2
  12. 12. 11 Fig.8 : Fig.9 : Critère de dimensionnement au flambement. Fig.9 : Critères de dimensionnement à la compression = . 64 = . 40 64 = 125664 = . 4 = . 40 4 = 1257 ;
  13. 13. 12 = 125664 1257 = 10 = . = − Donc = . × = ∗ × × 50 = 953 D’où : = 9530 (longueur de flambement très grande par rapport à la course du vérin, donc nous sommes toujours en sécurité). Fig.10 : Modélisation géométrique d’un vérin double effet
  14. 14. 13 Fig.11 : Catalogue d’un constructeur. D’où, on va choisir le vérin de référence V70012100F comme vérin pour petites hauteurs.  Dimensionnement des vérins identiques (h >1.5 m ) :  Lors de la sortie de la tige : (Fig.4)
  15. 15. 14 = − é/2 = 500 Et = . ×  Lors de la rentrée de la tige : (Fig.5) = . 64 = . 30 64 = 39760.78 = . 4 = . 40 4 = 706.85 = 39760.78 706.85 = 7.5 = . = − Donc = . × = ∗ × × 50 = 36350 D’où : = 363500 (longueur de flambement très grande par rapport à la course du vérin, donc nous sommes toujours en sécurité). D’où, on va choisir le vérin de référence V7250401000F comme vérin pour les grandes hauteurs. = 555.5 = 1200 = 100 = 30
  16. 16. 15 Chapitre III : Simulations et résultats (Réponse à la question 15) Fig.12 : Schéma de fonctionnement avec deux vérin (h > 1.5 m) Fig.13 : Schéma de fonctionnement avec un seul vérin (h < 1.5 m)
  17. 17. 16 1- Evolution de vitesse : a- Evolution de vitesse du vérin unique en fonction du temps : Phase 1 : Distributeur en position intermédiaire et vérin en repos Phase 2 : Distributeur en position a et vérin en phase d’avance Phase 3 : Distributeur en position b et vérin en phase de retour Fig.13 a- Evolution de vitesse des vérins identiques en fonction du temps : Fig.14 2- Evolution du débit : a- Evolution du débit de vérin unique en fonction du temps : Fig.15 Coté piston Coté tige
  18. 18. 17 b- Evolution du débit des vérins identique en fonction du temps : Fig.16 3- Evolution de pression : a- Evolution de pression de vérin unique en fonction du temps : Fig.17 b- Evolution de pression des vérins identiques en fonction du temps : Fig.18 Coté piston Coté tige Coté piston Coté tige Coté piston Coté tige
  19. 19. 18 Conclusion : Ce projet nous a permis d’utiliser nos connaissances théoriques acquises dans le cours, ainsi la possibilité de simuler un montage hydraulique sur le logiciel « Matlab Simhydraulics » qui englobe plusieurs applications industrielles automatisées, d’hydraulique, pneumatique, mécanique et électrotechnique. Il nous a permis de mieux comprendre l’importance du domaine de l’hydraulique qui s’avère de plus en plus indispensable dans les industries.

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