Thèmes:
- Vérin hydraulique
- Calculer le volume systolique
- Calculer la pression du système
- Calculer le débit volumique
- Calculer la puissance
Vérin hydraulique :
Un vérin hydraulique se compose d'un boîtier contenant un piston et une tige de piston. Son fonctionnement est basé sur la loi de Pascal, déjà décrite. Le fluide hydraulique est pompé dans le cylindre d’un côté, provoquant un mouvement en ligne droite du piston. Le vérin hydraulique peut transmettre des forces très élevées. La figure suivante montre les trois situations d'un vérin double effet :
- R : Le piston et la tige de piston sont dans la position la plus à gauche.
- B : l'alimentation en fluide hydraulique s'effectue via le raccord gauche du vérin. Le fluide pousse le piston vers la droite. Le liquide du côté droit du piston est évacué dans le cylindre via le raccord droit.
- C : le piston est dans la position la plus à droite.
Côté tige de piston (à droite sur l'image ci-dessus), la surface où le fluide hydraulique appuie contre le piston est plus petite.
L'image suivante montre le mécanisme d'une excavatrice. La combinaison de charnières, de leviers et de vérins hydrauliques à commande séparée garantit une grande maniabilité du godet de la pelle. Les vérins sont du type à double effet : en changeant le sens du fluide vers et depuis le vérin, le piston se déplace dans l'autre sens.
En plus des vérins double effet, il existe également :
- Vérin simple effet : ce type de vérin contient un seul raccord hydraulique. Un ressort derrière le piston assure la course de retour.
- Vérin à tampon hydraulique : le mouvement du piston est freiné en fin de course.
- Cylindre télescopique : un certain nombre de cylindres rapprochés créent une grande longueur de travail lorsqu'ils sont déployés. Une fois rétracté, l'espace d'installation est relativement petit, grâce à la conception télescopique.
Calculer le volume systolique :
En raison des différentes conceptions des cylindres, leurs applications sont polyvalentes : lorsque la tige du piston doit exercer une force importante, le diamètre de la tige du piston est plus grand, tout comme le piston, le cylindre et le volume de fluide dans le cylindre. Les dimensions dépendent du lieu d'installation et de l'application pour laquelle le cylindre est utilisé. Nous rencontrons les dimensions suivantes :
- diamètre du piston (D)
- diamètre de la tige (d)
- course du ou des pistons
L'image ci-dessous montre un cylindre contenant le piston avec la tige de piston. L'explication des abréviations est affichée à côté de l'image.
Verklaring :
- D = diamètre du piston
- d = diamètre de la tige
- s = course
- Az = surface du piston
- Ar = surface de l'anneau
- Ast = surface de la tige
- Vz = volume côté piston
- Vr = volume côté tige
Avec les dimensions du piston et du cylindre, nous pouvons calculer le volume balayé côté piston (Vz). Pour cela nous avons besoin de la surface du piston (Az) et nous multiplions ce nombre par la course. Lorsque Az est inconnu, on peut calculer l’aire avec la formule suivante :
Pour déterminer la formule de course sur le côté droit du piston, il faut soustraire l'aire de la tige de piston. La formule suivante apparaît :
Avec ces formules, nous calculerons le volume balayé du cylindre ci-dessous.
Nous entrons dans la formule les données permettant de calculer le volume balayé côté piston à l'état complètement déployé. La réponse finale est en mètres cubes car c'est un volume. Nous convertissons la dernière réponse en notation scientifique.
Nous saisissons ensuite les données côté tige pour calculer quel est le volume de fluide avec un piston complètement rétracté. On se retrouve avec un volume de fluide inférieur, car cet espace est occupé par la tige du piston. Nous convertissons également cette réponse en notation scientifique.
Avec des vérins à tige de piston continue de mêmes diamètres, la détermination du débit de fluide est plus facile : le débit volumique entrant est égal au volume sortant.
Calculer la pression du système :
La pression dans le cylindre pour pousser le piston vers la droite prévaut sur la surface Az du piston. On peut calculer cette pression si l’on connaît la force qu’exerce le piston sur l’objet à déplacer. Cette force est de 10 kN (10.000 XNUMX N). Pour plus de commodité, nous utilisons les données restantes sur les pistons et les cylindres de la section précédente.
Nous calculons la pression dans le cylindre avec la formule suivante. La force F est connue (10.000 XNUMX N), mais la surface du piston est encore inconnue.
On calcule donc d'abord la surface du piston :
Maintenant que nous connaissons la surface du piston, nous pouvons calculer la pression :
En divisant F (Newton) par A (mètre carré), nous obtenons une réponse en Newton par mètre carré [N/m²]. C'est égal à Pascal, car 1 Pa = 1 N/m².
En divisant le nombre de Pascals par 100.000 XNUMX on obtient le nombre de mesures. Nous le voyons dans la réponse à la formule ci-dessus.
Calculer le débit volumique :
Nous pouvons calculer le débit volumique en divisant les données déjà connues par le temps pendant lequel le piston effectue la ou les courses complètes. Nous fixons ce temps (t) à 5 secondes.
Nous calculons le débit volumique avec la formule suivante :
Calculer la puissance :
Enfin, on peut calculer la puissance nécessaire pour déplacer le cylindre de gauche à droite. Pour ce faire, nous multiplions la pression du système par le débit volumique. Le calcul est présenté ci-dessous.
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