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Régulation de vitesse des Moteurs hydrauliques – Partie 1

La régulation de vitesse ne doit pas être confondue avec la régulation de vitesse d’un moteur hydraulique. La régulation de vitesse fait référence au ralentissement indésirable du moteur lorsqu’il prend une charge. C’est un indicateur de la performance du moteur sous des charges changeantes et de la largeur d’une plage de vitesse réglable pouvant être couverte de manière satisfaisante.

La régulation de vitesse n’est pas une caractéristique fixe d’un moteur qui peut être cataloguée. Il s’agit plutôt d’une mesure de la capacité d’un moteur à résister au ralentissement à mesure que la charge augmente. C’est le résultat non seulement de la caractéristique du moteur mais du circuit dans lequel il est utilisé. Cela dépend de la méthode de contrôle de la vitesse, de la marque ou du type de vanne de contrôle du débit, et parfois les caractéristiques de la pompe associée peuvent influencer la régulation de la vitesse. Si l’un de ces facteurs devait changer, la réglementation de la vitesse change également. Ainsi, alors que le glissement interne du moteur peut être le facteur le plus influent, d’autres composants du circuit ou conditions de fonctionnement peuvent également contribuer à une régulation de vitesse bonne ou mauvaise. Une bonne conception de circuit implique une compréhension de ces facteurs et de la façon dont leur effet peut être minimisé lorsqu’il est important d’avoir la meilleure régulation de vitesse possible. Le présent numéro et celui qui suit ont pour objet d’examiner ces facteurs.

La régulation de la vitesse est exprimée en pourcentage de perte de vitesse entre le fonctionnement à vide et à pleine charge, et est différente à chaque vitesse à vide, étant la meilleure à la vitesse maximale et devenant de plus en plus pire à mesure que la vitesse à vide· est réduite. Enfin, il devient si pauvre à basse vitesse que le moteur ne peut plus fonctionner de manière satisfaisante.

Une régulation de vitesse de 0% signifierait qu’il n’y a aucune perte de vitesse que ce soit lorsque la charge passe de zéro à pleine. Tous les moteurs, en pratique, subissent une perte de vitesse sous l’augmentation de la charge, et le but d’une bonne conception est de maintenir cette perte de vitesse à un minimum acceptable.

Une régulation de vitesse de 100% signifierait que le moteur décrocherait à mesure que la charge augmenterait.

 Illustration 51_1

Quelle est l’Importance d’une Bonne Régulation de la vitesse?
Cela dépend de l’importance qu’il peut y avoir sur l’application particulière pour empêcher la vitesse du moteur de descendre en dessous d’un minimum acceptable lorsque la charge est appliquée.

Si le moteur fait tourner une charge qui reste constante à une vitesse donnée, la régulation de vitesse n’a que peu d’importance. C’est sur les applications où la charge peut changer brusquement, provoquant un changement brusque de vitesse, qu’une bonne régulation de la vitesse peut être l’une des considérations de conception les plus importantes.

Comment La Régulation De La Vitesse Affecte-T-Elle La Plage De Vitesse?
Si le fonctionnement du moteur est à une vitesse fixe, la régulation de la vitesse sera moins importante que si une plage de vitesse réglable doit être couverte, bien qu’elle puisse toujours être importante.

La régulation de la vitesse devient de la plus haute importance dans les applications où une large plage de vitesse réglable doit être couverte et où la charge peut changer brusquement, en particulier à des vitesses plus basses. Non seulement le moteur hydraulique doit être soigneusement sélectionné pour ces applications, mais la méthode de contrôle de la vitesse et le type de vanne de contrôle de la vitesse sont essentiels.

Évaluation de l’application
Pour décider de l’importance de la régulation de la vitesse sur une application donnée, ces questions doivent être prises en compte:

  1. La charge sur le moteur hydraulique sera-t-elle raisonnablement constante ou sera-t-elle sujette à des changements brusques de grande ampleur?
  2. Si des changements brusques de charge peuvent se produire, feront-ils régulièrement partie du fonctionnement ou du cycle de la machine, ou ne se produiront-ils qu’occasionnellement et dans des circonstances anormales?
  3. Ces changements brusques de charge seront-ils plus susceptibles de se produire ou se produiront-ils plus souvent dans la plage supérieure de vitesse réglable ou dans la plage inférieure de vitesse?
  4. Si et quand ces changements brusques de charge se produisent, quelle est l’importance pour le fonctionnement de la machine ou pour le produit en cours de fabrication que les changements de vitesse soient minimisés?
  5. Si un changement de vitesse devait se produire à la suite d’un changement brusque de charge, et si cela entraînait un décrochage du moteur, quelle serait l’importance de ce changement?
  6. Quelle est l’étendue de la plage de vitesse réglable à couvrir, et la majorité des opérations se feront-elles à la vitesse maximale ou à une vitesse considérablement réduite?

 Illustration 51_2

lllustration de la régulation de la vitesse du moteur
Le graphique ci-dessus montre les performances d’un moteur hydraulique hypothétique à engrenages sur une plage de vitesse de 0 à 2 000 tr / min et sur une plage de charge de 0 à 100% de son couple nominal (ou puissance).

Le pourcentage de charge de couple est tracé le long du côté gauche du graphique, la vitesse le long du bas. Le régime moteur est directement proportionnel au GPM. Les lignes courbées vers le haut vers la gauche montrent les performances du moteur à plusieurs débits GPM dans divers tests. La courbure vers la gauche montre une perte de vitesse à mesure que la charge de couple augmente. Cela est dû à un glissement interne. Notez que la courbure de toutes les lignes GPM est à peu près la même. Cela indique que le glissement interne, en GPM, reste à peu près le même à toutes les vitesses, mais augmente avec l’augmentation de la charge et est un pourcentage plus élevé à des vitesses à vide plus faibles.

Pour interpréter le graphique, commencez au point A. Lorsqu’un débit de 50 GPM est fourni au moteur, il fonctionnera à une vitesse à vide de 2 000 TR / min. Comme la charge est augmentée à 100% (pleine charge), le fonctionnement est au point B. Avec le ramassage à pleine charge, la vitesse du moteur est passée de 2 000 à 1 800 tr / min en raison de la perte interne d’huile de travail par fuite de dégagement.

Selon la définition de la régulation de vitesse donnée sur le côté opposé de cette feuille, la régulation serait:

200 (perte de vitesse) ÷ 2 000 (vitesse à vide) = 0.10 ou 10%

GRAPHIQUE DE RÉGULATION DE VITESSE POUR LE GRAPHIQUE CI-DESSUS

GPM Points Sans charge Pleine charge Perte de vitesse Régulation
50 A à B 2 000 TR/min 1 800 TR/ min 200 TR/min 10%
40 C à D 1 600 TR / min 1 400 TR / min 200 TR / min 12½%
30 E à F 1 200 TR / min 1 000 TR / min 200 TR / min 16¾%
20 G à H 800 TR / min 600 TR / min 200 TR / min 25%
10 J à K 400 TR / min 200 TR / min 200 TR / min 50%
5 L à M 200 TR / min 0 TR / min 200 TR / min 100%

Notez sur le graphique que la perte de vitesse réelle, 200 tr / min, est à peu près constante à toutes les vitesses. Une perte de 200 TR / min n’affecte pas beaucoup les performances du moteur lorsqu’il tourne à 2 000 tr / min, mais a un effet énorme sur les performances lorsque le moteur fonctionne à des vitesses inférieures à 800 TR / min.

Plage de vitesse d’un moteur hydraulique
Pour montrer comment la régulation de vitesse s’aggrave progressivement à l’extrémité inférieure de la plage de vitesse, la régulation a été calculée pour chacune des lignes GPM / Vitesse, et est indiquée dans la colonne située à l’extrême droite du graphique ci-dessous.

Si des graphiques de performance tels que ceux ci-dessus sont disponibles pour le moteur considéré pour une certaine application, sa chute de vitesse sous diverses augmentations de charge peut être estimée et la plage de vitesse réglable sur laquelle ses performances seront acceptables peut également être déterminée.

En règle générale, un moteur doit être évalué à la variation de charge maximale qui peut se produire à la vitesse minimale.

Exemple: Supposons que sur une certaine application, et en utilisant le moteur illustré ci-dessus, une perte de vitesse de 200 tr / min est tout ce qui peut être toléré de zéro à pleine charge lorsqu’on fonctionne à une vitesse réduite de 800 TR / min. Quelle est la plage de vitesse maximale réglable sur laquelle ce moteur peut fonctionner avec des performances acceptables?

Solution: Étant donné que 800 tr / min est la vitesse minimale acceptable de ce moteur dans n’importe quelle plage de vitesse réglable pour les conditions énoncées, la seule façon d’obtenir une plage de vitesse réglable plus large est d’augmenter la vitesse de pointe. De 800 minimum à 2 000 tr/min maximum est une plage de 2½:1. De 800 à 2 400 (si possible) est une plage de 3: 1, etc.

Bien que les performances du moteur soient d’une importance primordiale pour obtenir une bonne régulation de vitesse, le type de circuit de régulation de vitesse et le type de vanne de régulation de débit utilisés sont également très importants. Dans le prochain numéro, nous donnerons des recommandations pour améliorer la régulation de la vitesse lorsqu’une plage de vitesse réglable aussi large que possible doit être couverte.

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