Utilisation des canaux mathématiques pour calculer la puissance hydraulique et la puissance moteur avec PicoScope 7
Les maths, c’est cool – Partie 18 #
Traduit de l’article original de Ben Martins de Pico Technology
Cela fait longtemps que je n’ai rien ajouté à cette encyclopédie grandissante des canaux mathématiques ! Comme mon article précédent, celui-ci se concentre également sur l’hydraulique.
Contrairement à d’autres machines, qui peuvent être connectées à un dynamomètre, les engins de chantier mobiles qui utilisent une transmission hydrostatique sans sortie PTO (Power Take Off) rendent difficile la détermination de la puissance du moteur.
Cependant, dans la majorité des cas, les pompes hydrauliques nécessaires au fonctionnement de la machine sont directement connectées au moteur, ce qui nous permet en fait de disposer de notre propre dynamomètre intégré.
Afin de déterminer la puissance moteur requise, nous devons d’abord obtenir la puissance hydraulique. La formule pour cela est la suivante :
Power = Puissance; Pressure = Pression; Flow = Débit (litre par minute)
Comme vous pouvez le constater, cette formule nécessite à la fois la pression hydraulique et le débit. C’est pourquoi le débitmètre hydraulique Pico est nécessaire et, afin de charger le système hydraulique, il est nécessaire de disposer d’un débitmètre avec une vanne de charge intégrée. **
** Ces débitmètres sont disponibles uniquement sur commande Veuillez contacter Autotechnique France pour en savoir plus. Voir la brochure ici.
Cette valve applique une restriction au débit hydraulique et augmente ainsi la pression dans le système. Tout comme l’électricité avec la tension et le courant, la pression et le débit sont liés. Lorsqu’une restriction est appliquée au système, la pompe hydraulique doit être capable de maintenir un débit malgré l’augmentation de la pression due à la restriction. Comme nous l’avons vu dans Maths is cool part 10, il est très important de comprendre la relation entre la pression et le débit pour déterminer l’état de la pompe.
La sécurité est bien sûr primordiale lorsqu’il s’agit d’un système hydraulique. Veuillez vous assurer que vous avez suivi une formation adéquate et que vous disposez d’un EPI avant d’effectuer toute mesure hydraulique. Tout comme pour les systèmes à haute tension, nous devons respecter ce système et les dangers potentiels qu’il comporte.
Lorsque vous utilisez un débitmètre, tenez compte du sens d’installation recommandé, des raccords, du débit nominal des tuyaux, de la température, etc. Le fait de charger un système hydraulique sans effectuer aucun travail génère beaucoup de chaleur et le débitmètre commence à chauffer, tout comme les tuyaux. Veillez également à réduire au minimum tout risque de contamination du système. La dernière chose que vous souhaitez, c’est créer davantage de problèmes !
Idéalement, pour charger les pompes, vous devez placer le débitmètre à proximité de la sortie de la pompe hydraulique. Cela comporte certains risques, car vous ne serez pas protégé par la soupape de décharge. Cependant, comme vous tracez les données en direct avec PicoScope, vous pouvez ajouter des outils visuels et sonores pour vous avertir lorsque la pression devient trop élevée. Les actions sur les mesures peuvent être un moyen de vous assurer que vous ne dépassez pas une pression de service sûre en fixant une limite et en ajoutant une action sonore.
Par exemple, j’ai ajouté une limite de 340 bars à la capture ci-dessous, qui correspond au test guidé PQ dans la section poids lourds et hors route, si vous souhaitez essayer l’une des techniques suivantes.
Vous pouvez voir ici un symbole d’alarme et la mesure est en rouge.
Revenons aux mathématiques !
Une fois la pression et le débit enregistrés, nous devons insérer notre formule pour la puissance hydraulique. Cela peut être représenté par la formule (B*C)/600 et en réglant les unités sur kW.
Une fois que vous avez cliqué sur « Terminer », vous verrez apparaître un canal Math qui semble suivre de près la courbe de pression. Cela est normal, étant donné que la pression varie davantage que le débit hydraulique.
Nous pourrions donc nous en tenir à cela, ajouter quelques mesures et obtenir notre puissance hydraulique maximale, qui est d’environ 40 kW. Cependant, nous pouvons également calculer la puissance moteur nécessaire pour produire 40 kW de puissance hydraulique.
Pour ce faire, nous devons ajouter un facteur supplémentaire pour le rendement de la pompe. Nous pourrions faire preuve d’ingéniosité si nous connaissions le déplacement de la pompe, car nous disposons du régime du moteur. Nous pourrions donc calculer le débit théorique conformément à Maths is cool 10 et déterminer le rendement en fonction du débit réel. Cependant, dans cet exemple, nous ne connaissons pas le déplacement de la pompe.
En règle générale, les pompes à engrenages ont un rendement d’environ 70 à 85 %, les pompes à cylindrée variable entre 90 et 95 % et les pompes à palettes entre 80 et 90 %. Dans l’exemple que nous utilisons, ces données ont été obtenues à partir d’une pompe à cylindrée variable, nous recherchons donc un rendement compris entre 90 et 95 %. Comme il ne s’agit pas d’une pompe neuve, je vais utiliser la valeur la plus basse et opter pour 90 %.
La formule est désormais la suivante :
Engine power = Puissance du moteur ; Pression = Puissance ; Flow = Débit (Litres par minute)
Le rendement de la pompe étant exprimé sous forme décimale, si nous utilisons 90 %, cela donnera 0,9. Dans le canal Math, nous devons le saisir comme suit : (B*C)/(600*0,90).
Comme vous pouvez le constater, ces canaux Math sont désormais très chargés, mais il existe un meilleur moyen de visualiser la puissance du moteur, à savoir la représenter graphiquement en fonction du régime moteur.
Pour ce faire, nous allons utiliser la vue XY, comme nous l’avons fait pour la courbe de pression et de débit.
Dans le coin inférieur gauche, nous pouvons voir une ligne relativement droite. Celle-ci met en évidence la façon dont le régime moteur varie en fonction de la charge hydraulique exercée sur le moteur. Si le moteur commence à « caler » en raison de la charge du système hydraulique, la ligne commencera à s’incliner davantage vers la gauche. Ce phénomène est souvent appelé « chute du régulateur ».
Si le moteur est en bon état, cette ligne devrait être assez droite, indiquant que le régime moteur est maintenu malgré l’ajout d’une charge hydraulique au moteur.
En combinant 4 signaux, le capteur de position du vilebrequin, la pression hydraulique, le débit hydraulique et la température de l’huile hydraulique, il est possible d’obtenir une quantité considérable d’informations en exploitant les canaux mathématiques.
Aller plus loin
J’ai mentionné précédemment que nous pouvions faire preuve d’ingéniosité et utiliser un canal mathématique pour calculer le rendement de la pompe, qui pourrait être utilisé dans la formule de puissance du moteur.
À l’aide du fichier psdata de la partie Maths is cool 10, nous savons que la cylindrée de la pompe est de 51 cm³. Comme nous disposons du débit théorique et du débit réel, nous pouvons créer le canal mathématique du rendement de la pompe comme suit, où B = pression de la pompe hydraulique et D = débit de la pompe hydraulique.
(D/(51*(1.616*LowPass(freq(A),4))/1000))*100
Cela nous donne le rendement en %, nous devons donc supprimer le 100 à la fin de la formule, afin d’obtenir un nombre décimal comme requis dans le calcul de la puissance du moteur. La formule serait alors la suivante
(D/(51*(1,616*LowPass(freq(A),4))/1000))
À l’aide de cette formule, nous pouvons l’insérer dans la formule de puissance du moteur afin qu’elle se présente comme suit :
(B*D)/(600*(D/(51*(1,616*LowPass(freq(A),4))/1000)))
À l’aide des règles temporelles, nous pouvons désormais ajouter des mesures au moment où la pompe est mise sous charge et observer le résultat.
La conversation ne s’arrête pas là ! Nous serions ravis que vous nous rejoigniez sur le forum pour discuter de cet article, voir ce que les autres utilisateurs en pensent et suivre toutes les mises à jour. Cliquez ici pour vous y rendre : https://www.picoauto.com/support/viewtopic.php?p=106384#p106384
Pour une aide en français, veuillez contacter Autotechnique France :
Tél : 06 22 8 7 59 90
ou contact@autotechnique.fr
