De quoi dépend la capacité de la pompe utilisée dans un camion-benne ? Est-ce que tout cela est lié au poids soulevé par le camion-benne ?
La cylindrée de la pompe hydraulique utilisée dans les camions-bennes (principalement des pompes à engrenages ; les pompes à piston sont moins couramment utilisées dans les camions-bennes de petite et moyenne taille) est en effet un facteur de conception clé, mais elle n'est pas directement ou uniquement déterminée par le poids de levage.
En termes simples : le poids de levage détermine la pression de fonctionnement requise du système, tandis que la vitesse de levage (temps) détermine directement la cylindrée requise de la pompe.
Décomposons les facteurs clés qui déterminent la cylindrée de la pompe pour les camions à benne :
Déterminant principal : exigence de débit
La cylindrée de la pompe (cc/tr) détermine la quantité de fluide hydraulique (débit) que la pompe peut délivrer par unité de temps. Plus le débit est élevé, plus le vérin de levage peut s'étendre et se rétracter rapidement et plus le temps de levage est court.
Débit (L/min) Cylindrée (cc/tr) × Régime moteur (tr/min) / 1 000
Par conséquent, pour atteindre la vitesse de levage souhaitée, une cylindrée de pompe répondant au débit requis est nécessaire.
Facteurs spécifiques influençant la sélection de la cylindrée de la pompe (du plus important au moins important) :
Temps de levage requis (facteur le plus critique) :
Il s’agit d’un indicateur de performance clé pour les véhicules de construction. Les utilisateurs souhaitent généralement que la carrosserie du véhicule soit soulevée le plus rapidement possible (par exemple, pour atteindre son angle maximum en 20 à 30 secondes).
Plus la charge à soulever est importante, plus la poussée du vérin requise est importante, mais le diamètre du vérin doit également être conçu en conséquence. Un cylindre de plus grand diamètre nécessite un débit plus élevé pour se remplir rapidement. Par conséquent, pour respecter le temps de levage requis, même au même régime moteur, une cylindrée de pompe plus importante est nécessaire pour les camions-bennes de plus grand tonnage.
Type de mécanisme de levage et taille du cylindre :
Les camions-bennes disposent d'une variété de mécanismes de levage, notamment l'avant (simple/jumeau), le levage central bicylindre et le levage arrière bicylindre.
Le diamètre et la course du cylindre sont des paramètres clés. Plus le diamètre du cylindre est grand et plus la course est longue, plus le volume total de fluide hydraulique requis pour effectuer un levage est important. Pour délivrer autant de liquide en peu de temps, une pompe avec un débit suffisant est essentielle. La formule de calcul est :
Débit requis (L/min) = (Volume du cylindre × Nombre de levées) / Temps de levée (min)
Par conséquent, la taille du cylindre détermine directement le débit requis, et donc la cylindrée de la pompe.
Rapport de vitesse de prise de force (PDF) et régime de fonctionnement du moteur :
La pompe hydraulique d'un camion-benne est généralement connectée à la transmission via une prise de force (PTO) et entraînée par le moteur.
Le rapport de vitesse de prise de force détermine la relation entre la vitesse de la pompe et le régime du moteur (par exemple, un rapport de 1:1 ou 1:0,8).
Le moteur fonctionne généralement à une vitesse spécifique pendant le levage (telle qu'une vitesse économique de 1 500 à 1 800 tr/min). Le débit de sortie réel de la pompe doit être calculé sur la base de cette vitesse de fonctionnement lors de la conception du système.
Si le rapport de vitesse de la PDF est plus petit ou si la vitesse de levage du moteur est inférieure, une cylindrée de pompe plus grande doit être sélectionnée pour compenser le même débit.
Pression de fonctionnement du système (fortement liée au poids de levage) :
Cela répond à la seconde moitié de votre question. Même si le poids soulevé est effectivement crucial, il affecte principalement la pression de fonctionnement du système, et non la cylindrée de la pompe.
Plus la portance est grande, plus la poussée que le vérin doit générer est importante. Selon la formule Poussée = Pression × Surface, pour une surface de cylindre donnée, une pression système plus élevée est requise.
La pression du système est principalement déterminée par la pression nominale de la pompe hydraulique et la capacité de charge du cylindre, de la vanne et des tubes. Les pompes à engrenages ont généralement une limite de pression nominale (par exemple 16 MPa, 21 MPa, 25 MPa, etc.). Si l'élévation est importante, il est important de sélectionner des pompes et des composants avec des pressions nominales plus élevées plutôt que d'augmenter simplement la cylindrée.
En résumé : le poids détermine la pression, la vitesse détermine le déplacement.
Compatibilité des véhicules et capacité de dissipation thermique :
Les pompes de grande cylindrée fonctionnant à haute pression consomment une puissance moteur importante (puissance = pression × débit). Cela nécessite une réserve de puissance moteur suffisante, sinon le moteur calera pendant le levage.
Le fonctionnement à haut débit et haute pression génère une chaleur importante, ce qui impose des exigences plus élevées au système de dissipation thermique du fluide hydraulique (réservoir, radiateur). Une dissipation thermique insuffisante peut entraîner des températures d’huile excessives, accélérant ainsi la dégradation de l’huile et des joints.
Exemple:
Scénario 1 : Camion-benne léger (levage de 8 tonnes)
Un vérin de levage avant à un étage avec un petit alésage peut être utilisé. Le temps de levage requis est de 20 secondes.
Après avoir calculé le débit requis, une pompe à engrenages de 40 cc peut être sélectionnée, fournissant environ 72 L/min à 1 800 tr/min. Une pression du système de seulement 14 MPa peut être nécessaire pour répondre à la force de levage requise.
Scénario 2 : Camion-benne robuste (levage de 30 tonnes)
Un vérin de levage avant à plusieurs étages (communément appelé « bâton à cinq sections ») avec un alésage plus grand et une course plus longue peut être utilisé. Le temps de levage requis est également de 25 secondes.
En raison du grand volume du cylindre, un débit très élevé est nécessaire pour le remplir rapidement. Les calculs suggèrent qu'une pompe à engrenages d'une cylindrée de 100 cm3 ou même plus, capable de fournir un débit massif de 180 L/min à 1 800 tr/min, pourrait être nécessaire. Dans le même temps, pour générer une force de levage suffisante, la pression de fonctionnement du système est souvent conçue pour être plus élevée, par exemple 21 MPa ou 25 MPa.
Conclusion
La sélection de la cylindrée d’une pompe hydraulique de camion-benne est un processus systématique, dépendant de :
Facteurs directs : vitesse de levage souhaitée (temps) et taille du vérin.
Facteurs connexes importants : poids de levage (qui détermine la pression de fonctionnement du système), régime moteur et rapport de prise de force.
Facteurs critiques : puissance du moteur et capacité de dissipation thermique du système.
Par conséquent, la cylindrée d’une pompe de camion-benne dépend principalement de la vitesse de levage requise par l’utilisateur et des spécifications du cylindre. Bien que le poids de levage ne détermine pas directement le déplacement, il sert de base pour déterminer la pression de fonctionnement du système et la taille du cylindre, influençant indirectement la sélection du déplacement. Les véhicules plus gros, qui nécessitent généralement des cylindres plus gros et des vitesses de levage plus rapides, nécessitent naturellement des pompes plus grandes.
