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série 90
SAUER
La pompe à piston hydraulique variable axiale de type à patins coulissants est le composant essentiel des systèmes hydrauliques industriels et appartient aux pompes volumétriques haut de gamme. Il adopte le principe de combiner des pistons axiaux avec des aubes réglables, permettant une régulation continue et continue du débit de sortie. Sa principale caractéristique réside dans le fait que l'ensemble piston forme avec l'aube une paire de friction à faible friction et à haute capacité grâce à une structure de « patin coulissant », améliorant considérablement l'efficacité et la durée de vie dans des conditions de haute pression et de vitesse élevée. Cette pompe est spécialement conçue pour les équipements industriels nécessitant une densité de puissance élevée, une vitesse de réponse élevée, une économie d'énergie intelligente et un fonctionnement continu fiable. Il est largement utilisé dans les systèmes hydrauliques à haute pression des machines de moulage par injection, des presses, des machines-outils, des machines de pont de navires, des machines de construction et des équipements métallurgiques, et constitue une source d'énergie idéale pour obtenir un contrôle efficace, précis et économe en énergie du système.
En modifiant l'angle du plateau oscillant, le débit de sortie peut être ajusté en continu et proportionnellement de zéro au déplacement maximum, obtenant ainsi un véritable « approvisionnement en huile basé sur la demande ». Lorsque le système maintient la pression ou en mode veille, la pompe peut fonctionner dans un état proche de la cylindrée nulle, réduisant considérablement la consommation électrique à vide, avec des effets d'économie d'énergie remarquables, particulièrement adaptés aux opérations périodiques ou aux situations avec de grandes variations de charge.
À l'extrémité de chaque piston, un « patin coulissant » fabriqué avec précision entre en contact avec le plateau oscillant. La surface inférieure du patin coulissant est équipée d'un film d'huile de support de pression statique, permettant une lubrification fluide presque sans friction sous haute pression, réduisant considérablement les pertes par friction et l'élévation de température, ce qui est la clé pour que la pompe puisse résister à une pression continue élevée (souvent supérieure à 35 MPa) et à une vitesse de rotation élevée, garantissant une durée de vie extrêmement longue et une fiabilité élevée.
Servocommande manuelle : L'angle du plateau cyclique peut être ajusté mécaniquement par un levier externe, avec une structure simple et fiable.
Commande pilote hydraulique : utilise de l'huile sous pression pilote pour entraîner le mécanisme variable, permettant une commande à distance ou automatique.
Contrôle proportionnel hydraulique-électrique : reçoit des signaux de courant standard (tels que 4-20 mA ou 0-10 V), contrôle précisément et rapidement le débit, facilitant l'intégration avec l'API pour obtenir une régulation de débit intelligente et automatisée.
Fonctions intelligentes intégrées : il peut intégrer des fonctions de contrôle telles que la coupure de pression (pression constante variable), la limitation de puissance (puissance constante variable) et la sensibilité de charge, s'adaptant automatiquement aux exigences du système et protégeant la pompe et le moteur contre les surcharges.
En utilisant des matériaux à haute résistance et en optimisant la structure, la pression de service nominale varie de 21 MPa à 42 MPa ou même plus, et la plage de déplacement est large (par exemple de plusieurs dizaines de millilitres par tour à plusieurs centaines de millilitres par tour). La disposition des pistons axiaux parallèles rend la structure très compacte et peut produire une plus grande puissance par unité de volume et de poids.
La conception précise de la plaque de distribution du débit (telle que l'utilisation de rainures d'amortissement ou de technologie d'équilibrage de pression statique) et la courbe de mouvement du piston optimisée réduisent efficacement les pulsations de débit et les chocs de pression de l'huile, permettant à la pompe de fonctionner en douceur et avec un niveau de bruit bien inférieur à celui des pompes à engrenages ordinaires, améliorant ainsi l'environnement de travail.
Les couples de friction clés (paire de distribution de débit, patin coulissant - paire de disques inclinés) subissent un traitement de surface spécial, avec une forte résistance à l'usure. La conception modulaire est adoptée, le mécanisme variable, le boîtier, le couvercle arrière, etc. étant relativement indépendants, facilitant le diagnostic des pannes, la maintenance sur site et le remplacement des composants.
• Structure de base : composée principalement de l'arbre de transmission, du cylindre (rotor), de l'ensemble plongeur-pantoufle, du disque incliné (mécanisme variable), de la plaque de soupape, du boîtier et du groupe de soupapes de commande.
L'arbre de transmission entraîne la rotation du cylindre et les pistons uniformément répartis sur la circonférence du cylindre tournent avec le cylindre. En raison de l'angle entre le plan du disque incliné et l'axe de l'arbre de transmission, les pistons effectuent un mouvement linéaire alternatif dans l'alésage du cylindre tout en tournant. Lorsque le piston passe de l'angle d'inclinaison minimum du disque incliné à l'angle d'inclinaison maximum, le volume augmente et l'huile est aspirée dans la fenêtre d'aspiration d'huile du plat de distribution de débit ; à l’inverse, le volume diminue et l’huile est expulsée par la fenêtre de décharge d’huile.
Par force de commande externe (signal manuel, hydraulique ou électrique), l'angle d'inclinaison du disque incliné peut être modifié. Plus l'angle d'inclinaison est grand, plus la course du piston est longue, plus le volume (déplacement) de l'huile déchargée par tour est grand et plus le débit de sortie est grand ; lorsque l'angle d'inclinaison est nul, le déplacement est nul et théoriquement il n'y a pas de débit de sortie.
Le patin coulissant à l'extrémité du piston glisse étroitement contre le plan du disque incliné. L'huile haute pression passe à travers les petits trous du piston et du patin coulissant pour entrer dans la chambre à huile au bas du patin coulissant, formant un tampon d'huile statique, qui soulève le patin coulissant et réalise une lubrification fluide, réduisant considérablement la friction et l'usure.
Pression de service et débit maximum : en fonction des exigences de charge et de vitesse de l'actionneur (cylindre, moteur), calculez la pression de service et le débit maximum requis par le système.
Mode de contrôle : Choisissez entre un contrôle manuel, hydraulique ou électropneumatique en fonction du degré d'automatisation.
Fonction variable : sélectionnez des fonctions supplémentaires telles que la coupure de pression et la puissance constante en fonction des exigences d'économie d'énergie et de protection.
Déplacement : Calculer en fonction du débit maximum requis et de la vitesse nominale du moteur : Déplacement (cm³/tr) ≈ [Débit maximum (L/min) × 1000] / Vitesse nominale du moteur (tr/min). Choisissez une cylindrée standard similaire ou légèrement plus grande.
Pression nominale : La pression nominale de la pompe doit être supérieure à la pression de service maximale du système et doit également permettre une marge appropriée.
Puissance d'entraînement : calculez la puissance moteur requise : Puissance (kW) ≈ [Pression (MPa) × Débit (L/min)] / (60 × η), où η est l'efficacité totale estimée (généralement 0,8 - 0,85). Sélectionnez un moteur avec correspondance de puissance.
Méthode de connexion : assurez-vous que l'extension de l'arbre de la pompe correspond à l'extension de l'arbre du moteur et utilisez un accouplement approprié pour garantir la précision de l'alignement.
Température du fluide et de l'huile : assurez-vous que le matériau de la pompe est compatible avec le fluide du système et que la température de fonctionnement se situe dans la plage autorisée.
Espace d'installation et refroidissement : assurez-vous qu'il y a suffisamment d'espace pour l'installation et la maintenance, et tenez compte de la capacité de refroidissement du système.
Machines pour plastiques : principale source d'énergie hydraulique pour les machines de moulage par injection et les machines d'extrusion, permettant un contrôle précis du débit pour une ouverture et une fermeture rapides des moules, une injection et un maintien de la pression.
Formage des métaux : Contrôle de pression et de vitesse de presses hydrauliques, cintreuses et poinçonneuses.
Industrie des machines-outils : stations hydrauliques pour machines CNC et centres d'usinage, armoires à outils d'entraînement, mécanismes de changement d'outils, montages, etc.
Machines de construction : comme pompe principale ou pompe pilote du système hydraulique pour les machines mobiles (telles que les excavatrices et les grues).
Ingénierie navale : appareil à gouverner, treuil d'ancre, treuil, système d'ouverture et de fermeture des écoutilles.
Équipement métallurgique : Machine de coulée continue, système de pressage du laminoir, système hydraulique auxiliaire.
Équipements d'essai : systèmes de chargement pour machines d'essais de matériaux et machines d'essais de fatigue.
Installation, utilisation et entretien
Assurez-vous que la base d'installation est fermement et de niveau, et que la pompe et l'arbre d'entraînement sont précisément alignés (des accouplements flexibles sont recommandés).
Le pipeline d'aspiration d'huile doit être court et droit, avec un diamètre de tuyau suffisant pour assurer une aspiration d'huile en douceur et éviter absolument toute défaillance d'aspiration. Le degré de vide au niveau de l'orifice d'aspiration d'huile ne doit pas dépasser la valeur admissible (généralement -0,03 MPa).
Avant la première mise en service, il est nécessaire de remplir le corps de la pompe avec de l'huile propre via l'orifice de vidange ou l'orifice d'injection.
Lors du démarrage, le moteur doit d'abord être actionné plusieurs fois pour garantir la bonne direction et l'absence de bruits anormaux. Ensuite, il doit fonctionner sans charge pendant quelques minutes.
Augmentez lentement la pression jusqu'à la pression de service et vérifiez s'il y a des fuites à tous les raccords.
Pour la pompe proportionnelle électrohydraulique, le circuit de commande doit être correctement connecté et les paramètres doivent être définis et débogués conformément au manuel du contrôleur.
Inspection quotidienne : Surveillez la température de l’huile, le bruit, les vibrations et les conditions de fuite. Vérifier régulièrement la propreté de l'huile (il est recommandé d'atteindre la norme ISO 4406 18/16/13 ou mieux).
Remplacez régulièrement l'huile et les éléments filtrants : suivez avec précision les cycles de remplacement spécifiés pour l'huile et les filtres.
Diagnostic des défauts : les défauts courants tels qu'un débit de sortie insuffisant, une pression instable, un bruit excessif, etc., sont principalement liés à une contamination par l'huile, à une défaillance d'aspiration, à un mécanisme variable bloqué ou à une usure interne. Une enquête complète du système est nécessaire.
Maintenance professionnelle : La structure interne de la pompe est très sophistiquée. Il est strictement interdit aux non-professionnels de le démonter sans autorisation. En cas de dysfonctionnement grave, il doit être renvoyé à un centre de réparation professionnel ou manipulé par des techniciens professionnels.

| conception | Pompe variable à pistons axiaux à plateau cyclique |
| sens de rotation | Dans le sens des aiguilles d'une montre, dans le sens inverse des aiguilles d'une montre |
| Port pétrolier | Port d'huile sous pression principal : port d'huile à bride de type divisé ISO |
| Autres ports d'huile : ports d'huile scellés par joint torique à filetage droit SAE | |
| Emplacement d'installation recommandé | La pompe peut être installée dans n'importe quelle position. Cependant, il est recommandé que la vanne de régulation soit située en haut ou sur le côté de la pompe, et la position haute est préférable. L'arbre d'entrée peut être installé verticalement. Si l'arbre d'entrée est vers le haut, une pression d'enveloppe de 1 bar doit être maintenue pendant le fonctionnement. Dans toutes les conditions de fonctionnement, le corps de la pompe doit être rempli d'huile hydraulique ; y compris après un long arrêt. Avant d'utiliser la machine, assurez-vous qu'il n'y a pas d'air dans le boîtier de la pompe et dans la canalisation de vidange de la coque. Lors de l'installation de plusieurs unités de pompage connectées, il est recommandé d'utiliser la pompe ayant la puissance la plus élevée comme pompe avant. |
| Installation auxiliaire de pression dans la cavité de la bride | Lorsque la pompe de réapprovisionnement en huile intégrée est utilisée, il s'agit de la pression de l'orifice d'aspiration. Veuillez vous référer aux paramètres de travail. Lorsque la pompe externe de réapprovisionnement en huile est utilisée, c'est la pression du boîtier. Veuillez confirmer la capacité d'étanchéité de la garniture mécanique de la pompe connectée. |
A1 : Il s’agit d’une pompe hydraulique haute pression qui régule le débit de sortie en continu en modifiant l’angle du plateau oscillant. Le noyau se trouve dans le « patin coulissant » à l'extrémité du piston, formant une paire de friction lubrifiée par fluide avec le plateau oscillant, permettant une faible usure et un rendement élevé sous haute pression. Les principaux avantages sont des économies d'énergie efficaces (approvisionnement en pétrole basé sur la demande), une pression élevée et une grande capacité de débit, une longue durée de vie et une fiabilité élevée, ainsi qu'un contrôle flexible (prenant en charge plusieurs méthodes de contrôle).
A2 : La principale différence est de savoir si le débit de sortie peut être ajusté. Dans une pompe à débit constant, le volume d'huile déchargé par tour est fixe et le débit ne peut être régulé qu'en étranglant la vanne ou en contournant le trop-plein. Cela entraîne une perte d’énergie et une génération de chaleur importantes. Cependant, une pompe variable ajuste elle-même son volume de refoulement pour répondre aux exigences du système. Cela élimine le besoin d'étranglement et de débordement, évitant ainsi les pertes d'énergie à la source et étant particulièrement adapté aux applications avec de grandes variations de charge. L’effet d’économie d’énergie est très important et peut également réduire l’échauffement du système.
A3 : Le patin coulissant est un élément de connexion crucial entre le piston et le plateau cyclique. Son fond est formé d'un mince « film d'huile à pression statique » passant par l'huile sous pression, permettant au patin coulissant de « flotter » sur le plateau cyclique et de glisser. Cette conception transforme la friction de glissement en friction fluide presque sans usure, réduisant considérablement la consommation d'énergie par friction et l'augmentation de la température. C'est la raison fondamentale pour laquelle la pompe peut résister à une pression élevée continue (telle que supérieure à 35 MPa) et à une vitesse de rotation élevée, et a une durée de vie extrêmement longue.
2. Caractéristiques de conception et méthodes de contrôle
A4 : Les principales méthodes de contrôle comprennent :
• Asservissement manuel/mécanique : Ajusté directement via des leviers, simple et fiable, faible coût, adapté aux scénarios d'ajustement manuel.
Commande pilote hydraulique : En utilisant l'huile sous pression du système lui-même pour entraîner le mécanisme variable, il est possible d'obtenir une commande automatique à distance ou avec d'autres signaux hydrauliques.
• Contrôle proportionnel électro-hydraulique : En entrant des signaux de courant (tels que 4-20 mA), le déplacement peut être contrôlé avec précision et rapidité. Il s’agit de la méthode privilégiée pour réaliser un contrôle automatisé et intelligent, et elle est pratique pour l’intégration avec l’API.
Le choix dépend du degré d'automatisation du système, des exigences de précision du contrôle et du budget.
A5 : Il s’agit de deux fonctions variables intelligentes intégrées courantes :
• Coupure de pression : lorsque la pression du système atteint la valeur définie, la pompe réduit automatiquement sa cylindrée et ne débite qu'une petite quantité d'huile pour maintenir cette pression, réduisant ainsi considérablement la consommation d'énergie et la génération de chaleur pendant la phase de pression de maintien.
• Limitation de puissance : La pompe ajustera automatiquement le produit de la cylindrée et de la pression (c'est-à-dire la puissance) pour garantir qu'elle ne dépasse pas la valeur de puissance maximale prédéfinie, protégeant ainsi le moteur d'entraînement contre la surcharge.
Ces fonctions peuvent améliorer considérablement l’efficacité énergétique et la sécurité du système.
A6 : Grâce à la conception précise du répartiteur de débit (comme l'utilisation de rainures d'amortissement de pré-boost) et à la courbe de mouvement du piston optimisée, les pulsations de débit et de pression de ce type de pompe sont bien inférieures à celles des pompes à engrenages et des pompes à palettes. Par conséquent, il fonctionne plus facilement et présente des niveaux de bruit nettement inférieurs. Des conditions de fonctionnement favorables (telles qu'une huile propre, une hauteur d'aspiration d'huile correcte) peuvent en outre garantir un fonctionnement silencieux.
3. Sélection, installation et application
A7 : La sélection dépend principalement de trois paramètres fondamentaux :
1. Le débit maximum requis : calculez le débit maximum (L/min) requis par le système en fonction de la vitesse et de la taille de l'actionneur.
2. La pression de service maximale du système : Déterminez la pression la plus élevée (MPa) dont l'actionneur a besoin pour pousser la charge.
3. La vitesse de rotation du moteur d’entraînement : généralement 1 500 ou 1 800 tr/min.
Formule de calcul : La cylindrée théorique de la pompe (cm³/tr) ≈ [Débit maximum (L/min) × 1000] / Vitesse nominale du moteur (rpm). Choisissez un modèle de cylindrée standard similaire ou légèrement plus grande en fonction du résultat du calcul et assurez-vous que la pression nominale de la pompe est supérieure à la pression maximale du système.
A8 : Oui, de nombreux modèles sont conçus avec une interface d'arbre d'entraînement, permettant la connexion directe en série d'une pompe à engrenages à l'arrière (extrémité non motrice) en tant que pompe auxiliaire (telle qu'une pompe pilote ou une pompe de lubrification), partageant un moteur principal, ce qui permet d'économiser de l'espace et des coûts. Lors de la sélection du modèle, il est nécessaire de confirmer si ce modèle prend en charge l'entraînement par arbre d'entraînement et la puissance autorisée de l'arbre d'entraînement.
A9 : Il est largement compatible avec les huiles hydrauliques à base minérale répondant aux normes ISO (telles que VG32, VG46, VG68), ainsi qu'avec divers fluides synthétiques et fluides biodégradables. L'essentiel est d'assurer la compatibilité entre le fluide et les matériaux d'étanchéité internes de la pompe (tels que le caoutchouc nitrile NBR, le caoutchouc fluoré FKM). Une attention particulière est requise lors de l’utilisation de fluides à haute teneur en eau ou ignifuges.
A10 : Les deux points les plus importants sont :
1. Alignement précis des arbres : L’arbre de la pompe et l’arbre du moteur doivent être alignés avec précision. Il est recommandé d'utiliser un accouplement élastique et de contrôler strictement les tolérances d'installation. Sinon, cela provoquerait des vibrations anormales, du bruit et des dommages précoces au joint d'arbre.
2. Bonnes conditions d'aspiration d'huile : la canalisation d'aspiration d'huile doit être courte, droite et avoir un diamètre suffisamment grand. Il est nécessaire de s'assurer qu'il y a une pression positive suffisante au niveau de l'orifice d'aspiration de la pompe (pour éviter une panne d'aspiration), et le degré de vide au niveau de l'orifice d'aspiration ne doit généralement pas dépasser -0,03 MPa (environ -0,3 bar). Avant la première mise en service, veillez à remplir le corps de la pompe avec de l'huile propre.
4. Entretien et dépannage
Q11 : Que faut-il noter lors de la maintenance quotidienne ?
A11 :
• La propreté de l'huile est la bouée de sauvetage : des filtres de haute précision (recommandés 3-10 μm) doivent être utilisés pour maintenir la propreté de l'huile au moins au niveau ISO 4406 18/16/13. La contamination est la principale cause d’usure et de panne des pompes.
• Surveiller la température de l'huile : Maintenez la température de l'huile du système dans la plage recommandée (généralement 30 à 60 °C). Une température excessive de l’huile accélérera le vieillissement de l’huile et la défaillance des joints.
• Inspection régulière : soyez attentif aux bruits de fonctionnement, à l'observation des vibrations et à la vérification des fuites.
Q12 : Si la pompe présente un débit insuffisant ou ne parvient pas à générer une pression suffisante, quelles pourraient en être les causes possibles ?
A12 : Il y a plusieurs raisons possibles :
• Problèmes côté aspiration : Le filtre d'aspiration est obstrué, il y a une fuite d'air dans la canalisation ou la température de l'huile est trop basse et la viscosité est trop élevée, ce qui fait que la pompe aspire de l'air.
• Problèmes liés à la pompe : le mécanisme variable reste bloqué à la position de cylindrée minimale, la pression de commande est insuffisante et l'usure interne de la pompe (telle que l'usure du répartiteur de débit ou de la paire de patins coulissants du piston) entraîne des fuites internes excessives.
• Problème système : la valeur réglée de la vanne de trop-plein est trop basse ou défectueuse, ou il y a une fuite importante au sein de l'actionneur ou du bloc de vannes.
Nous devons partir des conditions d’absorption du pétrole et mener progressivement l’enquête.
Q13 : Le bruit pendant le fonctionnement a considérablement augmenté. Quelles pourraient être les causes possibles ?
R13 : Un bruit anormal est généralement associé aux situations suivantes :
1. Vide d’aspiration : C’est la cause la plus courante. Vérifiez le filtre à huile d'aspiration, les joints de la canalisation et le niveau d'huile.
2. Cavitation : La pression de l'huile d'aspiration est trop faible et des bulles d'air sont libérées dans l'huile et éclatent dans la zone à haute pression, provoquant un bruit sec.
3. Problèmes mécaniques : roulements endommagés, mauvais alignement de l'accouplement, boulons d'installation desserrés.
4. Contamination par l'huile : Les contaminants provoquent une usure anormale ou un blocage des surfaces de friction.
Q14 : Si le mécanisme variable répond lentement ou ne fonctionne pas, comment résoudre le problème ?
R14 :
• Pour la commande proportionnelle électro-hydraulique : Vérifiez d'abord si le signal électrique atteint normalement l'électro-aimant et si la résistance de la bobine est normale. Vérifiez ensuite si le circuit d’huile de commande n’est pas obstrué et si le filtre pilote est obstrué.
• Concernant la commande hydraulique : Vérifiez si l'huile de pression de commande est fournie normalement et si le noyau de la soupape de commande est coincé.
• Pour tous les types : Vérifiez si le piston variable ou le mécanisme d'oscillation à disque incliné est bloqué en raison d'une contamination par l'huile.
Q15 : Quelle est la durée de vie prévue de la pompe ?
A15 : Dans des conditions de sélection, d'installation et de maintenance correctes (en particulier en maintenant une huile extrêmement propre), la durée de vie conçue de ce type de pompe à piston haute pression peut généralement atteindre plusieurs milliers, voire plusieurs dizaines de milliers d'heures. La durée de vie réelle dépend en grande partie des conditions de travail (pression, vitesse, température de l'huile) et du niveau d'entretien. Une analyse régulière de l'huile est une méthode efficace pour prédire l'état de santé de la pompe.