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1 Vérins hydrauliques, série 242 Informations de produit l Modèle Modèle Modèle Modèle A

2 Copyright Marques déposées 2000 MTS Systems Corporation. Tous droits réservés. MTS est une marque déposée de MTS Systems Corporation. DTE est une marque déposée de Mobil Corporation. Tellus est une marque déposée de Shell Oil Corporation. Molykote est une marque déposée de Dow Chemical Corporation Pour nous contacter : MTS Systems GmbH Hohentwielsteig Berlin-Zehlendorf Téléphone (dans l Allemagne): 030/ Central ou 030/ Service Fax 030/ MTS Systems Corporation Technology Drive Eden Prairie, Minnesota USA Libre : (en USA ou Canada) Tél.: (hors des USA et du Canada) Fax: Publication NO. DE RÉFÉRENCE DU MANUEL DATE DE PUBLICATION G April A (traduit de H) Févvier 2003 (December 2000)

3 Table de matières Introduction 5 Identification des composants 6 Description fonctionnelle 9 Données techniques 11 Installation 13 Montage d un Dispositif de serrage sur le vérin 14 Montage de Socles pivotants 16 Raccordement des câbles LVDT 17 Raccordement des hydrauliques 18 Fonctionnement 19 Indications concernant le fonctionnement 20 Procédure de calcul charge latérale 21 Maintenance 23 Entretien 25 Préparation du vérin hydraulique à la procédure d entretien 26 Renouvellement des joints d étanchéité du Vérin 27 Renouvellement des joints d étanchéité Basse pression 28 Renouvellement des joints d étanchéité Haute pression 31 Démontage du LVDT 36 Montage du LVDT 37 Réglage du noyau du LVDT 38 Vérins hydrauliques, série 242 Table de matières 3

4 4 Table de matières Vérins hydrauliques, série 242

5 Introduction Le Vérin hydraulique de la série 244 est un vérin linéaire. Un vérin linéaire est un appareil à commande hydraulique permettant le déplacement d une éprouvette ou d une structure pour des essais. Table des matières Identification des composants 6 Description fonctionnelle 9 Données techniques 11 Fonctionnalités Le vérin de la série 242 à double tige et à fatigue nominale, fonctionne à force réduite et n occasionne qu une friction minimale. Il possède une haute tolérance de charge latérale. Il est équipé d un dispositif de montage de servovalve intégré. Les applications suivantes sont des applications typiques : Fatigue structurelle sous force réduite Essais sur composant à faible course et vitesse élevée Essais vibratoires à faible déformation de signal et friction minimale Analyse modale et recherche de résonance structurelle. Identification du vérin Une plaque se trouvant sur le vérin (en général sur le boîtier avant en face de la conduite de vidange ( Drain line") vous donne les informations suivantes : Numéro du modèle Numéro de série Force nominal Surface Caractéristiques concernant la course m Ce que vous devez savoir Ces informations sont nécessaires lorsque vous contactez MTS à propos du vérin. MTS suppose que vous avez les connaissances nécessaires à l utilisation de votre contrôleur. Reportez-vous au manuel approprié pour les informations concernant l accomplissement des tâches relatives au contrôleur dans les procédures de ce manuel. Vous devez être capable d effectuer les procédures suivantes : Mettre la pression hydraulique en marche et la couper Sélectionner un mode de pilotage Réglez manuellement la position du vérin (commande locale) Installer une éprouvette Définir un simple essai Mettre un test à exécution Vérins hydrauliques, série 242 Introduction 5

6 Identification des composants Tige du piston Joint de la tige du piston Extrémité de la tige de piston Paliers de la tige de piston Amortisseur de fin de course Orifice Rentrée Joint visqueux Orifice Extension Amortisseur de fin de course Garniture de la tige du piston Orifice de trop plein/vidange Fourreau de retenue Capteur de déplacement Raccord LVDT Socle Vérin linéaire de la série Introduction Vérins hydrauliques, série 242

7 Description des composants du Vérin hydraulique de la série 242 COMPOSANT Tige de piston Joint de la tige de piston Paliers de la tige de vérin Orifice Sortie/ Orifice Rentrée Fourreau de retenue Raccord LVDT Socle fixe Assemblage du LVDT Conduite de trop plein/vidange Amortisseur de fin de course DESCRIPTION Le vérin est équipé d une tige de piston double. Les deux côtés de la tige ont des surfaces égales et garantissent un rendement régulier. Cette tige de piston est usinée dans un seul morceau d acier allier traité, chromé dur et rectifié avec précision pour un finissage donnant un fonctionnement fiable. Elle est creuse afin de permettre le montage et l alignement précis d un capteur de déplacement. Un assemblage de joints basse pression se trouvant dans chacun des boîtiers d extrémité (supérieur et inférieur) est composé d un joint menant le fluide excessif vers l orifice de trop plein/vidange et d un joint racleur empêchant les impuretés provenant de l extérieur de pénétrer dans le vérin. Les paliers non métalliques de haute capacité sont directement montés sur les boîtiers d extrémité. Ce sont des paliers non métalliques standards de part leur haute tolérance en charge latérale et résistance à l usure et à l abrasion. L adhérence de grande précision entre la tige du piston et la surface du palier crée un joint visqueux pour les petites fuites. Une petite quantité de fluide a la possibilité de passer par le palier pour le lubrifier et retourne ensuite vers le réservoir du système hydraulique. Les orifices permettent un écoulement du fluide de 57 L/min (15 gpm) en vue d une exploitation à vitesse élevée et en haute fréquence. Des passages internes sont conçus pour minimiser les restrictions d écoulement du fluide. Le fluide hydraulique haute pression rentre dans le cylindre par l orifice de rentrée/rétraction ou l orifice de sortie/d extension. Le débit est régulé par une servovalve. Lorsque la pression hydraulique est appliquée sur l un des orifices, l autre est alors ouvert sur une conduite de retour, ceci provoquant ainsi la rentrée ou la sortie du vérin. Prolonge le socle en vue d adapter différents déplacements du vérin. Raccorde le LVDT (Capteur de déplacement) au contrôleur du système. Le contrôleur fournit un signal d excitation et le LVDT renvoie un signal de retour. Le signal de retour donne la valeur de déplacement du vérin au contrôleur. Le socle fixe permet un montage fixe du vérin sur une masse de réaction ou la fixation d accessoires de montage de socle pivotant. Le socle est également utilisé pour le montage de la prise du raccord LVDT et de la bride de serrage ( locking collar") du bobinage du LVDT. Le LVDT à montage interne indique le déplacement de la tige de piston du vérin. Le LVDT (capteur de déplacement ) est constitué d un bobinage, d un noyau et d une allonge du noyau ( core extension"). L allonge du noyau est fixée à l intérieur de la tige creuse du piston par une vis de blocage et peut être réglée en vue d établir un point de référence pour le vérin. L'orifice de trop plein permet d évacuer hors du vérin le fluide passant par les joints. Ceci permet d empêcher que le comportement du vérin ne soit perturbé par des poches de pression. Les amortisseurs de fin de course hydrauliques protègent les boîtiers d extrémité pendant l exploitation en course maximale et à vitesse élevée. Vérins hydrauliques, série 242 Introduction 7

8 Description des composants du Vérin hydraulique de la série 242 COMPOSANT Joint de piston visqueux Extrémité de la tige du piston DESCRIPTION L'adhérence de grande précision entre le piston et le cylindre fournit un joint visqueux efficace. Des rainures situées sur le piston permettent la lubrification de la surface du piston lors des essais à faible course sous charge latérale. La tige de piston dispose d un taraudage centré et un ensemble circulaire de trous filetés prévus pour le montage de boîtes dynamométriques, dispositifs de pivotement et de fixation d interface. 8 Introduction Vérins hydrauliques, série 242

9 Description fonctionnelle On utilise un vérin linéaire pour exercer une pression (pousser) sur une éprouvette afin de l écraser ou de la compresser (essai de compression), ou pour exercer une tension (tirer) dessus afin de l allonger (essai de traction). Un vérin linéaire est composé d un piston et d un dispositif de montage de Servovalve. Un LVDT (Transformateur Différentiel Variable Linéaire/Capteur de déplacement) forme une partie intégrale du vérin et mesure la course du vérin pour envoyer cette information au contrôleur du système. Le LVDT se trouve à l intérieur du vérin/cylindre. Il peut être remnplacé par d autres appareils de mesure spécialisés. Le vérin double effet et à tige double fonctionne sous la commande d une servovalve de haute précision dans des systèmes servohydrauliques à boucle fermée de MTS. Le vérin est un piston mu par une force hydraulique, pouvant ainsi rentrer ou sortir (double effet). Il peut également fournir une puissance égale en traction comme en compression (double tige). Le vérin est équipé d un capteur de déplacement linéaire ( LVDT) mesurant la course du vérin. Montage du vérin Le vérin peut être monté sur divers dispositifs de fixation et assemblages. Normalement, dans les systèmes d essai sur composant, l une des extrémités du vérin est raccordée au socle d un cadre d essai personnalisé et l autre à l éprouvette d essai. On peut utiliser des dispositifs de fixation (tels que des pivots) pour fixer l éprouvette ou le socle sur les deux extrémités. Normalement, dans les systèmes d essais sur matériaux, le vérin est monté dans un bâti de charge. Le vérin peut être monté en dessous de la plaque d appui ou au-dessus de la traverse. On utilise des dispositifs de serrage (tels que des têtes de serrage) pour fixer l éprouvette sur l extrémité du vérin. Interface de Servovalve Fonctionnement du vérin Le vérin possède un dispositif de servovalve intégré. Ce dispositif permet le montage direct de la Servovalve de la série 252 sur le vérin. Il peut accepter diverses servovalves, avec des débits nominaux de 57 L/min (15 gpm) maximum. Le déplacement de la tige du piston est provoqué par une application de fluide hydraulique sous haute pression sur l un des côté du piston et une ouverture simultanée de l autre côté du piston vers une ligne de retour. Le fluide hydraulique sous haute pression est transporté dans le cylindre par le biais de l orifice de Rentrée /compression ou l orifice de Sortie/traction. La pression différentielle passant par le piston oblige la tige du piston à se mouvoir. La quantité de fluide hydraulique, la vitesse et la direction de la course de la tige du piston sont pilotées par une servovalve. Si la tige du piston touche un quelconque point externe de réaction, une force est alors appliquée sur ce point, équivalente à la surface effective du piston multipliée par la pression agissante. Les critères principaux pour la Vérins hydrauliques, série 242 Introduction 9

10 sélection d un vérin sont la force et la course (déplacement) requises pour le travail qui lui sera attribué. Fonctionnement du LVDT Le LVDT (capteur de déplacement) à montage interne, indique la position de la tige du piston pendant la course. Le LVDT est un dispositif électromécanique fournissant une tension de sortie proportionnelle au déplacement d une allonge de noyau mobile. L allonge de noyau est montée dans la tige creuse du piston et se déplace en même temps que celle-ci. Le bobinage du LVDT est fixé au socle fixe par une bride de serrage. L allonge de noyau est positionnée dans la bobine du LVDT de façon à fournir un point de référence zéro. Elle est fixée par une vis de blocage. Lorsque le piston se déplace pendant son fonctionnement, la tension de sortie en provenance du LVDT indique de combien la tige du piston s est déplacée par rapport au point de référence zéro. Vis de blocage Noyau central d arrêt Allonge noyau LVDT Tige de piston creuse Bobinage LVDT Bride de serrage Socle fixe Raccord LVDT 10 Introduction Vérins hydrauliques, série 242

11 Données techniques Données techniques de force du Vérin hydraulique MODÈLE* FORCE NOMINALE SURFACE DU PISTON DIAMÈTRE DE LA TIGE KN KIP MM 2 IN 2 MM IN * Chaque modèle est d une longueur de course standard de et 52.4 mm (4 et 6 po.). Cette valeur est le résultat de la course maximum moins la longueur maximal des amortisseurs de fin, 12.7 mm (0.50 po.). Longueur de course de 25.4 po. et 50.8 mm (1.00 et 2.00 po.) par option. Force nominale avec chute de pression hydraulique par le piston de 17.2 Mpa (2500 psi). La force réelle peut être jusqu à 20% supérieure, selon la taille de la servovalve et les états de l essai. Dimensions du Vérin COURSE DYNAMIQUE (TOUS MODÈLES) DIMENSIONS* A B C MM IN MM IN MM IN MM IN * Les dimensions listées sont représentées dans la figure sur la page suivante. Vérins hydrauliques, série 242 Introduction 11

12 88.9 mm (3.5 in) sq. 4 holes, 5/16-18 UNC x 0.5 in (12.7 mm) deep, equally spaced on a 2.5 in. (63.5 mm) diameter 1/2-20 UNF-2B x 3.62 in (91.95 mm) deep 6.35 mm (0.25 in) Cushion Dynamic Stroke B mm (1.25 in) 6.35 mm (0.25 in) Cushion mm (0.75 in) min. C 2.54 mm (0.10 in) minimum mm (1.25 in) A maximum mm (1.25 in) mm (1.81 in) 4 holes, 7.11 mm (0.28 in) diameter through 76.2 mm (3.0 in) sq. 1/2-20 UNF-2B x 1.0 in (25.4 mm) deep 88.9 mm (3.5 in) sq. Dimensions d un Vérin de la série Introduction Vérins hydrauliques, série 242

13 Installation L installation du Vérin hydraulique de la série 242 dépend de l application d essai. Pour les essais sur composant ou matériaux, le vérin est généralement monté dans un dispositif de bâti de charge ou un dispositif de serrage pour essai. Pour plus d informations, référez-vous au sujet suivant, concernant la configuration du bâti de charge. Pour les essais structurels ou vibratoires, le vérin est généralement fixé à une masse de réaction à l aide d un socle pivotant ou d un socle fixe. Ce chapitre décrit la manière de monter le vérin pour ce type de configurations. Table des matières Montage d un Dispositif de serrage sur le vérin 14 Montage de Socles pivotants 16 Raccordement des câbles LVDT 17 Raccordement des hydrauliques 18 Configuration Bâti de charge Lorsqu un vérin de la série 242 est monté dans un bâti de charge, le vérin est alors monté sur la traverse d un bâti de charge de table à l usine. Les options du vérin, telles que servovalves et manifolds/ distributeurs, sont également montées en usine. Les seules installations requises sont le raccordement des flexibles hydrauliques et des câbles du système. Pour ce qui est des informations sur les raccords hydrauliques et électriques, référez-vous aux dessins d assemblage du système et de l armoire de commande (ces plans se trouvent en général dans le manuel de Référence du système, qui vous est fourni avec la documentation de votre système). NOTE Il ne faut pas retirer les vérins qui sont montés dans un bâti de charge. Un alignement ne pourrait pas être effectué dans ce champ. Servovalves Normalement, une Servovalve de la série 252 est directement montée sur le vérin. Référez-vous au manuel Servovalve de la série 252, Information de produit (numéro de référence ) pour les informations concernant le montage de la servovalve. Vérins hydrauliques, série 242 Installation 13

14 Montage d un Dispositif de serrage sur le vérin Le vérin est muni d un boîtier supérieur («end cap») et d un socle fixe, possédant de deux à huit trous de montage filetés. Les dispositifs de serrage/ fixation peuvent être montés sur la tige de piston du vérin ou sur le boîtier supérieur, ou sur le socle fixe. Montage sur la tige du piston ou le boîtier supérieur Le boîtier avant du vérin possède quatre trous filetés pouvant être utilisés pour le montage du vérin sur un bâti de charge ou autre dispositif de serrage/fixation. La figure suivante montre les données techniques des trous de montage. Serrez les boulons de montage à 17.6 N.m (13 lbf-ft). 1/2-20 UNF-2B x 1.5 in. (38.1 mm) deep 4 holes, 5/16-18 UNC x 0.5 in (12.7 mm) deep, equally spaced on a 2.5 in (63.5 mm) diameter Front End Cap Trous de montage de la tige du piston et du boîtier avant La tige du piston du vérin possède également un trou de centrage fileté. Ce trou de montage est généralement utilisé pour fixer un dispositif de pivotement ou un dispositif de support d éprouvette (tête oscillante ou table de vibration) sur le vérin. Montage sur le socle fixe Le socle fixe possède quatre trous de montage non filetés (un dans chaque coin). Ces trous de montage peuvent être utilisés pour boulonner le vérin directement sur une masse de réaction ou autre dispositif de serrage/ fixation. Ne serrez pas les boulons de montage à plus de 15 N-m (11 lbf-ft). Le socle fixe possède également un trou de centrage fileté rendant possible son utilisation pour la fixation d un accessoire de montage de pivot. 14 Installation Vérins hydrauliques, série 242

15 Pedestal Base 1/2-20 UNF-2B x 1.0 in (25.4 mm) deep 4 holes, 0.28 in (7.11 mm) diameter through Trous de montage du socle fixe La figure ci-dessus montre les données techniques de filetage. Pour monter un accessoire de montage de pivot, enfilez le pivot dans le trou de montage et serrez l écrou à 6 pans à 108 N.m (80 lbf.ft). Vérins hydrauliques, série 242 Installation 15

16 Montage de Socles pivotants Les socles pivotants peuvent être montés sur la tige de piston du vérin ou sur le socle fixe. Un socle pivotant Modèle peut être utilisé avec le Vérin de la série 242. Référez-vous au manuel Socle pivotant de la série 249, Information de produit pour des informations supplémentaires. Pivot sur tige de piston Transducteur/capteur de force Assemblage du vérin Pivot sur socle fixe Quatre boulons à tête hexagonale M10 x 1.50 (3/8-16) permettent de monter le socle pivotant. Avant de monter le socle pivotant, graissez avec Molykote G, ou un équivalent, les filetages et le dessous de la tête de chaque boulon de montage. Serrez chaque boulon de façon à ce qu il soit bien en place contre le pivot. Utilisez ensuite le modèle/l ordre montré dans la figure ci-contre à droite, serrez les boulons à la moitié de leur valeur de serrage au couple recommandée. Continuez en utilisant ce modèle/ordre pour serrer les boulons à 53 N.m (34 lbf.ft) Installation Vérins hydrauliques, série 242

17 Raccordement des câbles LVDT La figure ci dessous présente les raccords électriques du LVDT (Capteur de déplacement). Référez-vous au manuel de votre contrôleur pour les caractéristiques des câbles ou les numéros d assemblage des câbles. -FB Output +FB Ground -EX Excitation +EX E B A C D Yellow Blue Black Red Schéma de câblage du LVDT C B D A E F Vérins hydrauliques, série 242 Installation 17

18 Raccordement des hydrauliques Les raccords hydrauliques du vérin hydraulique de la série 242 se font par le biais d un manifold/distributeur qui raccorde les orifices de chaque boîtier («end cap»). Le manifold/distributeur possède des orifices pour pression hydraulique, retour et vidange/trop plein respectivement étiquetés P, R et D. Ces orifices sont raccordés de façon à correspondre aux orifices se trouvant sur un distributeur hydraulique (HSM). NOTE Lorsqu un vérin hydraulique de la série 242 est monté dans un bâti de charge, les raccords hydrauliques doivent être alors faits par le biais d un distributeur. Orifices hydrauliques de Servovalve Trous de montage de la Servovalve (dans chaque coin) Orifice de Retour Orifice de pression Orifice de Vidange/ trop plein AVERTISSEMENT N utilisez pas de fluide de qualité inférieure, cela pourrait affecter la performance du système. L'utilisation de fluides autres que ceux spécifiés par MTS peut provoquer une défaillance des composants ou du système ou des deux à la fois. N utilisez que les fluides hydrauliques Mobil DTE 25 ou Shell Tellus Installation Vérins hydrauliques, série 242

19 Fonctionnement Ce chapitre décrit comment utiliser le Vérin hydraulique de la série 242 et le LVDT (Capteur de déplacement) à montage interne. Table de matières Indications concernant le fonctionnement 20 Rayures de la tige du piston 20 Forces latérales 20 Procédure de calcul charge latérale 21 Vérins hydrauliques, série 242 Fonctionnement 19

20 Indications concernant le fonctionnement Rayures de la tige du piston Des rayures de la tige du piston peuvent apparaître si le vérin fonctionne pendant une longue période de temps en moyenne-haute fréquence, à faible course et sous des charges de 25 % ou plus de la capacité du vérin. Ces rayures sont dues à l érosion du plaquage en chrome de la tige du piston dans une bande légèrement plus large que la largeur du joint entourant la tige du piston. Si le vérin est utilisé pour ce genre d essai, la position de départ de la tige du piston du vérin doit être modifiée à peu près tous les millions de cycles. Ceci permet de prolonger la durée de vie de la tige du piston et minimise le risque de rayure. Si la configuration du système le permet, la position de départ de la tige du piston peut être modifiée à l aide du réglage à zéro de l amplificateur du capteur de déplacement et en repositionnant la traverse du châssis de charge ou du dispositif de serrage/fixation. Forces latérales Pour éviter d endommager les paliers («bearing») du vérin et pour assurer un fonctionnement correct du vérin, les essais soumettant le vérin à des charges excentriques/non-axiales requièrent des indications spéciales. Une effort excentrique/non-axial peut être engendré par des forces latérales directement appliquées sur la tige de piston (P sur la figure) et des moments/ couples provoqués par des charges/forces décentrées (F sur la figure). Il y a quatre choses à prendre en compte pour déterminer l aptitude d un vérin hydraulique pour des essais à charge excentrique/non-axiale : P C Sideload Forces B F La pression des paliers (charge latérale) générée pendant l essai La pression de la tige de piston provoquée par la charge latérale La vitesse maximale permise de la tige de piston La fréquence minimale permise de la charge latérale 20 Fonctionnement Vérins hydrauliques, série 242

21 Procédure de calcul charge latérale La procédure suivante vous fournit les informations nécessaires afin de déterminer l aptitude d un modèle de vérin particulier pour des essais requérant des charges excentriques/non-axiales. Certaines des constantes utilisées dans cette procédure sont définies dans les étapes et d autres sont listées dans le tableau suivant. Constantes Charge latérale COURSE (S) DISTANCE PALIER (A) 25.4 mm (1 in) 96.8 mm (3.82 in) 50.8 mm (2 in) 96.8 mm (3.82 in) 76.2 mm (3 in) mm (4.31 in) mm (4 in) mm (4.31 in) NOTE Pour les exemples inclus dans cette procédure, les mesures des valeurs F et P sont en livres («pounds force/lb») et les mesures des valeurs B, C et S (course) sont en pouces («inches /in»).. 1. Déterminez l intensité des charges excentriques F et P (voir page 20) et le point d application de ces charges (dans l ordre respectif B et C). Ces paramètres dépendent de la configuration de montage de l essai. Si l un des paramètres peut varier pendant l essai, utilisez des valeurs maximales. P C Sideload Forces B F 2. Calculez la charge/pression sur le palier du vérin (L) à l aide de la formule suivante : P( S + A+ D + C) + ( F + B) L = ( S + A) Soient : S = A = D = E = Course Vérin (voir le tableau) Distance palier du vérin (voir le tableau) Longueur palier = 35.5 mm (1.41 po.) Surface palier = 42.2 mm (1.66 po.) G = Diamètre tige = 28.6 mm (1.12 po.) K = Charge latérale cyclique = 3.6 Vérins hydrauliques, série 242 Fonctionnement 21

22 3. Divisez la charge sur le palier du vérin (L) par la constante Surface palier du vérin (E) afin de déterminer la pression sur le palier (V). bearing pressure (V) = L --- E Soit: E = Constante basée sur la Surface palier du vérin La pression maximale permise (V) sur le palier est de 950 psi (6.55 MPa). Si la valeur produite par cette étape dépasse 950 psi, vous devrez alors sélectionner un vérin à plus grand diamètre de tige du piston. 4. Calculez l effort/la contrainte de flexion appliquée sur la tige de piston du vérin. Piston Rod Stress = 32( P( D + C) + ( F B) ) π G 3 Soit: G = Diamètre Tige de piston du vérin L effort/la contrainte sur la Tige de piston maximale permise est de 40,000 psi (275.8 Mpa). Si la valeur produite par cette étape dépasse psi, vous devrez alors sélectionner un vérin possédant un diamètre de tige de piston plus grand 5. Si la force latérale est appliquée sur le vérin en continu, déterminez alors la vitesse/vélocité maximale permise de la tige de piston du vérin pour la Pression palier (V) calculée dans l étape 3. C est la vitesse la plus élevée pouvant être permise pour les essais lorsque la charge latérale en cours est présente. Utilisez l équation suivante : Maximum Allowable Piston Rod Velocity = in/sec V 6. Si la force latérale est appliquée en cycles sur le vérin (la charge latérale varie de façon égale en passant par zéro), déterminez alors la fréquence minimum pour la force latérale. Si les paramètres d essai requièrent une fréquence inférieure pour la charge latérale, vous devrez alors sélectionner un vérin possédant un diamètre de tige de piston plus grand. Utilisez l équation suivante : Minimum Sideload Frequency = K L 0,01 22 Fonctionnement Vérins hydrauliques, série 242

23 Maintenance Le vérin de la série 243 est conçu pour des périodes de fonctionnement prolongées sans qu il soit nécessaire de procéder à un entretien considérable. Le tableau suivant liste les procédures de maintenance de routine. Intervalles de Maintenance * QUOI FAIRE QUAND LE FAIRE COMMENT LE FAIRE Inspections journalières Nettoyage du vérin Vérification des traces d usure Renouvellement des joints d étanchéité du vérin Avant le démarrage de l essai du jour Toutes les 40 heures de fonctionnement continu ou une fois par semaine Une fois par mois. Une fois par an ou plus tôt si une fuite excessive du vérin est décelée pendant son inspection. Vérifiez si le vérin a des fuites de fluide hydraulique Nettoyez les surfaces exposées de la tige du piston du vérin à l aide d un chiffon propre, sec et non-pelucheux. Si le vérin se trouve dans un environnement extrêmement poussiéreux et sale, nettoyez la surface de la tige de piston tous les jours Vérifiez si la tige du piston du vérin et les joints d étanchéité montrent des signes d usure excessifs et/ou de fuite. Des petites rugosités/rayures sur l axe de direction de la tige du piston ou le changement de teinte de la surface de la tige sont considérés comme faisant partie de l usure naturelle. Arrangez un entretien avec MTS System Corporation ou référez-vous à Renouvellement des joints d étanchéité du Vérin page 27. * L intervalle se base sur une journée de 8 heures par jour et une semaine de 5 jours. Des environnements poussiéreux ou sales exigent une maintenance plus fréquente. Vérins hydrauliques, série 242 Maintenance 23

24 24 Maintenance Vérins hydrauliques, série 242

25 Entretien Ce chapitre décrit les procédures d entretien devant être effectuées sur les vérins de la série 242. Au cas où un entretien supplémentaire se révèlerait nécessaire, appelez votre représentant commercial local de MTS. Important Ce chapitre décrit les procédures d entretien devant être effectuées par des personnes qualifiées et expérimentées en ce qui concerne l entretien d une installation hydraulique. Pour les procédures de ce chapitre, il faudra démonter le vérin au-delà de ce qui est nécessaire pour la maintenance ou le fonctionnement. Nous supposons que tous les aspects de fonctionnement du contrôleur de votre système (commandes électroniques et logicielles) vous sont absolument familiers, de même que les composants matériels des votre système. Table des matières Préparation du vérin hydraulique à la procédure d entretien 26 Renouvellement des joints d étanchéité du Vérin 27 Renouvellement des joints d étanchéité Basse pression 28 Renouvellement des joints d étanchéité Haute pression 31 Démontage du LVDT 36 Montage du LVDT 37 Réglage du noyau du LVDT 38 Vérins hydrauliques, série 242 Entretien 25

26 Préparation du vérin hydraulique à la procédure d entretien Avant d effectuer une procédure quelconque d entretien, vous devez retirer tous les appareils et déconnecter le vérin du système d essai. Les procédures d entretien requièrent un démontage partiel du vérin. Il s ensuivra quelque perte de fluide pendant cette procédure. Pensez à avoir un grand récipient et du matériel de nettoyage sous la main afin de recueillir le liquide répandu. 1. Enlevez tous les dispositifs de serrage/fixation de l extrémité de la tige du piston. 2. Faites sortir complètement la tige du piston. Le fluide se trouvera ainsi refoulé de la moitié supérieure du vérin. 3. Assurez-vous que la pression hydraulique du système ait bien été réduite à zéro avant de continuer. Pour cela, coupez l alimentation hydraulique (HPU) et faites marcher le vérin jusqu à ce qu il s immobilise complètement. NOTE La pression du système hydraulique doit être à zéro avant de commencer. Si ce n est pas le cas, le fluide hydraulique jaillira hors du vérin jusqu à ce que la pression soit détendue. 4. Débranchez la conduite de pression du vérin et bouchez-la. Raccordez un tuyau de l orifice de pression à un bac de vidange. 5. Poussez la tige de piston vers le bas afin de faire sortir le reste de fluide par l orifice de pression. Retirez le tuyau et bouchez l orifice ouvert. 6. Débranchez la conduite de retour et la conduite de vidange/trop plein du vérin. Recouvrez les conduites et bouchez les orifices ouverts. 7. Débranchez les câbles du raccord LVDT et servovalve. 8. Enlevez le vérin du lieu d essai et posez-le sur une surface de travail propre. 26 Entretien Vérins hydrauliques, série 242

27 Renouvellement des joints d étanchéité du Vérin Un vérin de la série 242 typique est équipé de joints racleurs basse pression et de joints d étanchéité haute pression. Selon l usage, on peut supprimer les joints haute pression et dans de rares cas, le joint du piston. Vous devez préparez votre jeu de garnitures/joints d étanchéité de réserve avant de commencer la procédure d entretien de votre vérin. Contactez MTS Systems Corporation pour vous procurer un jeu de garnitures d étanchéité de réserve. Lorsque les joints haute ou basse pression ou le joint du piston sont enlevés, ils sont alors endommagés. MTS peut vous procurer les jeux de garniture d étanchéité pour tous les Vérins de la série 242. Jeux de garniture d étanchéité de réserve NUMÉRO DU MODÈLE NUMÉRO DE RÉFÉRENCE avec joints haute pression avec joints haute pression NOTE MTS Systems Corporation vous recommande de lire cette procédure avant d essayer et d enlever et de démonter le vérin/cylindre. Du fait de la taille et du poids physique du vérin et des aménagements sur place, le démontage et remontage peuvent ne pas être praticable. Il est possible de démonter et de remonter un petit vérin sur une surface horizontale plate, mais un grand vérin nécessite un démontage/re-montage en position verticale à l aide d un appareil de levage suspendu., de grandes brides de fixation, des fixations de levage et une alimentation d air d exploitation. Contactez MTS pour conseils et assistance. Vérins hydrauliques, série 242 Entretien 27

28 Renouvellement des joints d étanchéité Basse pression Le Vérin de la série 242 comporte un joint d étanchéité basse pression dans chaque boîtier d extrémité. Renouvelez les joints de la tige du piston lorsqu il y a des pertes d huile excessives aux joints ou à chaque fois que vous démontez le vérin. 1. Préparer le vérin pour l entretien Passez à Préparation du vérin hydraulique à la procédure d entretien page 26. Effectuez la tâche et revenez à cette procédure. 2. Renouveler le joint du boîtier avant. NOTE La procédure restante doit être effectuée dans un environnement propre pour éviter que des impuretés ne pénètrent dans le vérin. A. Retirez le jonc/anneau de blocage du boîtier avant en insérant un petit tournevis dans la fente sur le haut du jonc et en furetant en direction de la tige du piston. B. Enlevez le bouchon de trop plein/vidange ( drainback") du boîtier avant. C. Appliquez l air d exploitation pressurisé par l intermédiaire de l orifice de trop plein ( drainback") pour faire sortir le joint basse pression du boîtier avant. D. Graissez légèrement le nouveau joint avec du fluide hydraulique propre et remettez-le en place avec précaution. La position correcte du joint est représentée sur la figure ci-après. E. Remettez le jonc/anneau de blocage (enlevé dans l Étape A) en place. F. Remettez le bouchon de trop plein/vidange (enlevé dans l Étape B) en place. 28 Entretien Vérins hydrauliques, série 242

29 Piston Rod Retaining Ring End Cap Low-Pressure Seal Drainback Plug Piston Rod Bearing High-Pressure Seal (optional) Cylinder Vue transversale du boîtier avant 3. Démonter le LVDT. Passez à Démontage du LVDT page 36. Enlevez le LVDT (capteur de déplacement) et revenez à cette procédure. 4. Renouveler le joint du boîtier arrière. A. Enlevez le jonc/anneau de blocage du boîtier arrière en insérant un petit tournevis dans la fente sur le haut du jonc et en furetant en direction de la tige du piston. B. Appliquez l air d exploitation pressurisé par l intermédiaire de l orifice de trop plein ( drainback") pour faire sortie le joint basse pression du boîtier arrière. C. Graissez légèrement le nouveau joint avec du fluide hydraulique propre et remettez-le en place avec précaution. Remettez en place le jonc/anneau de blocage enlevé dans l Étape A. D. Mettez le fourreau de retenue ( spacer tube") en place dans le boîtier arrière. 5. Remonter le LVDT. Passez à Montage du LVDT page 37. Montez le LVDT et revenez à cette procédure. 6. Raccorder les câbles électriques. Raccordez les câbles appropriés sur la servovalve et le LVDT. Référezvous à Raccordement des câbles LVDT page 17 pour l identification des câbles. Référez-vous au manuel de la servovalve approprié pour identifier les raccords. Vérins hydrauliques, série 242 Entretien 29

30 7. Raccorder les hydrauliques. Raccordez les conduites de pression hydraulique et de retour au vérin. Référez-vous à Raccordement des hydrauliques page 18 pour de plus amples informations. 8. Régler le LVDT. Passez à Réglage du noyau du LVDT page 38.. Cette procédure définit le point médian du déplacement du vérin comme position zéro. 9. Vérifier l étalonnage du LVDT. Passez au manuel du contrôleur et regardez la procédure d étalonnage du LVDT (également nommé déplacement ou longueur). 10. Raccordez les dispositifs de fixation/serrage Installez les dispositifs de fixation/serrage qui ont été enlevés dans l Étape 1. Référez-vous au chapitre Installation" pour de plus amples informations. NOTE Lors du montage du vérin sur une masse de réaction, ne montez pas d accessoires sur la tige du piston avant que le LVDT n ait été réglé. 30 Entretien Vérins hydrauliques, série 242

31 Renouvellement des joints d étanchéité Haute pression Lorsqu un vérin est équipé de joints haute pression optionnels, chacun des boîtiers possède un joint basse pression et un joint haute pression et le piston possède un joint haute pression. Remplacez le joint haute pression au cas où le rendement du vérin montre une baisse. Remplacez tous les joints d étanchéité et les joints toriques chaque fois que vous enlevez les boîtiers du vérin. 1. Préparer le vérin pour l entretien Passez à Préparation du vérin hydraulique à la procédure d entretien page 26. Effectuez la tâche et revenez à cette procédure. 2. Démonter le LVDT Passez à Démontage du LVDT page 36. Enlevez le LVDT (capteur de déplacement) et revenez à cette procédure. 3. Démonter le vérin A. Enlevez la servovalve et recouvrez les orifices exposés avec un couvercle de servovalve propre. B. Retirez les écrous à six pans creux fixant les boîtiers avant et arrière du cylindre. C. Ôtez prudemment les boîtiers avant et arrière de la tige du piston, en les faisant glisser. Si nécessaire, tapotez légèrement les boîtiers avec un maillet en plastique pour les détacher. D. Sortez prudemment la tige du piston du cylindre en la faisant glisser. Manipulez le piston avec précaution pour éviter d en égratigner ou d en ébrécher la surface. E. Contrôlez toutes les pièces et surfaces de paliers pour voir s il y a des traces d usure excessive ou des endommagements. 4. Renouveler le joint d étanchéité Haute-pression A. Enlevez prudemment le joint racleur haute pression du piston en furetant à l aide d une sonde ( probe") pour le faire sortir de la rainure. Retirez le joint torique de la même manière. B. Posez un nouveau joint torique dans la rainure du piston. Insérez prudemment un nouveau joint racleur haute pression par dessus le joint torique dans la rainure du piston. AVERTISSEMENT Les joints sont enlevés ou posés dans les boîtiers juste à proximité des paliers nonmétalliques. Une surface/coquille du palier égratignée endommagera le boîtier de façon irréparrable et il devra être remplacé. Faites très attention de ne pas égratigner le palier pendant l Étape C.. Vérins hydrauliques, série 242 Entretien 31

32 C. Utilisez une sonde ( probe") pour enlever le joint racleur haute pression de chaque boîtier. Faites passer avec précaution les nouveaux joints par dessus la surface/coquille des paliers en furetant et sortez-les des boîtiers. Enlevez les joints toriques de la même manière. D. Posez un nouveau joint torique dans la rainure de chaque boîtier. Mettez prudemment un nouveau joint en place sur le joint torique dans la rainure de chaque boîtier. 32 Entretien Vérins hydrauliques, série 242

33 High-Pressure Seal* on Piston (optional) Piston Rod Piston Retaining Ring Low-Pressure Seal Socket Head Cap Screw O-Ring Nonmetallic Bearing Front End Cap High-Pressure Seal* (optional) Rear End Cap High Pressure Seal* (optional) O-Rings Drainback Plug Low-Pressure Seal and Retaining Ring Drainback Fitting Socket Head Cap Screw Spacer Tube Cylinder Pedestal Base *Glider Seal and O-Ring Socket Head Cap Screw Vue en éclaté du Vérin de la série Renouveler le joint d étanchéité Basse-pression A. Enlevez le jonc/anneau d arrêt et de chacun des boîtiers en insérant un petit tournevis dans la fente sur le haut du jonc et en furetant en direction du centre du boîtier. B. Enlevez le joint Basse pression de chaque boîtier à la main. Vérins hydrauliques, série 242 Entretien 33

34 C. Posez un nouveau joint Basse pression dans chaque boîtier. La position correcte du joint est montrée dans la figure page 29. Mettez doucement le nouveau joint en place. D. Remplacez les joncs/anneaux d arrêt enlevés dans l Étape A. E. Lubrifiez légèrement la tige du piston et le cylindre. Enfoncez prudemment la tige du piston dans le cylindre de façon à ce que l extrémité avec les trous filetés de _ po. de diamètre sorte du boîtier avant. F. Enlevez les six joints toriques (trois de chaque côté) qui s adaptent entre le cylindre et chaque boîtier. Remplacez avec des nouveaux joints toriques. 6. Remonter le vérin. AVERTISSEMENT Le ré-assemblage du vérin peut provoquer un défaut d alignement des boîtiers. Un défaut d alignement risque de bloquer le transport interne du vérin. Orientez les boîtiers de façon à ce que l orifice de vidange, l orifice de retour et le bouchon de vidange se trouvent tous sur le même côté du vérin. A. Lubrifiez légèrement l intérieur des boîtiers. Faites prudemment glisser les boîtiers par dessus la tige du piston sur le cylindre. Vérifiez à ce que les joints d étanchéité et les joints toriques de la tige de piston soient bien en place avant de remettre les boîtiers sur le cylindre. B. Lubrifiez légèrement les vis à six pans creux et fixez les boîtiers sur le cylindre sans les serrer. C. Faites bouger la tige du piston à la main. Elle doit bouger librement sans coincer. AVERTISSEMENT Il est possible que des vis à six pans creux soient forcées. Le cylindre et les boîtiers sont en aluminium. Un forçage peut endommager les filetages. Faites attention à ce que toutes les vis à tête soient bien serrées au couple correct. D. Serrez les vis à six pans creux à 15 lbf.ft (20.3 N- m) en suivant l ordre de serrage montré cicontre Entretien Vérins hydrauliques, série 242

35 7. Remonter le LVDT. Passez à Montage du LVDT page 37. Montez le LVDT et revenez à cette procédure. 8. Nettoyer le système. Les conduites hydrauliques ayant été ouvertes et de nouveaux composants ayant été ajoutés au vérin, il se peut que des impuretés se soient introduites. Avant sa mise en marche, le système doit être nettoyé. A. Montez une soupape de vidange MTS «Quatre voies» («Four-Way Flushing valve») de la série 291 (ou un équivalent) sur le vérin. B. Assurez-vous que la tige du piston puisse bien exercer sa course maximale sans encombre. C. Sélectionnez le mode de pilotage de force et appliquez une basse pression hydraulique sur le s. Vérifiez s il y a des fuites. D. Appliquez une haute pression hydraulique. Vérifiez s il y a des fuites. E. Tournez la tige sur la soupape de vidange à l aide d une clé à vis pour mettre le vérin en séquence Sortie/Rentrée pour à peu près dix minutes. (Les filtres du système recueilleront tous les solides souillants de 10 microns ou plus). F. Coupez la pression hydraulique. Vérifiez si la pression résiduelle est bien complètement évacuée. Enlevez la soupape de vidange et remontez la servovalve. Recouvrez les orifices exposés se trouvant sur la soupape de vidange avec un couvercle de servovalve. 9. Raccorder les câbles électriques Raccordez les câbles appropriés et les conduites de retour sur la servovalve et le LVDT. Référez-vous à Raccordement des câbles LVDT page 17 pour l identification des câbles. Référez-vous au manuel de servovalve approprié pour l identification des raccords. 10. Raccorder les hydrauliques Raccordez les conduites de pression et de retour sur le vérin. Référezvous à Raccordement des hydrauliques page 18 pour de plus amples informations. 11. Régler le LVDT Passez à Réglage du noyau du LVDT page 38. Cette procédure définit le point médian du déplacement du vérin comme position zéro. Réglez le LVDT et revenez à cette procédure. 12. Contrôler l étalonnage du LVDT Passez au manuel du contrôleur et cherchez la procédure d étalonnage du LVDT (aussi nommé déplacement ou longueur). Contrôlez l étalonnage du LVDT (capteur de déplacement). Vérins hydrauliques, série 242 Entretien 35

36 Démontage du LVDT 1. Utilisez une clé mâle normale pour retirer les vis de blocage et enlever l allonge du noyau du LVDT de l intérieur de la tige du piston. AVERTISSEMENT Il se peut que le fait d enlever le socle fixe et le bobinage du LVDT du boîtier arrière du vérin rende le fourreau de retenue instable. Une défaillance de la stabilité du fourreau de retenue risque d endommager le bobinage du LVDT. Maintenez le fourreau de retenue. 2. Enlevez les vis à six pans creux fixant le socle fixe et le fourreau de retenue sur le boîtier arrière (les vis passent toutes par le fourreau de retenue). 3. Enlevez le socle fixe et le bobinage du LVDT du vérin. Enlevez le socle fixe du vérin en le tirant rapidement et tout droit de façon à ce que le bobinage du LVDT ne heurte pas la tige du piston, le boîtier ou le fourreau de retenue. 4. Placez le socle fixe et le bobinage LVDT dans un endroit sür. 5. Enlevez le fourreau de retenue. Assemblage LVDT Vis de blocage Support du Noyau LVDT Allonge du noyau LVDT Bobinage LVDT Fourreau de retenue Bride de serrage Socle fixe 36 Entretien Vérins hydrauliques, série 242

37 Montage du LVDT Référez-vous à la page 38 pour la procédure suivante. 1. Montez les vis à six pans creux dans le socle fixe et mettez le fourreau de retenue en place sur les vis du socle fixe. AVERTISSEMENT Sur les vérins à carter ouvert, il est possible d étendre l allonge du noyau du LVDT à travers le bobinage du LVDT. Il est possible que les fils passant du bobinage au raccord soient endommagés. Lorsque vous poussez l allonge du noyau dans le bobinage pendant l étape suivante, assurez-vous bien que les fils ne se trouvent pas sur son trajet ou que l allonge de noyau ne s étende pas au-delà de l extrémité du bobinage. 2. Montez l assemblage du socle fixe à l intérieur du piston. N endommagez pas le bobinage LVDT en le faisant glisser dans la tige du piston. AVERTISSEMENT Il est possible que des vis à six pans creux soient forcées. Le cylindre et les boîtiers sont en aluminium. Un forçage peut endommager les filetages. Faites attention à ce que toutes les vis à tête soient bien serrées au couple correct. 3. Lubrifiez légèrement les vis à six pans creux et fixez le socle fixe sur le boîtier arrière. Serrez les vis à tête à 17.6 N-m (13 lbf-ft) en suivant l ordre de serrage montré ci-contre Introduisez l allonge du noyau du LVDT dans la tige de piston et faites-la tourner de quelques tours pour 4 2 la visser temporairement dans la tige du piston. Elle sera ajustée plus tard. 5. Mettez la vis de blocage du support du noyau dans la tige. C est une mesure temporaire pour éviter de perdre cette vis. Vérins hydrauliques, série 242 Entretien 37

38 Réglage du noyau du LVDT Le réglage du noyau du LVDT permet de fixer un point de référence zéro à mi-déplacement (mi-course) pour la tige de piston du vérin. La procédure suivante doit être effectuée après que le LVDT ait été enlevé du vérin. La procédure suivante nécessite un oscilloscope ou un moyen d observer le signal du LVDT à l aide du logiciel du contrôleur (oscilloscope logiciel). NOTE Si vous voulez définir le point de référence zéro sur une position autre que celle de la position médiane (mi-course) sans régler le noyau du LVDT, utilisez la commande de décalage ou de mise à zéro de votre contrôleur pour atteindre le point de référence désiré. Vis de blocage Support de noyau Allonge du noyau du LVDT Bobinage du LVDT Fourreau de retenue Bride de serrage Socle fixe Assemblage du LVDT Définition du zéro autre qu à mi-course Des rayures de la tige du piston sont dues à l érosion du plaquage en chrome de la tige du piston dans une bande légèrement plus large que la largeur du joint entourant la tige du piston. Elles peuvent apparaître si le vérin fonctionne pendant une longue période de temps à faible course. Si le vérin est utilisé pour ce genre d essai, la position de départ de la tige du piston du vérin doit être modifiée à peu près tous les millions de cycles. Ceci permet de prolonger la durée de vie de la tige du piston et minimise le risque de rayure. 38 Entretien Vérins hydrauliques, série 242

39 Positionnement du vérin sur le point médian La définition du point médian du déplacement du vérin garantit une même valeur de capacité pour traction et compression. Si vous voulez changer temporairement la position du zéro de votre canal de déplacement, utilisez la commande de décalage ou de mise à zéro de votre contrôleur pour atteindre le point de référence désiré. 1. Appliquez une basse pression hydraulique de système et faites rentrer complètement la tige du piston du vérin. 2. Vérifiez si la pression hydraulique du système a bien été réduite à zéro avant de continuer. Pour cela, coupez l alimentation hydraulique (HPU) et faites marcher le vérin jusqu à ce qu il s immobilise complètement. 3. Enlevez tous les accessoires se trouvant sur la tige de piston du vérin. 4. Mesurez et enregistrez la distance du haut de la tige du piston vers le haut du boîtier avant. 5. Appliquez la basse pression hydraulique de système et faites sortir complètement la tige de piston du vérin. 6. Mesurez et enregistrez la distance du haut de la tige du piston vers le haut du boîtier avant. 7. Ajoutez la distance enregistrée dans l Étape 4 à la distance enregistrée dans l Étape 6 et divisez-la par Positionnez le vérin de façon à ce que la distance entre le haut de la tige du piston et le boîtier avant soit la valeur déterminée dans l Étape 7. C est le point médian du déplacement (course) de la tige du piston. 9. Vérifiez si la pression hydraulique du système a bien été réduite à zéro avant de continuer. Pour cela, coupez l alimentation hydraulique (HPU) et faites marcher le vérin jusqu à ce qu il s immobilise complètement. Réglage du noyau du LVDT Il est indispensable que vous sachiez comment surveiller un signal du contrôleur pour le réglage du noyau du LVDT (capteur de déplacement). Certains systèmes vous demandent d observer le signal à l aide d un oscilloscope raccordé au contrôleur (ou module), d autres systèmes possèdent un oscilloscope logiciel grâce auquel vous pouvez observer le signal du LVDT. Certains systèmes possèdent les deux; si vous avez le choix, utilisez l oscilloscope logiciel puisqu il surveille le signal après le traitement de tous les signaux (que le logiciel du contrôleur utilise). AVERTISSEMENT La pression hydraulique peut provoquer un déplacement imprévu et très rapide de la tige du piston. Il y a risque de blessures pour le personnel et d endommagement pour l équipement par déplacement imprévu et rapide de la tige du vérin. Avant de régler le LVDT, il vous faut absolument vérifier si la pression hydraulique est bien à zéro. Vérins hydrauliques, série 242 Entretien 39

40 1. Surveiller le signal LVDT À l aide d un oscilloscope, surveillez le signal CA d un LVDT provenant d un circuit de conditionnement raccordé au LVDT À l aide d un oscilloscope logiciel, surveillez le signal de déplacement. 2. Enlevez la vis de blocage de la tige du piston et réglez la vis du support du noyau LVDT pour une amplitude sinusoïde minimum. 3. Serrez la vis de blocage pour fixer l allonge du noyau. 4. Il est possible que la position médiane ait bougé pendant le réglage du support du noyau et le serrage de la vis de blocage. Re-contrôlez la position du vérin pour voir si la position médiane a physiquement changée. 5. Après le réglage du LVDT, vous devez vérifier l étalonnage électronique du LVDT avec le contrôleur. IL se peut qu il soit nécessaire de réétalonner le LVDT. Référez-vous au manuel de votre contrôleur pour les procédures appropriées. 40 Entretien Vérins hydrauliques, série 242

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