hydraulique camions Machinerie Déneigement Viabilité hivernale

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1 Conférence-neige ATPA 11 mai 2011 Saint-Hyacinthe L HYDRAULIQUE DES CAMIONS DE DÉNEIGEMENT Moteur hydraulique Valves Richard Hacker Filtre de retour Filtre de succion Filtre haute pression Pompe Responsable hydraulique Accent Contrôles Électroniques Inc. Renifleur 1

2 hydraulique camions Machinerie Déneigement Viabilité hivernale 2

3 Machinerie de déneigement : chargeurs, niveleuses, chenillettes, souffleurs et camions 3

4 Différence fondamentale? Le constructeur choisit le système hydraulique et ses composantes L acheteur choisit le système hydraulique et ses composantes 4

5 Circuit hydraulique Moteurs et cylindres hydrauliques Valves Filtre haute pression Filtre de succion Pompe Filtre de retour Renifleur Réservoir 5

6 Valeurs caractéristiques d un système hydraulique Débit (gpm) Gallons par minute ou litres / minute (SI) 6

7 Valeurs caractéristiques d un système hydraulique Pression (psi) Livres par pouce carré ou kp (SI) Débit (gpm) Gallons par minute 7

8 Valeurs caractéristiques d un système hydraulique Pression (psi) Livres par pouce carré Puissance (HP) kw (SI) Débit (gpm) 8

9 Valeurs caractéristiques d un système hydraulique Pression (psi) puissance = débit * pression HP (SAE) = gpm x psi / 1714 Puissance (HP) Débit (gpm) 9

10 La pompe, le cœur du circuit hydraulique Moteur hydraulique Valves Filtre haute pression Filtre de succion Pompe Filtre de retour Renifleur 10

11 Deux types de systèmes 1) Système à débit fixe 2) Système à débit variable Pompe double pompe à piston 11

12 1) Système à débit fixe Pression variable selon le besoin Maxi Mini Débit fixe à rpm mais fonction des rpm du moteur du camion 12

13 2) Système à débit variable Pression variable selon le besoin Maxi Système Load Sensing Débit et indépendant des rpm du moteur du camion variable selon le besoin 13

14 Camion avec benne quatre saisons Montages courants Pompe double pompe à piston Saleuse Grattes Benne Pompe n 1 Pompe n 2 Pompes n 1&n 2 Pompe unique 14

15 Camion avec benne quatre saisons Débit : Besoins / capacités Pompe double à débit fixe pompe à débit variable Mesures effectuées sur un camion de la Ville de Québec Pompe DENISON T6CCM-B12- Mesures effectuées sur un camion de la Ville de Saint- Jérôme B10-5R00-C-1-00 sur PTO 123% Pompe à piston Sauer- Danfoss, JRR075 PTO 103% Mesures des pressions de la saleuse sur le camion de la Ville de Québec 15

16 Besoins / Capacité pour la benne 16

17 Besoins / Capacité pour la benne Levage de la benne en 20 s (cylindre de 9.8 gal) Besoins (gpm) 29.4 à 1000 rpm à 1500 rpm à 2000 rpm Pompes n 1 + n gpm 34.7 gpm 46.2 gpm pompe à piston 0 à 20 gpm 0 à 30 gpm 0 à 40 gpm 17

18 Besoins de débit pour les grattes 18

19 Besoins de débit pour les grattes Mouvement Dimensions Alésage x tige x course Volume (ext) 7 sec Relevage en: 5 sec 3 sec Levage de la gratte avant 3.5 x 1.75 x po3 = 0.32 gal 2.7 gpm 3.7 gpm 6.2 gpm Levage du devant de l'aile 2 x 1.25 x po3 = 0.56 gal 4.8 gpm 6.7 gpm 11.2 gpm Levage de l'arrière de l'aile 3 x 1.75 x po3 = 0.72 gal 6.2 gpm 8.6 gpm 14.4 gpm Volume total: 367 po3 = 1.59 gal 13.6 gpm 19.1 gpm 31.8 gpm 19 Référence: W. Côté, harnais entièrement détachable, modèle AR9000

20 Besoins de débit pour les grattes Dimensions Volume (ext) Relevage en: Alésage x tige x course 7 sec 5 sec 3 sec Levage de la gratte avant 3.5 x 1.75 x po3 = 0.32 gal 2.7 gpm 3.7 gpm 6.2 gpm Levage du devant de l'aile 2 x 1.25 x po3 = 0.56 gal 4.8 gpm 6.7 gpm 11.2 gpm Levage de l'arrière de l'aile 3 x 1.75 x po3 = 0.72 gal 6.2 gpm 8.6 gpm 14.4 gpm Volume total: 367 po3 = 1.59 gal 13.6 gpm 19.1 gpm 31.8 gpm 20 Référence: W. Côté, harnais entièrement détachable, modèle AR9000

21 Besoins / Capacité pour les grattes Levage gratte avant + aile en 5 secondes Besoins (gpm) 19.1 Pompe n 2 à 1000 rpm 11.1 gpm à 1500 rpm 16.6 gpm à 2000 rpm 22.1 gpm pompe à piston 0 à 20 gpm 0 à 30 gpm 0 à 40 gpm 21

22 Besoins / Capacité pour la saleuse 22

23 Besoins / Capacité pour la saleuse Taux 100 kg/km à 40 km/h Besoins (gpm) 2.4 Pompe n 1 à 1000 rpm 12.0 gpm à 1500 rpm 18.1 gpm à 2000 rpm 24.1 gpm Pompe à piston 0 à 20 gpm 0 à 30 gpm 0 à 40 gpm 23

24 Besoins / Capacité pour la saleuse Taux 200 kg/km à 40 km/h Besoins (gpm) Pompe n 1 Pompe à piston rpm 1500 rpm 2000 rpm 12.0 gpm 18.1 gpm 24.1 gpm 0 à 20 gpm 0 à 30 gpm 0 à 40 gpm 24

25 Besoins / Capacité pour la saleuse Taux 350 kg/km à 40 km/h Besoins (gpm) 7.3 à 1000 rpm à 1500 rpm à 2000 rpm Pompe n gpm 18.1 gpm 24.1 gpm Pompe à piston 0 à 20 gpm 0 à 30 gpm 0 à 40 gpm 25

26 Besoins / Capacité grattes + saleuse 26

27 Besoins / Capacité grattes + saleuse Taux 350 kg/km à 40 km/h et relevage gratte+aile 5 secondes Pompes n 1 & 2 Saleuse Grattes pompe à piston à 1000 rpm à 1500 rpm à 2000 rpm à 20 gpm 0 à 30 gpm 0 à 40 gpm =

28 Puissance perdue, consommation de carburant inutile et pollution Éléments de calcul Diesel: 853 g/l Consommation moyenne des moteurs de camion Cummins : 167 grammes de diesel / heure / hp = 1/5 litre/heure. 1 litre de diesel brûlé produit 2,8 kg de CO2. Deux cas : 1) grattes à terre uniquement 2) grattes à terre + épandage à 200 kg/km 28

29 1) Gratte à terre uniquement Pression (psi) soit 2.8 kg de CO 2 à l heure soit 1.0 litres de diesel à l heure 5.1 HP Système à débit fixe Pompes 1 & Pompe 1 Pompe 2 Débit (gpm) à 1500 rpm 29 Puissance perdue

30 1) Grattes à terre uniquement Système à débit variable Pression (psi) soit 0.0 soit 0.0 soit 2.8 kg de CO 2 à l heure soit 1.0 litres de diesel à l heure 0.0 HP 5.1 HP Système à débit fixe Pompes 1 & Pompe 1 Pompe Débit (gpm) à 1500 rpm 30 Puissance perdue

31 2) Grattes à terre + saleuse 200 kg/km à 40 km/h Pression (psi) soit 6.8 kg de CO 2 à l heure soit 2.4 litres de diesel à l heure 12.2 HP 1230 Système à débit fixe Pompes 1 & Pompe 1 Pompe 2 Débit (gpm) à 1500 rpm 31 Puissance perdue

32 2) Grattes à terre + saleuse 200 kg/km à 40 km/h Système à débit variable Pression (psi) soit 0.15 soit 0.44 soit 6.8 kg de CO 2 à l heure soit 2.4 litres de diesel à l heure HP 12.2 HP Système à débit fixe Pompes 1 & Pompe 1 Pompe 2 Débit (gpm) Puissance perdue à 1500 rpm pompe à débit variable Puissance perdue pompe à débit fixe 32

33 Comparaison finale des deux systèmes 1) Système à débit fixe 2) Système à débit variable Du débit, de la chaleur, de la puissance et du carburant inutile Débit souvent insuffisant à bas régime Débit toujours suffisant et juste nécessaire Quelques soient les circonstances, pratiquement pas de carburant perdu 33

34 Quelle pompe choisir? Tous les constructeurs de machines spécialisées ont choisi la pompe à piston Les avantages de la pompe à piston justifient amplement son utilisation dans les camions de déneigement 34

35 Les valves, la distribution Moteur hydraulique Valves Filtre haute pression Filtre de succion Pompe Filtre de retour Renifleur 35

36 CONCORDANCE POMPE / VALVES Système à débit fixe : Système à débit variable : Valves à centre ouvert Valves à centre fermé Valve à tiroirs Valve à cartouches Combinaison 36

37 BLOC VALVES ET TUYAUX 37

38 Actuateurs pour les valves à l intérieur de la cabine Levier Pneumatique À câble Électrique? 38

39 Le réservoir Moteur hydraulique Valves Filtre haute pression Filtre de succion Pompe Filtre de retour Renifleur Réservoir 39

40 Réservoir CE QU IL NE FAUT PAS FAIRE Rebord empêche saumure et saleté de s écouler Risque d infiltration d eau Bouchon rudimentaire Succion trop proche du fond 40

41 Réservoir CE QU IL FAUT FAIRE Pas de rebord Filtre intégré Beigne de renforcement du filtre Bouchon pressurisé Flotte de niveau Succion assez au dessus du fond 41

42 L intérêt premier d un bon réservoir empêcher l entrée des contaminants dans l huile (eau, air, poussière) L huile ne sera jamais trop propre! C est aussi le travail de la filtration 42

43 Moteur hydraulique? Filtre de succion La filtration Valves? Filtre haute pression Pompe Filtre de retour Renifleur Réservoir 43

44 Types de filtres: Retour dans le réservoir Filtre de retour avec cartouche vissée Filtre haute pression 44

45 Caractéristiques des filtres Selon la grosseur des particules retenues, mesurées en micron (1/1000 de millimètre), le Ratio «Béta» = Nombre particules avant le filtre Nombre de particules après le filtre Choisissez un filtre de 10 micron avec un béta de

46 Effet de la performance du filtre Pour un Ratio béta de pour particules de 10 microns, particules restantes après une filtration après deux filtrations

47 Autres considérations influençant le choix de la pompe et des autres composants du système hydraulique Moteurs et cylindres hydrauliques Valves Filtre haute pression Filtre de succion Pompe Filtre de retour Renifleur Réservoir 47

48 Autres considérations influençant le choix de la pompe et des autres composants du système hydraulique Coût à l achat Coût d entretien Coût d opération Efficacité et performance Familiarité pour les mécaniciens Fiabilité Simplicité Standardisation 48

49 Vous achetez un nouveau camion! 49

50 Avant de définir un nouveau camion, d abord définir clairement les besoins : - Temps de levage de la benne - Types et nombre de grattes et temps de levage attendu (situation d urgence) - Taux et vitesse d épandage maximum C est aux fournisseurs des camions de déneigement à répondre de manière optimale à ces besoins! 50

51 Conclusions générales Avant tout définir vos besoins Nécessité d une expertise neutre et solide Intérêt de vous regrouper pour réaliser des devis-types L ATPA pourrait piloter ce travail qui profiterait à toutes les municipalités 51

52 Pour plus d informations, une série d articles sur le sujet dans la revue Infrastructures Merci de votre attention! 52

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