Vérin rotatif, série 215 Informations de produit

Transcription

1 Vérin rotatif, série 215 Informations de produit l 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 Down Chemical Corporation. Pour nous contacter : MTS Systems Corporation Technology Drive Eden Prairie, Minnesota USA Libre : (en USA ou Canada) Tél.: (hors des USA et du Canada) Télécopie : MTS Systems GmbH Hohentwielsteig Berlin-Zehlendorf Tél.: 030/ Zentrale Télécopie: 030/ [email protected] Publication NO. DE RÉFÉRENCE DU MANUEL A (transduit de B) DATE DE PUBLICATION Avril 2004 (April 1996)

3 Table des matières Chapitre 1 Introduction Description fonctionnelle Matériel en options Systèmes à vérin rotatif en boucle fermée Données techniques Données techniques du vérin Données techniques des options Chapitre 2 Fonctionnement Caractéristiques de poussée axiale ( thrust load ) et charge latérale ( side load ) Définition des termes mathématiques Configuration d un essai Sans flexure Configuration d un essai Avec flexures standards Configuration d un essai Avec flexures de diaph Résumé des calculs de la charge latérale Calculs de la charge latérale Sans flexure Calculs de la charge latérale Avec flexures standards Calculs de la charge latérale Avec flexures de diaphragme Inertie de rotation Déterminer l inertie de rotation maximum (JT) Options de commande de l inertie de rotation Chapitre 3 Entretien Procédures d'entretien de routine Diagnostic de rendement anormal du vérin Tests de performance du vérin Débit excessif par les palettes ( vane ) Débit anormal à l orifice de trop plein Frottement statique maximum dépassé Fuites aux joints d étanchéité basse pression Démontage du vérin et de la bride ( flange ) Enlever l option ADT/RVDT Enlever la bride de raccordement ( flange adapter ) Démontage du vérin Inspection du vérin Remontage du vérin et de la bride ( flange ) Remontage du ADT/RVDT

4 Chapitre 4 Installation Mise en place du vérin Mise en place du capteur de couple et de la parenthèse de réaction Mise en place de la flexure de diaphragme Aligner les composants du train de force Alignement des composants sur une plaque de montage de MTS Alignement de la ligne médiane des composants Listes des illustrations Illustration 1-1 Vérin rotatif, modèle Illustration 1-2 Système d essai à vérin rotatif typique avec matériel optionnel Illustration 1-3 Schéma fonctionnel d un système d essai Avec vérin rotatif Illustration 1-4 Dessin des dimensions du vérin Illustration 1-5 Dessin des caractéristiques du support de pied Illustration 1-6 Dessin des caractéristiques de la parenthèse de réaction Illustration 1-7 Dessin des caractéristiques de la flexure de diaphragme Illustration 1-8 Dessin des dimensions de la bride de raccordement ( flange adapter" Illustration 2-1 Charges sur vérin et éprouvette par torsion de la table de montage 2-5 (à l exclusion des poussées axiales (excludes thrust loads) Illustration 2-2 Forces résultant de la torsion de la table de montage (flexures incorporées Illustration 2-3 Forces résultant de la torsion de la table de montage (Flexures de diaphragme) 2-16 Illustration 2-4 Calculs de l inertie de rotation Illustration 3-1 Vue en coupe du vérin du modèle Illustration 3-2 Composants ADT / RVDT Illustration 3-3 Montage de la bride de raccordement ( flange adapter ) Enlever du vérin Illustration 3-4 Illustration 3-4 Montage du vérin Illustration 3-5 Points de mesure de l arbre de rotor Illustration 3-6 Ordre de serrage des boulons du vérin Illustration 3-7 Mise en place de la bride de raccordement ( flange adapter ) Illustration 3-8 Mise en place du ADT/RVDT Illustration 3-9 Raccords électriques du ADT/RVDT Illustration 4-1 Configuration typique du système d essai (Avec table à rainure en T Illustration 4-2 Table de montage et parenthèse de réaction

5 Liste des tableaux Tableau 1-1 Matériel optionnel pour les vérins rotatifs du modèle Tableau 1-2 Valeurs nominales du vérin rotatif de la série 215, selon les modèles Tableau 1-3 Dimensions et poids du vérin Tableau 1-4 Dimensions et Valeurs nominales du support de pied Tableau 1-5 Dimensions et Valeurs nominales des parenthèses de réaction Tableau 1-6 Valeurs nominales et dimensions de l embase de réaction Tableau 1-7 Valeurs nominales et dimensions de la flexure de diaphragme Tableau 1-8 Dimensions de la bride de raccordement ( flange adapter ) et force d inertie Tableau 2-1 Termes mathématiques Tableau 2-2 Inertie de rotation pour Composants du vérin Tableau 2-3 Inertie de rotation (J) maximum permise Avec seulement butées internes de palettes de rotor du vérin Tableau 3-1 Jeux de joints d étanchéité interne du Vérin rotatif du modèle Tableau 3-2 Dimensions du rotor du vérin Tableau 3-3 Serrages au couple du dispositif du vérin Tableau 4-1 Valeurs de serrage au couple des boulons de fixation du vérin Tableau 4-2 Valeurs de serrage au couple des boulons de fixation du vérin Tableau 4-3 Valeurs nominales des flexures de diaphragme et de la bride de raccordement ( flange adapter")

6

7 Chapitre 1 Introduction 1.1 Description fonctionnelle Les vérins rotatifs de la série 215 sont des vérins à grande capacité, générant des couples et qui fonctionnent sous pilotage de servovalve de haute précision.. Accouplés à une servovalve et un transducteur MTS appropriés, les vérins de la série 215 fournissent le mouvement rotatoire et le couple requis pour la torsion des matériaux et composants d essai. Un groupe hydraulique les alimente en puissance motrice par l intermédiaire d une servovalve montée avec distributeurs sur le haut du vérin. Les vérins de la série 215 ont un déplacement statique maximum de 100 ou de ± 50. Le déplacement dynamique maximum est de 90 ou de ± 45 avec amortisseur de fin de course ( cushion ) dans les derniers 5 de déplacement M Illustration 1-1 Vérin rotatif, modèle 215 L illustration 1-1 montre le Vérin rotatif de la série 215 avec servovalve/distributeur de servovalve, bride de raccordement ( flange adapter ) et support de pied. Introduction 1-1

8 1.1.1 Matériel en options Diverses options vous sont offertes pour les Vérins rotatifs de la série 215. Référez-vous au chapitre2 de ce manuel pour les informations vous permettant de déterminer les options requises pour les besoins de votre système d essai. L illustration 1-2 montre un système d essai avec vérin rotatif et les composants en option. Le tableau 1-1 décrit chaque composant optionnel. Servovalve P Cell Diaphragm flexure mounting bolts Servovalve Manifold Actuator Flange Adapter P Manifold ADT/RVDT Option Foot mounting assembly Diaphragm flexure Torque cell Reaction bracket assembly Flexure Sample specimen T-slot table Illustration 1-2 Système d essai à vérin rotatif typique avec matériel optionnel TS-G Introduction

9 Tableau 1-1 Matériel optionnel pour les vérins rotatifs du modèle 215 Option Fonction Embase de réaction ou table avec rainures en T Bride de raccordement ( flange adapter ) Flexure de diaphragme Parenthèse de réaction Capteur de couple ADT (Capteur de déplacement angulaire) L utilisation d une embase de réaction ou d une table avec rainures en T avec le vérin rotatif a deux raisons : (1) elle offre une surface de montage pour le vérin et les composants du train de commande; (2) elle offre une structure pouvant réagir aux forces importantes générées par le vérin rotatif. La bride de raccordement ( flange adapter ) (situé derrière la flexure de diaphragme sur la photo) est fixée sur l arbre de rotor par un dispositif de serrage par bride fendue ( split flange clamp assembly ). Les flexures de diaphragme doivent être utilisées aux deux extrémités de l éprouvette s il y a génération de déflexions angulaires et axiales importantes pendant l essai. Lorsque les forces de réaction dépassent les limites de service du vérin indiquées, les flexures de diaphragme servent à réduire la poussée axiale et la charge latérale subies par le vérin. La parenthèse de réaction se fixe sur l embase de réaction ou la table à rainures en T et offre une surface de montage pour le capteur de couple. Chaque parenthèse de réaction est conçue pour retenir un modèle de capteur de couple spécifique. Un capteur de couple fournit un signal de retour électrique précis, proportionnel au couple appliqué à l éprouvette.. Pour de plus amples informations concernant les capteurs de couple MTS, référez-vous aux données techniques du produit approprié de MTS. Un capteur de déplacement angulaire (ADT) connecté à l arbre arrière du vérin, produit un signal électrique cc (en courant continu) proportionnel à la position d angle du vérin. La rotation du vérin générera un signal de retour (de 0 Vcc à ± 10 Vcc) à partir du AVDT (capteur de déplacement angulaire) vers l amplificateur du capteur. La rotation est continue sans induction de couple réactif. Le ADT est un condensateur différentiel de précision couplé à un oscillateur, un démodulateur et un amplificateur solides pour produire une puissance entrée cc sortie cc. Introduction 1-3

10 Tableau 1-1. Matériel en option pour les vérins rotatifs de la série 215 (suite) Option Function RVDT (Transformateur différentiel variable rotatif) Capteur de pression différentielle Un transformateur différentiel variable rotatif (RVDT) fixé à l arbre arrière du vérin produit un signal de retour proportionnel à la position d angle du vérin. Lorsque le vérin tourne, un signal de retour est alors émis vers l amplificateur du capteur. Un RVDT (transformateur différentiel variable rotatif) convertit un déplacement angulaire mécanique en une sortie électrique par le moyen d une porteuse d entrée électrique. Cela comprend un dispositif-rotor auquel l entrée mécanique est appliquée et un dispositif-stator dans lequel les enroulements sont contenus. Le capteur de pression différentiel ( P) est un capteur de pression à un seul bloc, à deux ports et relié à une jauge de contrainte. Selon l application spécifique, le capteur ( P) est utilisé pour stabiliser ou piloter la sortie de force du vérin. Le capteur ( P) (situé au-dessous de la servovalve) fournit un signal de retour vers un contrôleur surveillant la pression du fluide dans le carter du vérin. Pour de plus amples informations concernant les capteurs P de MTS, référez-vous aux données techniques du produit approprié de MTS. 1-4 Introduction

11 1.1.2 Systèmes à vérin rotatif en boucle fermée Pilotage en boucle fermée Dans un système de pilotage en boucle fermé contenant un vérin rotatif, un signal de commande envoyé à la servovalve du vérin est comparé à un signal de retour reçu d un transducteur du vérin. L illustration 1-3 montre un schéma fonctionnel des composants les plus importants faisant partie d un système typique de pilotage en boucle fermée à vérin rotatif. Program Command Controller DC Error Valve Driver Hydraulic Power Supply Feedback Selector Transducer Conditioner Transducer Conditioner P Transducer Feedback ADT/RVDT Transducer Feedback Servovalve and Manifold 215 Rotary Actuator Specimen Torque Cell Transducer Conditioner Torque Transducer Feedback Illustration 1-3 Schéma fonctionnel d un système d essai Avec vérin rotatif Comme le montre le schéma fonctionnel, un signal de commande programmé est entré dans le contrôleur. Le signal de commande est comparé au signal de retour provenant de l un des capteurs du vérin. Si le signal de commande est égal au signal de retour provenant de l amplificateur du transducteur, c est qu il n y a pas d erreur cc et le circuit de la commande de valve produit un petit signal de pilotage de servolvae ou n en produit aucun. Si le signal de commande n est pas égal au signal de retour, un signal d erreur cc est alors envoyé au circuit de la commande de valve. Le circuit de la commande de valve utilise ce signal pour générer un signal de pilotage de servovalve. Le signal de pilotage de servovalve provoque l ouverture de la bobine de la servovalve dans une direction et d une grandeur nécessaire pour qu un écoulement régulé du fluide hydraulique se dirige vers les conduites de pression ou de retour. Le vérin se déplace en réponse à l écoulement du fluide hydraulique. Le signal de retour constant du système en boucle fermée permet au contrôleur de maintenir un pilotage précis du couple ou déplacement du vérin. Introduction 1-5

12 1.2 Données techniques Les vérins rotatifs de la série 215 existent en 6 modèles. Ce chapitre liste les données techniques pour à la fois le vérin rotatif de la série 215 et pour ses options. Le tableau 1-2 liste les valeurs caractéristiques de fonctionnement/puissance du vérin d après le numéro des modèles. Le tableau 1-3 liste les données techniques du dispositif du vérin de base montré dans l illustration 1-4. Les tableaux de 1-4 à 1-7 listent les données techniques des options et ustensiles illustrés dans les illustrations de 1-5 à 1-7. Les lettres entre parenthèses indiquent les valeurs utilisées dans les calculs effectués dans le chapitre Données techniques du vérin Tableau 1-2 Valeurs nominales du vérin rotatif de la série 215, selon les modèles Modèle Couple nominal* Déplacement Poussée axiale Q (Maximum) Charge latérale P (Maximum) Couple de flexion M (Maximum) lbf-in. N-m in. 3 /rad cm 3 /rad lbf kn lbf kn lbf-in. N-m , , , , , , , , , , Introduction

13 Modèle Vitesse Max Limitation amortisseur de fin de course, Système américain Système métrique rad/sec rad/sec. Inertie de rotation du vérin rotatif lbm-in. 2 J kg-m 2 I w = Error! w = Error! w = Error! w = Error! w = Error! w = Error! w = Error! w = Error! w = Error! w = Error! w = Error! w = Error! * Le vérin est conçu pour usage cyclique au couple nominal : nominal à pression différentielle maximum à 3000 psi (21 Ppa). P et M dépendent l un de l autre : si P est au maximum, M doit être à zéro; si P = 75% du maximum, M peut aller jusqu à 25% de sa valeur maximum. Si ces valeurs doivent être dépassées, il faut des amortisseurs de fin de course internes supplémentaires, contactez MTS. w = vitesse de rotation en rad/sec et J ou I = inertie de rotation en lbm-in. 2 ou kg-m 2 incluant les forces d inertie provenant du vérin rotatif, de la bride ( flange ), de la flexure et de 1/2 de l éprouvette d essai (lbm = masse en livres). N inclut pas la bride de raccordement ( flange adapter ) C B K dia. thru, 7 holes on a G cir. bolt circle, 45 apart A P H M Q G 0.12 in. (3 mm) F E D E 0.12 in. (3 mm) TS-G101 Illustration 1-4 Dessin des dimensions du vérin Introduction 1-7

14 Tableau 1-3 Dimensions et poids du vérin Modèle A B C D E in. mm in. mm in. mm in. mm in. mm Modèle F G H K Poids in. mm in. mm in. mm in. mm lb kg * 88.6* * 130.0* * Contient un épaulement de 0.12 in. (3.0 mm), signifie 0.01 in. (0.25 mm) supérieur dans le diamètre que la dimension A. Disposition pour a plus de trous de perçage, à distances non-égales.. Dimensions et poids peuvent changer sans avertissement. Contactez MTS pour dimensions et poids critiques en ce qui concerne vos besoins. 1-8 Introduction

15 1.2.2 Données techniques des options Les données techniques de la plupart des options communes disponibles pouvant être utilisées avec les vérins rotatifs de la série 215, sont décrits cidessous. Referez-vous au paragraphe pour une description des fonctions de tout le matériel en option disponible pour être utilisé avec le vérin. Support de pied L option support de pied facilite la fixation du vérin sur une embase de réaction et apporte également une certaine flexibilité. Le tableau 1-4 liste les dimensions pour le support de pied et quelques valeurs nominales de déflexion et de force d importance. Pour ce qui est de la signification des lettres, référez-vous à l illustration 1-5. Tableau 1-4 Dimensions et Valeurs nominales du support de pied Modèle A B C D in. mm in. mm in. mm in. mm Modèle E F G poussée axiale* H (Maximum) in. mm in. mm in. mm lbf N Introduction 1-9

16 Modèle Déflexion Poussée axiale I (Maximum) in. mm lbfin. Couple de flexion* horizontale* J (Maximum) Déflexion angulaire K Couple de flexion* verticale L (Maximum) Déflexion angulaire M N-m rad lbf-in. N-m rad , , * Poussée axiale (H) et couples de flexion (J et L) dépendent les uns des autres. Les valeurs limites de H présument que J = 0 et L = 0. Les valeurs limites de J et L H présument que H = 0. Les valeurs limites doivent diminuer par rapport à d autres charges présentes, p. ex., si H = 75% de la valeur limite, J et L ne doivent pas monter à 25% de la valeur limite. Dimensions et poids peuvent changer sans avertissement. Contactez MTS pour la vérification des dimensions et des valeurs limites critiques. L M I B A D E H C I G dia. thru 4 holes F J K D E H L M J K A G dia. thru 4 holes F TS-G110 C B TS-G111 Illustration 1-5 Dessin des caractéristiques du support de pied Illustration 1-6 Dessin des caractéristiques de la parenthèse de réaction 1-10 Introduction

17 Parenthèses de réaction Les parenthèses de réaction fournissent un raccord rigide à torsion entre le capteur de couple et l embase de réaction. Les parenthèses de réaction apportent une certaine flexibilité et acceptent facilement les capteurs de couple de MTS.. Le tableau 1-5 liste les dimensions des parenthèses. Pour ce qui est de la signification des lettres, référez-vous à l illustration 1-6. Tableau 1-5 Dimensions et Valeurs nominales des parenthèses de réaction Modèle A B C D E F in. mm in. mm in. mm in. mm in. mm in. mm Modèle G Poussée axiale* H (Maximum) Déflexion Poussée axiale I (Maximum) Couple de flexion* horizontale J (Maximum) Déflexion angulaire K Couple de flexion* verticale L (Maximum) N-m in. Déflexion angulaire M in. mm lbf N in. mm lbfin. N-m rad lbf- rad , , * Poussée axiale (H) et couples de flexion (J et L) dépendent les uns des autres. Les valeurs limites de H présument que J = 0 et L = 0. Les valeurs limites de J et L H présument que H = 0. Les valeurs limites doivent diminuer par rapport à d autres charges présentes, p. ex., si H = 75% de la valeur limite, J et L ne doivent pas monter à 25% de la valeur limite. Dimensions et poids peuvent changer sans avertissement. Contactez MTS pour la vérification des dimensions et valeurs limites critiques pour vos exigences. Introduction 1-11

18 Embases de réaction Les embases de réaction sont construites en acier à haute résistance et conçues pour une haute rigidité en torsion. Elles acceptent facilement les vérins rotatifs et les parenthèses de réaction de MTS. Si vous utilisez les options parenthèses de réaction et support de pied, la rigidité/flexibilité est suffisante pour empêcher des charges latérales excessives du vérin. (Toutefois, il serait bon de revoir les poussées axiales). Lorsque acheté en tant que système, la longueur de l éprouvette est totalement réglable (dans les limites spécifiées) sans demande de ré-alignement du vérin et de la parenthèse de réaction. Si requis, il existe des pieds permettant d élever les tables à une hauteur donnée. Le tableau 1-6 liste les dimensions, le poids et la rigidité en torsion des embases de réaction. Tableau 1-6 Valeurs nominales et dimensions de l embase de réaction Modèle Longueur Largeur Hauteur* Espace maximum in. mm in. mm in. mm in. mm Modèle Poids Rigidité en torsion lb kg lbf-in./rad N-m/rad x x x x x x x x x x x x 10 6 * Sans pieds. Tables plus longues disponibles sur demande Espace maximum entre les surfaces de montage de la bride de sortie ( output flange ) du vérin et du capteur de couple (avec parenthèse de réaction de MTS supportant le capteur de couple) Rigidité en torsion sur toute la longueur. La rigidité augmente proportionnellement lorsque le vérin et la parenthèse de réaction se déplacent l une vers l autre. Dimensions et poids peuvent changer sans avertissement. Contactez MTS pour la vérification des dimensions et valeurs limites critiques pour vos exigences Introduction

19 Flexures de diaphragmes Comme décrit dans le chapitre Indications à propos de la Configuration d essai ( Test Setup Considerations ), une ou deux flexures de diaphragme sont utilisées lorsqu une poussée axiale ou des charges latérales importantes surviennent dans les configurations d essai avec à la fois vérin rotatif et parenthèse de réaction rigidement fixés sur l embase de réaction. L option de bride raccordement ( flange adapter ) est requise pour la fixation de la flexure de diaphragme sur le vérin. La flexure de diaphragme se fixe facilement sur les capteurs de couple. L inertie de rotation de la flexure de diaphragme doit être inclue dès la détermination de la puissance du vérin. Le tableau 1-7 liste les dimensions de flexure et quelques valeurs limites/nominales importantes de déflexion et de force. Pour ce qui est de la signification des lettres, référez-vous à l illustration 1-7. Tableau 1-7 Valeurs nominales et dimensions de la flexure de diaphragme Modèle A B C D E F G in. mm in. mm in. mm Taille du filetage in. mm in. mm in. mm / / / i / / / Model H Poussée axiale J (Maximum) Déflexion K (Maximum) Couple de flexion* horizontale L (Maximum) Déflexion angulaire M Inertie de rotation in. mm lbf N in. mm lbfin. N-m rad lbm-in. 2 kg-m Dimensions et poids peuvent changer sans avertissement. Contactez MTS pour la vérification des dimensions et valeurs limites critiques pour vos exigences Introduction 1-13

20 M A B J Typical Output Shaft (For Illustration Only) K Thread: D, E deep. Counterbore: F dia. G deep. Bolt Circle: Equally spaced on H dia. C TS-G108 Illustration 1-7 Dessin des caractéristiques de la flexure de diaphragme Brides de raccordement ( flange adapters ) Il est possible d utiliser une bride de raccordement ( flange adapter ) pour le montage de l éprouvette sur le érin. La position de montage du raccord est réglable. L axe du vérin peut sortir au-delà du raccord, être à la même hauteur ou rentré dedans. Le diamètre A (montré dans l illustration 1-8) peut être utilisé comme pilote superficiel. Le tableau 1-8 liste la force d inertie et les dimensions du raccord ( adapter ). Pour ce qui est de la signification des lettres, référez-vous à l illustration 1-8. Tableau 1-8 Dimensions de la bride de raccordement ( flange adapter ) et force d inertie Modèle A B C D in. mm in. mm in. mm in. mm Modèle E F G Inertie de rotation Taille du in. mm in. mm lbm-in. 2 kg-m 2 filetage / / / / / / Introduction

21 Dimensions et poids peuvent changer sans avertissement. Contactez MTS pour la vérification des dimensions et valeurs limites critiques pour vos exigences B A Thread: E, F deep Bolt Circle: Equally spaced on G dia. 8 holes Adjustable, see text C D Rotary Actuator Illustration 1-8 Dessin des dimensions de la bride de raccordement ( flange adapter" Introduction 1-15

22

23 Chapitre 2 Fonctionnement Introduction Ce chapitre traite des calculs et mesures de précautions à prendre dans le but de produire des résultats d essai précis et d aider à protéger le matériel et le personnel. Bien que certains des calculs inclus dans ce chapitre puissent ne pas être nécessaires à des conditions d essai spécifiques, il vous est tout de même recommandé de lire chaque chapitre et de vous assurer que le vérin fonctionnera dans les limites des valeurs minimales de ses poussée axiale, charge latérale et inertie de rotation.! Mise en Garde Ne pas dépasser les valeurs limites/nominales de la poussée axiale, de la charge latérale ou de l inertie de rotation du vérin. Risque d endommagement du matériel et de blessure du personnel par dépassement des valeurs limites/nominales de la poussée axiale, de la charge latérale ou de l inertie de rotation du vérin et annule toute garantie en cours sur le Vérin rotatif de la série 215. Vérifiez bien si les valeurs limites/ nominales de la poussée axiale, de la charge latérale ou de l inertie de rotation pour le vérin dépassent les forces escomptées de l essai. Ce chapitre présente les calculs servant à trouver les forces escomptées de l essai. 2.1 Caractéristiques de poussée axiale ( thrust load ) et charge latérale ( side load ) Les poussées axiales et charges latérales pouvant survenir lors des essais proviennent généralement des facteurs suivants : Raccourcissement ou rallongement de l éprouvette due à un effort de torsion Raccourcissement ou rallongement de l éprouvette due à la température Mauvais alignement de l éprouvette d essai lors du montage initial Torsion de la table de montage ou table avec rainure en T Déformation permanente de l éprouvette due à un effort de torsion Fonctionnement 2-1

24 Poussées axiales Le tableau 1-2 liste la poussée axiale (Q) permise pouvant être appliquée à l arbre de rotor du vérin. Les poussées axiales pouvant être induites dans une grande variété de conditions expérimentales, ce manuel n essaiera pas de définir ou de prédire les forces pouvant résulter de situations d essai spécifiques. S il est possible que la valeur nominale maximum de poussée axiale soit dépassée pendant l essai, il faudra effectuer des étapes permettant de réduire la poussée. L un des moyens de réduire l effet des poussées axiales sur les paliers du vérin est de monter des flexures de diaphragme. Les poussées axiales peuvent avoir un effet important sur les paliers du vérin. Ces effets sont une fonction de géométrie de l éprouvette, matériel et température comme montré dans l exemple suivant : Faîtes monter la température d un axe d acier de 1 in./po. (25.4 mm) de diamètre et de 50 in./po. (1.270 mm) de longueur à 40 F (22 C). Cette augmentation de la température de l éprouvette provoque un allongement de l axe d environ in./po. (0.305 mm). Si l axe est monté sur un train de force utilisant un vérin rotatif 215, l allongement de l axe exercera une force résultante de lbs sur les paliers du vérin. La restriction de la force résultante à un maximum acceptable requiert l ajout de flexures de diaphragmes sur le train de force. La multiplication de la rigidité de la flexure de diaphragme par la valeur d allongement de l éprouvette donnera la poussée axiale imposée aux paliers du vérin. Utilisez la formule suivante pour calculer la poussée axiale maximum appliquée aux paliers du vérin avec utilisation des flexures de diaphragme: Rigidité de la flexure (Déflexion de la poussée axiale maximum de la flexure) = Poussée axiale maximum Charges latérales Les charges latérales, normalement induites par un mauvais alignement de l éprouvette et/ou compliance/souplesse de la table de montage ou table avec rainures en T, peuvent être actives en même temps que les poussées axiales le sont. Si l éprouvette est molle, comme par exemple une longueur de tuyau en caoutchouc, les charges latérales sur le vérin sont alors relativement faibles. Ceci est du au fait que l éprouvette se ploie facilement et exerce une faible résistance à la déflexion provoquée par la torsion de la table de montage. Toutefois, si l éprouvette est plus rigide (en acier par exemple), la résistance intensifiée de l éprouvette à la flexion exerce des charges latérales substantielles sur les paliers du vérin et le capteur de couple, dues aux caractéristiques de retenue/maintien de la configuration de l essai. Comme dans la configuration de l essai pour les poussées axiales, les flexures de diaphragme peuvent être utilisées pour réduire les charges latérales à une limite raisonnable. 2-2 Fonctionnement

25 NOTE La durabilité d un vérin se trouve normalement réduite par les poussées axiales et charges latérales importantes. C est pourquoi il est recommandé d utiliser des flexures de diaphragmes et une table de montage rigide, même si les valeurs limites de charge latérale et de poussée axiale du vérin sont suffisantes pour les conditions de l essai. 2.2 Définition des termes mathématiques Ce sous-chapitre liste et définit les termes mathématiques requis pour effectuer les calculs contenus tas le s paragraphes et Les termes sont listés par ordre alphabétique et définis avec les unités de mesure en système américain et en système métrique SI. Lors des calculs des sous-chapitres 2.3 et 2.4, il peut se révéler utilise de faire une copie du tableau 2-1 et de l utiliser en référence. Fonctionnement 2-3

26 Tableau 2-1 Termes mathématiques Terme Définition Terme Définition 2-4 Fonctionnement

27 a = distance de la ligne médiane du vérin au centre de la hauteur (in./po.) (mm) solide de la table montage β = (d/b) b = largeur (in./po.) (mm) de l embase de réaction. d = épaisseur (in./po.) (mm) de l embase de réaction. Mesure du métal solide seulement. Ne pas inclure la profondeur de rainure en T. E S = Module d élasticité de de la table de montage ou table avec rainure en T, cisaillement (lb/in. 2 ) (N/m 2 ). E T = Module d élasticité de l éprouvette, effort (lb/in. 2 ) (N/m 2 ). I = Moment d inertie pour un solide rond (in. 4 ) (mm 4 ). = πr 4 /4. k 1 = Rigidité en torsion d une mince table plate (lbf-in./rad) (N-m./rad). = E s (ß)bd 3 L 1 k2 = rigidité latérale d une éprouvette cylindrique solide (lbf/in.) (kn/mm). = 12 E T I L 2 3 k F1 = rigidité horizontale angulaire du vérin et des flexures des parenthèses de réaction (lbfin./rad) (N-m/rad). = M F1 /θ F1 k F2 = rigidité latérale des flexures de diaphragme (lbf-in./rad). = M F2 /θ F2 L 1 = longueur de la table de montage ou table avec rainures en T soumise à la torsion (in.) (mm). L 2 = longueur de l éprouvette (in./po.) (mm). Ne pas inclure les châssis de l éprouvette à moins que leur compliance/souplesse ne soit égale ou supérieure à celle de l éprouvette. L F = distance entre les points de flexion des flexures de diaphragme. M = couple de flexion sur vérin et parenthèse de réaction avec flexures standards montées (lbf-in. (N-m). = PL Z M 1 = couple de flexion sur vérin et parenthèse de réaction avec flexures standards montées (lbf-in. (N-m). = k F1 θ Fonctionnement 2-5

28 Tableau 2-1. Termes mathématiques (suite) Terme Définition Terme Définition Μ2 = couple de flexion sur éprouvette d essai avec flexures standards ou flexures de diaphragmes montées (lbf-in. (N-m). M 2 = (M 1 ) L 2 L 1 (Flexures standards) M 2 = k F2 θ ( Flexures de diaphragme) M F1 = flexion latérale maximale des flexures standards (lbf-in.) (N-m). M F2 = flexion horizontale maximale des flexures de diaphragme (lbf-in.) (Nm). P = charge latérale imposée sur l éprouvette d essai et le vérin T = couple de serrage appliqué (lbf-in.) (N-m). u = distance du palier avant à l éprouvette (in./po.) (mm). Inclure les châssis de l éprouvette si leur compliance/souplesse est inférieure à celle de l éprouvette. W = charge sur le palier avant du vérin (lbf) (kn). = décalage de la ligne médiane entre vérin et supports de réaction, par torsion de la table de montage ou table avec rainures en T = T(a) K 1 k 2 a (T) θ = angle de flexion imposée aux flexures (rad). = k 1 k k 1 (a 2 ) θ = L 1 (Flexures standards) r = rayon de l éprouvette d essai (in.) (mm). s = distance entre les paliers avant et arrière (in./po.) (mm). S B = contrainte de flexion sur l éprouvette d essai par torsion de la table de montage (psi) (N/m 2 ). θ = L F (Flexures de diaphragme) θ F1 = déflexion angulaire horizontale maximum des flexures standards (rad). θ F2 = déflexion angulaire maximum des flexures de diaphragme (rad). = M r (Sans Flexures) I M 2r = l (Avec Flexures) 2-6 Fonctionnement

29 2.3 Configuration d un essai Sans flexure Introduction Calculs de la charge latérale L illustration 2-1 montre un exemple de configuration d essai sans flexure. Si les flexures de diaphragme ne sont pas utilisées dans le système d essai à vérin rotatif, il faudra faire particulièrement attention aux charges latérales imposées à l éprouvette et au vérin par la torsion de la table de montage ou table avec rainures en T. La procédure de calcul de la charge latérale suivante est utilisée pour déterminer les charges latérales dues à la compliance/souplesse en torsion de la table de montage ou table avec rainures en T. Lorsque les charges latérales sont inacceptables comme déterminées par ces calculs, des composants optionnels sont nécessaires dans le train de force, pour réduire la charge imposée au vérin et au capteur de couple. Référez-vous au tableau 2.1 pour les définitions des termes mathématiques montrés dans l illustration 2.1. L 1 T M M T b P L 2 d 2r a d/2 TS-G106 Illustration 2-1 Charges sur vérin et éprouvette par torsion de la table de montage 2-5 (à l exclusion des poussées axiales (excludes thrust loads) Fonctionnement 2-7

30 Exemple de calcul L illustration 1-2 montre les forces et mesures appropriées aux calculs. Referez-vous au tableau 1-2 et 1-3 pour les Valeurs nominales et dimensions du Vérin rotatif du modèle utilisé dans cet exemple. La procédure suivante se sert de valeurs de l exemple. Lorsque vous effectuez les calculs pour déterminer les forces escomptées de l essai, les valeurs appropriées à votre essai spécifique doivent être échangées contre les valeurs de l exemple. De plus, l exemple utilise les unités de mesure du système américain. L équivalent des unités de mesure en système métrique se trouve défini dans le tableau 2-1. Calculez la charge latérale (P) et comparez P avec la valeur limite/nominale de charge latérale du vérin se trouvant dans le tableau 1-2. Si P dépasse ou est proche de la valeur limite de charge latérale, il faut alors utiliser deux flexures dans la configuration de l essai. Calculez également SB, l effort de flexion sur l éprouvette en essai. Si SB se trouve au-dessus de la valeur de tolérance déterminée, deux flexures doivent être utilisées dans la configuration de l essai. Exemple : Supposez que le Vérin rotatif du modèle soit monté sur une embase de réaction en acier à rainures en T et qu en résultent les paramètres suivants : Table: 48 in. x 24 in. x 6 in. Profondeur des rainures en T: 2 in. Hauteur (A dans le Tableau 1-4) : 7.75 in. (po.) (de la ligne médiane du vérin à la table du support de pied) Force de torsion admissible du vérin (T): 50,000 lbf-in. Longueur de la table soumise à la torsion (L 1 ): 37 in. Matériau de l éprouvette : Acier (E S = 12 x 10 6, E T = 29 x 10 6 ) Longueur de l éprouvette (L 2 ): 10 in. Rayon de l éprouvette (r): 1 in. Calculer la charge latérale Calculez la charge latérale (P) imposée à l éprouvette d essai et au palier du vérin et résultant de la torsion de la table de montage avec les formules suivantes: P = k 2 k 1 a(t) 1 + k 2 k 1 (a 2 ) A. pour calculer P, il faut tout d abord calculer k 1, d, β, k 2, I, a, et T de la manière suivante: 2-8 Fonctionnement

31 k 1 = E s (β)bd 3 L 1 d = (hauteur de l embase de réaction) - (profondeur des rainures en T) = 6 in. - 2 in. = 4 in. β = (4/24) = Ensuite: k 1 = (12x106 )(0. 298)(24)(4 3 ) 37 = 148.5x10 6 lbf in./rad B. Calculez la valeur de k 2, la rigidité latérale d une éprouvette cylindrique solide, avec la formule suivante : k 2 = 12E T I L 2 3 Soit: E T = 29 x 10 6 lb./in. 2 I = π 1 4 /4 = in. 4 r = 1 in. L 2 = 10 in. Ensuite: (12)(29x10 6 )(0.7854) k 2 = 10 3 = x 10 3 lbf/in. C. Remplacez les valeurs calculées pour k 1, k 2, et les valeurs de l exemple dans l équation d origine pour calculer la charge latérale (P). P = k 2 k 1 a(t) 1 + k 2 k 1 (a 2 ) Soit: a = A + profondeur des rainures en T /hauteur solide de l embase de réaction / 2) = (4/2) = in. T = 50,000 lbf-in (dans le Tableau 1-2, modèle ) Ensuite: Fonctionnement 2-9

32 P = ( k 2 k 1 a(t),1+ k 2 k 1 (a 2 )) = = 862 lbf 273.3x10 3 (11.75)(50, 000) x x x10 6 (11.75)2 La valeur 812 lbf est la charge latérale (P) imposée à l éprouvette d essai et au vérin par la torsion de la table de montage. Calculer le couple de flexion Calculez le couple de flexion (M) sur l éprouvette d essai sans flexures installées, avec la formule suivante : M = Error! Soit: M = Error! = 4310 lbf-in. La valeur de 4310 lbf-in. (po.) est le couple de flexion exercé sur l arbre du vérin et l éprouvette. Dans cet exemple, P = 862 soit 12% de la charge latérale admissible et M = 4310 soit 10% du couple de flexion admissible. La somme est inférieure à 100% en capacité, donc les flexures ne sont pas nécessaires. Calculer la contrainte sur l éprouvette Calculez S B en étape finale: S B = M r/i = Error! = 5488 psi La valeur 5488 psi représente la valeur de la contrainte que l éprouvette subit pendant l essai. Généralement pendant un essai de torsion, la contrainte provoquée par la torsion de l embase de réaction ou table à rainures en T doit être zéro ou aussi proche de zéro que possible. Dans l exemple de calcul, la mise sous contrainte excessive de l éprouvette fait intervenir des charges défavorables sur l éprouvette d essai, pouvant invalider les résultats de l essai ou provoquer une défaillance prématurée de l éprouvette. Pour réduire ces charges, il est nécessaire d employer les options de flexures ou une surface de montage plus rigide Fonctionnement

33 2.4 Configuration d un essai Avec flexures standards Introduction L illustration 2-2 montre un exemple de configuration d essai dans lequel les flexures sont incorporées à la fois au support de pied du vérin et à la parenthèse de réaction. Les flexures servent à réduire les forces latérales excessives appliquées au vérin ou à l éprouvette. Il est important de déterminer si les flexures standards sont appropriées à votre essai ou si des flexures de diaphragmes sont nécessaires. Ce souschapitre décrit les calculs vous permettant de faire cette détermination. Référez-vous au tableau 2-1 pour les définitions des termes mathématiques montrés dans l illustration 2-2. Les définitions des termes spécifiques à une configuration pour flexure standard sont également listées ci-dessous pour votre commodité. Flexure (Integral on standard foot mounting) T M 2 L 1 θ M 2 Flexure (Integral on standard reaction bracket) T M 1 L 2 d a d/2 TS-G107 Illustration 2-2 Forces résultant de la torsion de la table de montage (flexures incorporées = décalage de la ligne médiane entre vérin et supports de réaction, du à la torsion de la table de montage ou table avec rainures en T (in./po.) (mm). = ( T )a k 1 Fonctionnement 2-11

34 θ = angle de flexion imposé aux flexures du vérin et embase de réaction (rad): θ = L 1 θ F 1 = déflexion angulaire horizontale maximum des flexures standards (rad). k F1 = rigidité horizontale angulaire du vérin et de la parenthèse de réaction (lbf-in./rad) (N-m/rad): kf1 = M F1 /θ F1 M 1 = couple de flexion sur vérin et parenthèse de réaction avec flexures standards montées (lbf-in.) (N-m): M 1 = k F1 θ M F1 = flexion horizontale maximale des flexures standards (lbf-in.) (N-m). M 2 = couple de flexion sur éprouvette d essai avec flexures standards montées (lbf-in.) (N-m): M 2 = (M 1 ) L 2 L 1 SB = contrainte de flexion sur l éprouvette d essai par torsion de la table de montage (psi) (N/m 2 ): SB = Error! Exemple de calcul L illustration 2-2 montre les forces et mesures appropriées aux calculs. Referez-vous au tableau 1-2 et 1-3 pour les Valeurs nominales et dimensions du Vérin rotatif du modèle utilisé dans cet exemple. La procédure suivante se sert de valeurs de l exemple. Lorsque vous effectuez les calculs pour déterminer les forces escomptées de l essai, les valeurs appropriées à votre essai spécifique doivent être échangées contre les valeurs de l exemple. De plus, l exemple utilise les unités de mesure du système américain. L équivalent des unités de mesure en système métrique se trouve défini dans le tableau 2-1. Utilisez les valeurs et formules suivantes pour calculer (décalage de la ligne médiane) et ensuite θ (angle de flexion sur les flexures). Si θ n est pas supérieur à θ F1, les flexures standards sont appropriées. Calculez également SB, la contrainte de flexion sur l éprouvette en essai. Si SB se trouve au-dessus de la valeur de tolérance maximum déterminée, deux flexures doivent être utilisées dans la configuration de l essai Fonctionnement

35 Calculer le décalage de la ligne médiane Calculez le décalage de la ligne médiane ( )entre vérin et supports de parenthèse de réaction, du à la torsion de la table de montage, à l aide des formules suivantes: = Error! Soit: a = in. k 1 = x 10 6 Error! T = 50,000 lbf-in. Ensuite: = Error! = in. Calculer l angle de flexion Calculez l angle de flexion (θ)imposé aux flexures du support de pied et de la parenthèse de réaction, à l aide des formules suivantes : θ = L 1 Soit: L 1 = 37 in. Ensuite: θ = = rad Comparer la déflexion angulaire Comparez la déflexion angulaire horizontale maximum de la valeur des flexures standards se trouvant dans le tableaux 1-4 et 1-5 (K = θ F1 = rad.) avec l angle de flexion calculé imposé aux flexures du support de pied et de la parenthèse de réaction (θ= rad.). θ < θ F1 Dans le cas de l exemple de calcul, les flexures sont appropriées. Si les flexures ne sont pas appropriées, une plus grande flexibilité est alors nécessaire ou alors la rigidité de la plaque de montage doit être accrue. Consultez MTS Systems Corporation pour une assistance technique. Fonctionnement 2-13

36 Calculer la rigidité latérale Calculez la rigidité latérale (k F1 ) des flexures du support de pied et de la parenthèse de réaction, à l aide des formules suivantes : k F1 = Error! Soit: M F1 = 2000 lbf-in. ( J dans les tableaux 1-4/1-5) θ F1 = rad. ( K dans les tableaux 1-4/1-5) Ensuite: k F1 = Error! = x 10 6 lbf-in./rad. Calculer le couple de flexion (M1) Calculez le couple de flexion (M 1 ) ) appliqué au vérin et aux parenthèses de réation avec montage des flexures standards : M 1 = (k F1 ) (θ) M 1 = (0.333 x 10 6 in.-lb/rad) ( rad) = 35.6 lbf-in. Calculer le couple de flexion (M2) Calculez le couple de flexion (M 2 ) induit à l éprouvette d essai avec flexures standards montées, à l aide des formules suivantes : M 2 = (M 1 ) L 2 L 1 M 2 = (35.6) M 2 = 9.62 lbf in 2-14 Fonctionnement

37 Calculer la contrainte sur l éprouvette Calculez la contrainte supplémentaire (S B ) induite à l éprouvette d essai, par torsion de la table de montage, à l aide des formules suivantes : S B = M 2 r I S B = 9.62(1) S B = psi La valeur de 12.2 psi représente la valeur de la contrainte subie par l éprouvette pendant l essai et est un niveau de contrainte acceptable. Normalement, dans un essai de torsion, la contrainte provoquée par la torsion de la table de réaction ou table avec rainure en T, doit être zéro ou aussi près de zéro que possible. Le chargement de la contrainte sur l éprouvette apporte des charges défavorables sur l éprouvette d essai pouvant rendre les résultats de l essai non valides ou provoquer une défaillance prématurée de l éprouvette. Fonctionnement 2-15

38 2.5 Configuration d un essai Avec flexures de diaph Introduction Si les valeurs résultant des calculs du sous-chapitre 2.4 indiquent que des flexures de diaphragme sont nécessaires pour réduire les charges latérales à des niveaux acceptables, les calculs suivants doivent alors être effectués dans le but de vérifier si les flexures de diaphragme sélectionnées sont bien appropriées. De plus, ce sous-chapitre présente les équations nécessaires au calcul de la contrainte subie par l éprouvette lors du montage des flexures de diaphragme dans le système d essai. L illustration 2-3 montre un exemple de configuration d essai dans lequel les flexures de diaphragmes sont montées sur les deux extrémités de l éprouvette d essai. Ce montage est nécessaire pour les configurations d essai où le vérin rotatif et la parenthèse de réaction sont tous deux montés rigidement sur l embase de réaction. Référez-vous au tableau 2-1 pour les définitions des termes mathématiques utilisés dans les calculs suivants. Les définitions des termes spécifiques à une configuration pour flexure de diaphragme sont également listées ci-dessous pour votre commodité. Non-Standard Foot Mounting T M 2 L 1 M 2 θ Non-Standard Reaction Bracket T L F Diaphragm Flexures d a d/2 reaction bracket shown are not standard Foot mounting and TS-G105 Illustration 2-3 Forces résultant de la torsion de la table de montage (Flexures de diaphragme) 2-16 Fonctionnement

39 L F = distance entre les points de fléchissement des flexures de diaphragme (in.) θ = angle de flexion imposé à chaque flexure de diaphragme (rad) : θ = /LF M F2 = Capacité de flexion latérale maximum de la flexure de diaphragme (lbf-in.) θ F2 = déflexion angulaire maximum de la flexure de diaphragme k F2 = rigidité latérale de la flexure de diaphragme (lbf-in./rad): k F2 = M F2/ θ F2 M2 = couple de flexion sur éprouvette d essai avec flexures de diaphragme (lbf-in.) (N-m): M 2 = k F2 θ Exemple de calcul L illustration 2-2 montre les forces et mesures appropriées aux calculs. Referez-vous au tableau 1-2 et 1-3 pour les Valeurs nominales et dimensions du Vérin rotatif du modèle utilisé dans cet exemple. Les valeurs résultant des calculs exemples effectués dans les sous-chapitres 2.3 et 2.4 sont utilisées dans les calculs suivants. Utilisez les valeurs et formules précédentes pour calculer (décalage de la ligne médiane) et ensuite θ (angle de flexion sur les flexures). Si θ n est pas supérieur à θ F2, les flexures standards sont appropriées (dans le tableau 1-7, θ F2 = M). Calculez également S B et déterminez si cette valeur se trouvant dans les limites acceptables pour l essai spécifique. a = in. (Distance de la ligne médiane du vérin au centre de la table de montage) k 1 = x 10 6 lbf-in./rad. (Rigidité de torsion de la mince table plate) L 1 = 43 in. (Longueur de la table de montage soumise à la torsion) NOTE La longueur de la table de montage soumise à la torsion a été modifiée de 37 in. (po.) à 43 in. (po.). Ceci est nécessaire car l utilisation des flexures de diaphragme sur les extrémités d une éprouvette fait rallonger la distance entre le support de pied et la parenthèse de réaction. Référez-vous au tableau 1-7, dimension C. Fonctionnement 2-17

40 L F = 13 in. Distance entre les points de flexion des flexures de diaphragme) (dans le tableau 1-7, valeur nominale L) M F2 = 400 lbf-in (capacité de flexion latérale maximum de la flexure de diaphragme) (dans le tableau 1-7, valeur nominale M) θ F2 = rad (Déflexion angulaire maximum de la flexure de diaphragme) T = 50,000 lbf-in. (Couple appliqué) Calculer le décalage de la ligne médiane Calculez le décalage de la ligne médiane ( )entre vérin et parenthèse de réaction, du à la torsion de la table de montage, à l aide des formules suivantes : = Ta k 1 Soit a = in. k 1 = x 10 6 Error! T = 50,000 lbf-in. Ensuite: = (50, 000)(11. 75in.) 148.5x10 6 = in. Calculer l angle de flexion Calculez l angle de flexion (θ)imposé à chaque flexure de diaphragme, à l aide des formules suivantes : θ = L F Soit: L F = 13 Ensuite: θ = = rad Fonctionnement

41 Comparer la déflexion angulaire Comparez la déflexion angulaire horizontale maximum des flexures de diaphragme (θ F2 =0.015 rad.) avec l angle de flexion calculé imposé aux flexures du support de pied et de la parenthèse de réaction (θ= rad.) pour déterminer si les flexures sont appropriées. θ < θ F2 Dans le cas de l exemple de calcul, les flexures sont appropriées. Si les flexures ne sont pas appropriées, une plus grande flexibilité est alors nécessaire ou alors la rigidité de la plaque de montage doit être accrue. Consultez MTS Systems Corporation pour une assistance technique. Calculer la rigidité latérale Calculez la rigidité latérale (k F1 ) des flexures de diaphragme, à l aide des formules suivantes: k F2 = M F2 θ F2 Soit: M F2 = 400 lbf-in. θ F2 = rad. Ensuite: k F2 = 400lbf in rad. = x 10 3 lbf-in./rad. Calculer le couple de flexion (M2) Calculez le couple de flexion (M 2 ) induit à l éprouvette d essai avec flexures de diaphragme montées, à l aide des formules suivantes : M2 = (k F2 ) (θ) Soit: k F2 = x 10 3 lbf-in./rad θ = rad) Ensuite: M2 = (2.667 x 10 4 lbf-in./rad) ( rad) = lbf-in. Fonctionnement 2-19

42 Calculer la contrainte sur l éprouvette Calculez la contrainte supplémentaire (S B ) induite à l éprouvette d essai, par torsion de la tabl e de montage, à l aide des formules suivante s : EMBED "Equation" \* mergeformat Soit: M2 = lbf-in. r = 1 in. I = in.4 (I = πr 4 /4) S B = 8.134(1) S B = psi La valeur de 10.4 psi représente la valeur de la contrainte subie par l éprouvette pendant l essai et est un niveau de contrainte acceptable. Normalement, dans un essai de torsion, la contrainte provoquée par la torsion de la table de réaction ou table avec rainure en T, doit être zéro ou aussi près de zéro que possible. Le chargement de la contrainte sur l éprouvette apporte des charges défavorables sur l éprouvette d essai pouvant rendre les résultats de l essai non valides ou provoquer une défaillance prématurée de l éprouvette Fonctionnement

43 2.6 Résumé des calculs de la charge latérale Résumé des calculs Ce chapitre présente un bref résumé des calculs de la charge latérale effectués avant de commencer un essai. Il peut être également utilisé comme référence rapide après que vous vous êtes familiarisé avec les concepts traités dans les sous-chapitres 2.3, 2.4 et Calculs de la charge latérale Sans flexure Les formules suivantes s utilisent dans les calculs préliminaires dans le but de déterminer si les forces générées dépassent la force nominale du vérin, requérant de cette manière des flexures supplémentaires. 1. Calculez la charge latérale (P) imposée à l éprouvette d essai et au palier du vérin comme résultat de la torsion de la table de montage, à l aide des formules suivantes: P = k 2 k 1 a(t) 1 + k 2 k 1 a 2 A. Calculez la valeur de k 1, la rigidité en torsion d une fine table plate, à l aide des formules suivantes * : k 1 = E S d b bd 3 L 1 * B. Calculez la valeur de k 2, la rigidité latérale d une éprouvette cylindrique solide, à l aide des formules : k 2 = 12 E T I L Calculez le couple de flexion (M) sur l éprouvette d essai, à l aide des formules suivantes : M = PL 2 2 E S d * b Dans la formule, bd 3 * est utilisé à la place de J (Inertie polaire L 1 momentanée ( polar momentary inertia )), due au gauchissement survenant sur les minces tables plates sous torsion. Fonctionnement 2-21

44 3. Calculez la contrainte (S B ) induite à l éprouvette par torsion de la plaque de montage, à l aide des formules suivantes : S B = S B = M 2 r I Calculs de la charge latérale Avec flexures standards Les calculs suivants s utilisent lorsque des flexures sont montées sur le support de pied et l embase de réaction. 1. Calculez le décalage de la ligne médiane ( ) entre vérin et parenthèse de réaction, du à la torsion de la table de montage, à l aide de la formule suivante : = T(a) k 1 2. Calculez l angle de flexion (θ) imposé à la flexure standard, à l aide de la formule suivante : θ = L 1 3. Comparez la déflexion angulaire horizontale maximum des flexures standards utilisées avec l angle de flexion calculé imposé aux flexures. Cela sert à déterminer si les flexures sont appropriées. Le rapport doit être : θ < θ F1 4. Calculez la rigidité latérale (k F2 ) des flexures de diaphragme, à l aide de la formule suivante : k F1 = M F1 θ F1 5. Calculez le couple de flexion (M 1 ) appliqué au vérin et à la parenthèse de réaction avec flexures standards montées, à l aide de la formule suivante : M 1 = (k F1 ) (θ) 2-22 Fonctionnement

45 6. Calculez le couple de flexion (M2 ) appliqué à l éprouvette d essai avec flexures standards montées, à l aide de la formule suivante : M2 = (M 1 ) L 2 L 1 7. Calculez la contrainte supplémentaire (S B ) induite à l éprouvette d essai, par torsion de la table de montage, à l aide de la formule suivante : S B = S B = M 2 r I Calculs de la charge latérale Avec flexures de diaphragme Les calculs suivants s utilisent lorsque des flexures de diaphragme sont accouplées aux extrémités d une éprouvette. 1. Calculez le décalage de la ligne médiane ( )entre vérin et parenthèse de réaction, du à la torsion de la table de montage, à l aide de la formule suivante : = T(a) k 1 2. Calculez l angle de flexion (θ) imposé à chaque flexure de diaphragme, à l aide de la formule suivante : θ = L F 3. Comparez la déflexion angulaire horizontale maximum des flexures de diaphragme utilisées avec l angle de flexion calculé imposé à une flexure de diaphragme. Cela sert à déterminer si les flexures sont appropriées. Le rapport doit être : θ < θ F2 4. Calculez la rigidité latérale (k F2 ) des flexures de diaphragme, à l aide de la formule suivante : k F2 = M F2 θ F2 Fonctionnement 2-23

46 5. Calculez le couple de flexion (M 2 ) appliqué à l éprouvette d essai munie de flexures de diaphragme, à l aide de la formule suivante : M 2 = (k F2 )(θ ) 6. Calculez la contrainte (S B ) induite à l éprouvette, par torsion de la table de montage, à l aide de la formule suivante : S B = M 2 r I 2-24 Fonctionnement

47 2.7 Inertie de rotation Introduction Ce chapitre décrit comment calculer l inertie de rotation totale du Vérin rotatif de la série 215 et du matériel en option. Des hautes vitesses de rotation et/ou des flexures et éprouvettes à grand-diamètre sont capables de provoquer des forces de torsion importantes, même si les masses impliquées sont assez petites. Si la force d inertie de rotation dépasse les niveaux recommandés et que le vérin peut tourner jusqu à ce que les palettes ( vane ) du rotor entrent en contact avec les butées ( stops ) de palettes ( vanes ) du rotor en grandes vitesses de rotation, il se peut alors que la bride de raccordement ( flange adapter ) tourne sur l arbre du vérin ou que le vérin soit endommagé.! Mise en Garde Ne comptez pas sur les butées des palettes internes du rotor du vérin pour protéger matériel et personnel contre endommagement et blessures. Les butées des palettes internes du rotor du vérin risquent de se casser si les palettes du rotor les frappent avec une force de torsion supérieure à la valeur montrée dans le tableau 2-3. Les butées des palettes internes du rotor du vérin risquent également de défaillir si elles sont soumises à des moindres chocs répétés. Assurez-vous bien que les palettes internes du rotor du vérin ne se cognent pas de manière répétitive aux butées des palettes internes du rotor du vérin. Ne pas compter sur les butées des palettes internes du rotor du vérin pour protéger matériel et personnel contre endommagement et blessures Déterminer l inertie de rotation maximum (J T ) Pour déterminer si les butées des palettes internes du rotor du vérin sont appropriées, il faut déterminer l inertie de rotation totale pour la masse tournante. J T est égal à la somme du J calculé, pour l éprouvette, plus le J connu pour le vérin, la bride ( flange ) et les flexures. Le tableau 2-2 présente les valeurs de la fore d inertie de rotation pour le vérin et les composants en option. Le tableau 2-3 liste les valeurs maximales permises de la force d inertie de rotation à la fois en système de mesure américain et en système métrique, pour chaque assemblage vérin/servovalve disponible. La procédure suivante décrit comment calculer l inertie de rotation totale. Fonctionnement 2-25

48 Tableau 2-2 Inertie de rotation pour Composants du vérin Modèle Vérin rotatif (J R ) Bride de raccordement (J F ) Flexure de diaphragme (J D ) lbm-in. 2 kg-m 2 lbm-in. 2 kg-m 2 lbm-in. 2 kg-m Calculez la force d inertie de rotation totale, à l aide de la formule suivante : J T = J R + J F + J D + J S Soit: J R = inertie de rotation pour vérin (Tableau 2-2) J F = inertie de rotation pour options de bride de raccordement (Tableau 2-2) J D = inertie de rotation pour flexure de diaphragme (Tableau 2-2) J S = inertie de rotation pour configurations d éprouvette (Étape 2) 2. Pour déterminer J S, référez-vous aux sous-étapes A, B, et C et sélectionnez la formule appropriée à la configuration de votre éprouvette. Référez-vous à l illustration 2-4 et remarquez que dans chaque formule, m est égal à la masse de l éprouvette. Solid Mass Hollow Mass Offset Mass m m r 2r r o J (or I) = 1/2 m r 2 J (or I) = 1/2 m (r i 2 + ro 2 ) J (or I) = m r 2 r i m TS-G104 Illustration 2-4 Calculs de l inertie de rotation A. Si l éprouvette est une masse solide et régulière, utilisez la formule suivante pour calculer J S : J S = 1 2 mr Fonctionnement

49 B. Si l éprouvette est une masse creuse et régulière, utilisez la formule suivante pour calculer J S : J S = 1 2 m(r i 2 + r o 2 ) C. Si l éprouvette est une masse décalée, utilisez la formule suivante pour calculer J S : J S = mr 2 3. Après avoir calculé l inertie de rotation totale (J T ), comparez la valeur au J T maximum permise pour l assemblage vérin et servovalve spécifique indiquée dans le tableau 2-3. Si la valeur au J T maximum permise est dépassée, la configuration de l essai doit être modifiée afin de réduire l inertie de rotation totale ou alors un dispositif de retenue supplémentaire doit être fourni pour empêcher que les palettes du rotor du vérin ne se cognent aux butées des palettes du rotor du vérin en pleine vitesse. Fonctionnement 2-27

50 Tableau 2-3 Inertie de rotation (J) maximum permise Avec seulement butées internes de palettes de rotor du vérin Système de mesure américain Modèle Débit de servovalve Nominal (gpm) Maximum* (gpm) J Max pour Modèle de vérin (lbm-in. 2 ) Système métrique Modèle Débit de servovalve Nominal Maximum* (L/min) (L/min) J Max pour Modèle de vérin (Kg-m 2 ) * Débit passant par la valve à psi ( P). L utilisation de pressions de système réduites ( P) fera baisser le débit maximum Maximum Q = Q nominal Error!. La réduction du débit maximum permettra une augmentation acceptable de la force d inertie (J). Référez-vous au tableau 1-2 pour la vitesse maximale dans les butées de palettes où W = Error! Options de commande de l inertie de rotation Si la force d inertie de rotation éscomptée (J T ) dépasse les niveaux maximum spécifiés dans le tableau 2-3, il faut alors effectuer des étapes dans le but de commander le déplacement du vérin et de limiter la pression de la servovalve. Contactez MTS Systems Corporation pour des informations concernant les amortisseurs de fin de course ( cushions ) et les soupapes de sûreté ( cross port relief valve ) du vérin disponibles Fonctionnement

51 Chapitre 3 Entretien Introduction Ce chapitre présente les informations concernant l entretien de routine, les diagnostics de problèmes, le renouvellement de joints d étanchéité du vérin et le démontage du vérin. NOTE Pour les procédures de ce chapitre, l opérateur doit être familiarisé avec tous les aspects du fonctionnement de l armoire de commande électronique du système et avec toutes les restrictions d interverrouillage appliquées à l installation hydromécanique. 3.1 Procédures d'entretien de routine Résumé des procédures d entretien Les vérins rotatifs de la série 215 sont conçus pour des longues périodes de fonctionnement sans exigences d entretien excessives. Un résumé des procédures d entretien de routine est listé ci-dessous. Les sous-chapitres suivants décrivent les procédures recommandées. Hebdomadaire Nettoyez les surfaces exposées du rotor du vérin avec un chiffon sec et nonpelucheux. Si le vérin se trouve continuellement exposé à environnement poussiéreux, nettoyez le rotor tous les jours Mensuelle Examinez le rotor du vérin et les joints d étanchéité pour chercher l usure et/ou les fuites. Les petites égratignures dans le sens de rotation du rotor ou l abrasion de la surface du rotor sont considérées comme usure de service normale. Annuelle Remplacez les joints d étanchéité du vérin s il le faut. Il se peut que l assemblage du vérin nécessite plus ou moins fréquemment un renouvellement des joints d étanchéité, selon l usage. Des pertes d huile externes et/ou une diminution de la puissance sont signes d une usure des joints. Entretien 3-1

52 3.2 Diagnostic de rendement anormal du vérin Introduction La conception du Vérin rotatif de la série 215 pourvoit à l écoulement normal du fluide par les paliers du vérin, à une vitesse approximative de 1 gpm (3.78 l / min) comme mesuré à l orifice de trop plein du vérin. Il se peut qu un rendement anormal du vérin se traduise par un débit de fluide insuffisant ou excessif, provoqué par la présence d un défaut d étanchéité des joints ou d un déséquilibre de la servovalve. Un rendement anormal du vérin est indiqué par la présence d un ou de plusieurs des états listés cidessous. Cette liste ne prétend cependant pas être complète, étant donné qu un mauvais fonctionnement du matériel d équipement associé peut également provoquer des états similaires. La rotation n atteint pas la limite maximale des données techniques de référence Le vérin n atteint pas sa capacité de couple maximale La rotation du vérin est irrégulière et sporadique Pertes de fluide hydraulique excessives aux joints d étanchéité externes Cylinder port Drainback port Hydraulic cushions Drainback port Rotor shaft vane Roller bearings Thrust bearings Seal/wiper Rotor shaft TS-G103C Illustration 3-1 Vue en coupe du vérin du modèle Entretien

53 3.2.1 Tests de performance du vérin Procédure La procédure suivante est conçue pour aider à déterminer la cause du fonctionnement anormal du vérin, en contrôlant les points de repères spécifiques de la performance du vérin. L illustration 3-1 montre les composants du Vérin rotatif de la série Effectuez la procédure du zéro mécanique de la servovalve. (Référezvous au manuel du produit de la servovalve appropriée pour cette procédure). 2. Coupez la pression hydraulique et vérifiez si toute la pression résiduelle (pression de l accumulateur du distributeur y compris) a bien été évacuée. 3. Fixez un compteur de débit sur la conduite de retour (de la servovalve). 4. Faîtes fonctionner le vérin à plein régime dans le sens des aiguilles d une montre (vu de l extrémité de l arbre) et faîtes augmenter la pression à 3000 psi. 5. Les valeurs du débit des palettes mesurées ne doivent Ps être dépassées: 1 GPM pour vérins /35 2 GPM pour vérins /42 3 GPM pour vérins /51 6. Répétez les étapes 4 et 5 dans le sens contraire des aiguilles d une montre. NOTE Si le débit passant par les palettes dépasse les valeurs recommandées dans chaque direction, référez-vous au souschapitre Illustraion 3-1 N appliquer la pression hydraulique au système que lorsque la commande de servovalve (erreur cc) a été mise à zéro. Si la commande de servovalve (erreur cc) n est pas égale à zéro lorsque la pression hydraulique est appliquée au système, il y a alors risque d endommagement du matériel et/ou de blessure du personnel. Vérifiez toujours si l erreur CC est bien à zéro avant d appliquer la pression hydraulique au système. Entretien 3-3

54 7. Débranchez le tuyau d alimentation hydraulique des accessoires ( plumbing ) de l orifice de trop plein. Branchez un tuyau ou un tube flexible sur les orifices de trop plein situés sur les couvercles avant et arrière. Mettez le bout libre de chaque tuyau dans un récipient vide capable de contenir au moins 5 gallons (18.9 litres) de fluide. 8. Placez le vérin sur sa course médiane. 9. Réglez le contrôleur du système sur une erreur cc de zéro et appliquez la pression hydraulique selon les procédures de système applicables. 10. Laissez le fluide hydraulique arrivant de chaque orifice de trop plein s écouler pendant une minute. Cette minute passée, coupez le courant électrique et l alimentation hydraulique du système et mesurez la quantité de fluide se trouvant dans chaque récipient. Si la quantité de fluide de chaque récipient se trouve entre 1 et 0.5 gallon (de 0.38 à 1.9 litres), le débit de fluide est alors normal. NOTE Si le débit mesuré de chaque récipient dépasse les valeurs recommandées, référez-vous au sous-chapitre Si le débit de fluide est normal, rebranchez le tuyau de trop plein de l alimentation hydraulique sur l orifice de trop plein du vérin et serrez l accouplement. NOTE Si le débit de fluide est normal mais que la performance du vérin ne l est pas, il se peut que l anormalité de la performance provienne d un mauvais équilibrage de la servovalve ou d autres composants du système. 12. Si votre vérin rotatif de la série 215 possède un capteur P cell, effectuez la procédure suivante pour mesurer le frottement statique maximum. A. Faîtes tourner le vérin dans le sens des aiguilles d une montre à la pression hydraulique du système. B Mesurez le frottement statique et la variation maximum pendant la course. 3-4 Entretien

55 C. Répétez les étapes A et B pendant que le vérin tourne dans le sens contraire des aiguilles d une montre. D. Vérifiez et assurez-vous bien que le frottement statique maximum ne dépasse pas 50 psi. NOTE Si le frottement statique maximum dépasse 50 psi, référezvous au sous-chapitre Débit excessif par les palettes ( vane ) Un débit excessif par les palettes, comme mesuré pendant les tests de performance du vérin (sous-chapitre 3.2.1), peut être signe de l endommagement ou de l usure excessive d un composant du vérin. Si le débit passant par les palettes est supérieur au débit normal, cela indique que le rotor ou le cylindre du vérin a été endommagé. Dans ce cas, il faut démonter le vérin pour examiner les composants et les surfaces d usure. Référez-vous au sous-chapitre 3.3 pour la procédure de démontage d un vérin Débit anormal à l orifice de trop plein Un débit anormal à l orifice de trop plein, comme mesuré pendant les tests de performance du vérin (sous-chapitre 3.2.1), peut être signe de l endommagement ou de l usure excessive d un composant du vérin. Dans ce cas, il faut démonter le vérin pour examiner les composants et les surfaces d usure. Référez-vous au sous-chapitre 3.3 pour la procédure de démontage d un vérin Frottement statique maximum dépassé Un dépassement du taux de frottement statique maximum, comme mesuré pendant les tests d performance du vérin (sous-chapitre 3.2.1), peut être signe d un frottement interne anormal à valeurs de couple élevées. Il est possible que cet état empêche le vérin d atteindre sa sortie de torsion maximale. Dans ce cas, il faut démonter le vérin pour examiner les composants et les surfaces d usure. Il faut faire particulièrement attention aux surfaces d usure des paliers de poussée Référez-vous au sous-chapitre 3.3 pour la procédure de démontage d un vérin. Entretien 3-5

56 3.2.5 Fuites aux joints d étanchéité basse pression Un défaut d étanchéité du fluide décelé sur l une des extrémités de l arbre de rotor du vérin peut être signe d une fuite aux joints basse pression. Après avoir enlevé le capteur AVT/RVDT, la bride de raccordement ( flange adapter ) et le dispositif de retenue du joint, regardez si les joints d étanchéité basse pression et sont usés et remplacez-les si nécessaire. Le tableau 1-3 vous donne les numéros de pièce de rechange des jeux de joints d étanchéité, nécessaires pour remplacer les joints d étanchéité pour chaque modèle de vérin rotatif. Tableau 3-1 Jeux de joints d étanchéité interne du Vérin rotatif du modèle 215 Modèle de vérin Numéro du jeu de joints d étanchéité C C C C C C Entretien

57 3.3 Démontage du vérin et de la bride ( flange ) Normalement le démontage du vérin n est pas nécessaire, à moins qu un rendement anormal du vérin indique que certaines pièces internes sont usées. Si les résultats des tests de performance du vérin indiquent un problème, il est possible que vous vouliez démonter le vérin pour contrôler les pièces du vérin et les surfaces d usure. Référez-vous au sous-chapitre 3.4 pour cette procédure de contrôle. NOTE Seul un personnel d entretien entraîné est apte à effectuer la procédure de démontage du vérin. Les procédures suivantes présentent les étapes à suivre pour le démontage du vérin. Sauf ordre contraire spécifié, toute l alimentation du système doit être coupée et la pression hydraulique résiduelle se trouvant dans le système doit être à zéro Enlever l option ADT/RVDT La première étape du démontage du vérin consiste à enlever l option Capteur de déplacement angulaire (ADT) / Transformateur différentiel variable rotatif (RVDT) du couvercle arrière du vérin. Référez-vous à l illustration 3-2 pour localiser les composants ADT / RVDT. Entretien 3-7

58 Spacer tube Mounting plate bolt Actuator end cap (rear) Setscrew Flexible coupling Connector plate bolt (RVDT only) Actuator rotor shaft Actuator rotor shaft extension Electrical connector MTS part no (RVDT) (ADT) RVDT electrical connector mounting (rvdt only) ADT/RVDT housing ADT/RVDT assembly mounting plate Spacer tube Mounting plate bolt TS-G197 Illustration 3-2 Composants ADT / RVDT Procédure Enlevez les composants ADT/ RVDT comme suit : 1. Coupez la pression hydraulique du système et vérifiez si toute la pression résiduelle (y compris la pression de l accumulateur du distributeur) a bien été évacuée. 2. Débranchez le câble de commande électrique du ADT / RVDT du transducteur. Ne pas desserrer et ne pas enlever les boulons de la plaque de fixation avant d avoir desserré les vis sans tête du joint à rotule. Risque d endommagement du joint de rotule par desserrage des vis sans tête du joint de rotule sans avoir auparavant desserré ou enlevé les boulons de la plaque de fixation. Vérifiez si les vis sans tête du joint de rotule ont bien été desserrées avant d essayer de desserrer ou d enlever les boulons de la plaque de fixation. 3. Desserrez les vis sans tête du joint à rotule et enlevez les boulons de la plaque de fixation (référez-vous à l illustration 3-2). 4. Enlevez le ADT / RVDT en le détachant de l unité. Laissez le joint à rotule sortir du prolongement de l arbre de rotor en glissant. 3-8 Entretien

59 3.3.2 Enlever la bride de raccordement ( flange adapter ) Procédure La bride de raccordement ( flange adapter ) doit être enlevée pour pouvoir terminer le démontage du vérin. Référez-vous à l illustration 3.3 lorsque vous effectuez cette procédure. 1. Desserrez les deux vis à tête de la bride de raccordement ( flange ). 2. Faîtes sortir la bride de raccordement du rotor du vérin en la faisant glisser. Capscrew Flange Adapter A Actuator rotor shaft TS-G200 Illustration 3-3 Montage de la bride de raccordement ( flange adapter ) Enlever du vérin Entretien 3-9

60 3.3.3 Démontage du vérin Procédure Une fois les procédures des sous-chapitres et terminées, le vérin peut être enfin démonté. Référez-vous aux illustrations 3-1 et 3-4 lorsque vous effectuez cette procédure. 1. Enlevez la servovalve et distributeur du vérin. Si le vérin est monté avec un capteur et distributeur P optionnel, ces derniers doivent également enlever. Veillez à ce que les orifices de la servovalve et du distributeur P soient bien recouverts pour empêcher la saleté d y pénétrer. 2. Enlevez les accessoires ( plumbing ) d orifice de trop plein du vérin. 3. Enlevez les boulons d assemblage du vérin des couvercles avant et arrière du vérin. Rear end cap Actuator assembly bolt Low pressure seal and bearing retainer Low pressure seal and bearing retainer O-ring Drainback port O-ring Pilot ring Rotor shaft vane Cylinder Cylinder port Actuator rotor shaft Pilot ring Cylinder stop O-ring Radial bearing O-ring Low pressure seal Low pressure seal Radial bearing Front endcap Illustration 3-4 Illustration 3-4 Montage du vérin TS-G Entretien

61 4. Détachez les couvercles avant et arrière du cylindre. 5. Enlevez les boulons (4) qui maintiennent un dispositif de retenue pour joint Basse pression et palier sur chaque couvercle. 6. Enlevez les joints d étanchéité basse pression, les joints toriques et les paliers de type radial ( radial bearings ) des deux couvercles. 7. Enlevez les joints toriques et les joints pilotes ( pilot ring ) du cylindre. 8. Enlevez l arbre de rotor du cylindre. 3.4 Inspection du vérin Lorsque le vérin est démonté, il est recommandé de bien examiner les pièces du vérin une par une, à la recherche de signes d usure excessive et d égratignures ou de piqûres de corrosion. Faîtes particulièrement attention à l arbre de rotor du vérin et aux paliers de type radial ( radial bearings ). Inspection de l arbre de rotor Le contrôle de l arbre de rotor comprend les points suivants : 1. Cherchez s il y a trace d usure sur la surface de l arbre de rotor. Si les surfaces métalliques sont piquetées, égratignées ou endommagées de quelque manière que ce soit, il est possible que l arbre de rotor doive être remplacé ou refait. NOTE Une fuite de fluide réapparaissant peu après un renouvellement récent des joints d étanchéité basse pression, peut être le signe d une usure excessive de l arbre de rotor. 2. Contrôlez les dimensions de la surface de l arbre de rotor à l aide d un micromètre. L illustration 32-5 indiquent les points de mesure appropriés. 3. Comparez ces mesures avec les données techniques fournies dans le tableau 3-2. Si les dimensions de l arbre de rotor sont inférieures aux dimensions minimum se trouvant dans le tableau 3-2, contactez MTS Systems Corporation pour une assistance technique. Entretien 3-11

62 C A A B Illustration 3-5 Points de mesure de l arbre de rotor Tableau 3-2 Dimensions du rotor du vérin Dimension A Modèle Maximum Minimum in. mm in. mm , , Dimension B Modèle Maximum Minimum in. mm in. mm ,215.35, , , Dimension C Modèle Nominal in. mm , , Entretien

63 3.5 Remontage du vérin et de la bride ( flange ) Procédure Ce sous-chapitre décrit la procédure de réassemblage du vérin rotatif et de la bride de raccordement ( flange adapter ). Référez-vous à l illustration 3-4 pour le dessin des pièces des composants du vérin. Les tableaux 3-3 et 3-4 fournissent les données techniques de couple pour le remontage du vérin. Le tableau 3-5 fournit les données techniques de couple pour le remontage des boulons d assemblage pour le blocage de la bride. 1. Mettez les paliers de type radial ( radial bearings ) en place dans chaque couvercle, vissez les dispositifs de retenue pour joint pour les mettre en place. NOTE Ne pas encore mettre les joints d étanchéité en place. 2. Mettez les joints pilotes ( pilot ring ) en place sur le cylindre. Veillez à ce que chaque joint pilote ( pilot ring ) soit parfaitement encastré dans l épaulement. 3. Lubrifiez et mettez le joint torique en place dans le cylindre, accouplez ensuite le cylindre et le couvercle arrière. 4. Lubrifiez et mettez quatre boulons d assemblage du vérin en place pour que le couvercle arrière s emboîte dans le cylindre d une manière régulière et ensuite bloquez fermement les deux pièces ensemble. 5. Insérez l arbre de rotor du vérin dans le couvercle arrière. 6. Insérez le dispositif de l arbre de rotor du vérin dans le cylindre. Placez les palettes de l arbre de rotor complètement sur un côté (à fond) contre les butées du cylindre. Les palettes de l arbre de rotor doivent être à ce moment presque perpendiculaires aux butées du cylindre. 7. Lubrifiez et mettez le joint torique en place dans le cylindre, placez ensuite le couvercle avant sur le cylindre. 8. Lubrifiez et mettez quatre boulons d assemblage du vérin en place pour que le couvercle avant s emboîte dans le cylindre d une manière régulière et ensuite bloquez fermement les deux pièces ensemble 9. Lubrifiez et mettez les boulons restants du disposif du vérin en place. 10. Suivez la séquence montrée dans l illustration 3-6 pour serrer les boulons d assemblage à la moitié du couple spécifié dans le tableau 3-3. Entretien 3-13

64 Tableau 3-3 Serrages au couple du dispositif du vérin Modèle Valeur du couple lbf-ft. N-m , , , Continuez en utilisant la même séquence et serrez chaque boulon à la valeur de couple maximale TS-G199 Illustration 3-6 Ordre de serrage des boulons du vérin 12. Assurez-vous bien qu il soit encore possible de faire tourner le rotor du vérin à la main. Si ce n est pas le cas, re-vérifiez le couple sur tous les boulons d assemblage du vérin. 13. Enlevez le dispositif de retenue pour joint/palier de chaque couvercle. 14. Lubrifiez et insérez les joints d étanchéité basse pression et les joints toriques dans chaque couvercle. 15. Remettez les dispositifs de retenue pour joint/palier en place, lubrifiez ensuite et serrez les boulons à 9.4 lbf-ft (12.7 N-m). 16. Enlevez les capots de recouvrement des dispositifs servovalve et distributeur et remontez-les sur le vérin. Vérifiez si tous les joints toriques sont bien en place et tous les orifices bien alignés. Référez-vous 3-14 Entretien

65 au manuel du produit de la servovalve appropriée pour les couples de mise en place des boulons d assemblage. 17. Essuyez l arbre de rotor avec un chiffon sec et non-pelucheux. Ne lubrifiez ni l arbre ni la bride du vérin. 18. Faîtes glisser la bride de raccordement ( flange adapter ) sur l arbre de rotor comme montré sur l illustration 3-7. NOTE Selon les besoins de l utilisateur, la bride de raccordement ( flange adapter ) peut être montée soit avec l extrémité de l arbre de rotor du vérin dépassant la bride, soit encastrée dans la face de raccordement ou alors rentrée dans la bride (en utilisant le diamètre intérieur de la bride comme mesure pilote). Entretien 3-15

66 Capscrew Flange Adapter Actuator rotor shaft TS-G A Illustration 3-7 Mise en place de la bride de raccordement ( flange adapter ) 19. Serrez les deux vis à tête de la bride de raccordement ( flange adapter ) à 94 lbf-ft (127.5 N-m). 20. Remontez le dispositif ADT / RVDT sur le vérin à l aide des pièces d écartement et des boulons de fixation. Référez-vous au chapitre 3.6 pour cette procédure. 21. Rebranchez tous les raccords électriques sur le vérin Entretien

67 3.6 Remontage du ADT/RVDT Lorsque connecté à un conditonneur/amplificateur approprié, un transducteur de déplacement angulaire (ADT) ou un transformateur différentiel variable rotatif (RVDT) peut sortir un signal électrique proportionnel à la position de l arbre de rotor du vérin. Le transducteur sélectionné se raccorde à l arbre arrière du vérin par l intermédiaire d un accouplement articulé. Une fois mis en place, le ADT / RVDT sort d à peu près 6.5 in. (po.) (165,.1 cm) du carter arrière du vérin. Spacer tube Mounting plate bolt Actuator end cap (rear) Setscrew Flexible coupling Connector plate bolt (RVDT only) Actuator rotor shaft Actuator rotor shaft extension Electrical connector MTS part no (RVDT) (ADT) RVDT electrical connector mounting (RVDT only) ADT/RVDT housing ADT/RVDT assembly mounting plate Spacer tube Mounting plate bolt TS-G197 Illustration 3-8 Mise en place du ADT/RVDT Procédure La procédure suivante décrit comment installer un ADT ou RVDT sur le vérin. L illustration 3-8 montre les composants de l assemblage des capteurs ADT/RVDT. 1. Mettez le dispositif ADT ou RVDT en place sur la plaque de fixation. 2. Le capteur ADT nécessite trois vis de fixation. Le RVDT se fixe avec quatre vis de fixation. Lubrifiez et serrez les vis pour garantir un montage solide. (Ne forcez pas les vis). 3. Si un RVDT est installé, mettez la plaque de fixation du connectez audessus du carter du RVDT. Lubrifiez et serrez les boulons de fixation à 103 lbf-in. (11.64 N.m). Entretien 3-17

68 4. Lubrifiez le prolongement de l arbre de rotor du ADT / RVDT d un léger film d huile. Vissez le prolongement de l arbre de rotor dans l arrière de l arbre de rotor du vérin et serrez-le à 62 lbf-in. (6.78 N-m). 5. Maintenez la plaque de fixation du dispositif ADT / RVDT en place contre le couvercle arrière et faîtes glisser l arbre d accouplement articulé au-dessus du prolongement de l arbre de rotor. Lubrifiez ère insérez les boulons de la plaque de fixation. Veuillez à ce que les fourreaux de retenue soient bien en place, comme montré sur l illustration 3-9 et serrez les boulons de la plaque de fixation à 10 lbfin. (12.20 N-m). NOTE Si nécessaire, réglez l accouplement articulé de façon à garantir qu aucun effort axial n est placé sur le dispositif ADT / RVDT. 6. Serrez les vis de réglage de l accouplement articulé juste assez pour l empêcher de glisser. 7. Branchez le câble approprié au connecteur électrique. L illustration 3-9 montre les connecteurs électriques du ADT et RVDT. A +Input A Output To ADT B C D Input +Output Output To RVDT B C D E Output Common Excitation Excitation ADT Electrical Connector (MTS Part no ) RVDT Electrical Connector (MTS Part no ) VW-G054 Illustration 3-9 Raccords électriques du ADT/RVDT 3-18 Entretien

69 Chapitre 4 Installation Introduction Ce chapitre décrit les procédures d installation du Vérin rotatif de la série 215 et du matériel en option, sur une table de montage ou une table à rainures en T. Il comporte également les instructions nécessaires à l alignement des composants du système d essai à vérin rotatif après qu ils aient été mis en place ou déplacés. Bien que le Vérin rotatif de la série 215 puisse être monté sur une table de montage ou une table à rainures en T convenable et conforme aux données techniques listées dans le tableau 1-7, ces instructions présument qu une table de montage ou une table à rainures en T de MTS est utilisée. Référez-vous à l illustration 4-1 pour un schéma des composants faisant partie de la configuration d un système d essai typique. Servovalve P Cell Diaphragm flexure mounting bolts Servovalve Manifold Actuator Flange Adapter P Manifold ADT/RVDT Option Foot mounting assembly Diaphragm flexure Torque cell Reaction bracket assembly Flexure Sample specimen T-slot table TS-G202 Illustration 4-1 Configuration typique du système d essai (Avec table à rainure en T Installation 4-1

70 4.1 Mise en place du vérin Normalement le Vérin rotatif de la série 215 est d abord serré à vis sur un dispositif de support de pied, puis placé sur une table de montage ou table à rainures en T et fixé avec des boulons de fixation légèrement lubrifiés. Les dimensions et les Valeurs nominales du support de pied doivent correspondre au vérin utilisé (Référez-vous au tableau 1-4). Une fois l alignement des composants du train de force terminé, serrez les boulons aux couples spécifiés dans le tableau 4-1. Tableau 4-1 Valeurs de serrage au couple des boulons de fixation du vérin Modèle Dispositif-vérin sur Support de pied Support de pied sur Table de montage ou Table à rainures en T lbf-ft N-m lbf-ft N-m , , , Mise en place du capteur de couple et de la parenthèse de réaction Procédure La parenthèse de réaction doit être placée à l extrémité opposée de la table de montage ou table à rainures en T par rapport au vérin. Vérifiez si elle est bien placée de façon à ce que la surface verticale lisse fasse face au vérin. L illustration 4-2 montre cette configuration. Lubrifiez légèrement les boulons de fixation de la parenthèse de réaction et serrez-les à la main pour bloquer la parenthèse de réaction. Il ne faut pas serrer à fond tant que les composants du train de force ne sont pas alignés. Le tableau 4-2 liste les forces nominales et les valeurs du couple utilisées lors du montage de la parenthèse de réaction et du capteur de couple. Dans la plupart des cas, le capteur de couple sélectionné se visse directement sur la surface de la parenthèse de réaction. Si possible, vissez le côté du capteur de couple fixé sur la collerette centrale sur la parenthèse de réaction. C est avec cette configuration que le câble électrique du capteur de couple bouge le moins. Le capteur de couple et la parenthèse de réaction doivent être vissés ensemble au couple spécifié dans le tableau 4-2. Il peut se révéler nécessaire de serrer les boulons de fixation de la parenthèse de réaction pendant quelques minutes pour l empêcher de bouger pendant la mise en place et serrage du capteur de couple. 4-2 Installation

71 Rotary actuator Reaction torque sensor Lateral clamping bolts (2) Foot mounting assembly Baseplate Reaction bracket assembly Vertical clamping bolts TS-G201 Illustration 4-2 Table de montage et parenthèse de réaction Tableau 4-2 Valeurs de serrage au couple des boulons de fixation du vérin Modèle Valeur nominale de la parenthèse de réaction Couple - Capteur de couple sur parenthèse de réaction Couple - Parenthèse de réaction sur table de montage ou table à rainures en T lbf-ft. N-m lbf-ft. N-m lbf-ft. N-m , , , , Installation 4-3

72 4.3 Mise en place de la flexure de diaphragme Procédure Selon les besoins de l utilisateur, l extrémité de l arbre de rotor du vérin peut dépasser de la bride ( flange ), être encastré dans la face de raccordement ou alors rentré dans la bride de raccordement ( flange adapter ) pour permettre l utilisation du diamètre intérieur comme diamètre. Les flexures de diaphragme servent à réduire les potentiels effets endommageants de déflexions axiales et latérales élevées sur l arbre de rotor du vérin. Le chapitre 2 présente les calculs nécessaires pour déterminer si les flexures de diaphragme sont requises ou non par le système d essai spécifique. Montez la(les)flexure(s) soit sur la bride de raccordement ( flange adapter ), et/ou sur le capteur de couple. Le tableau 4-3 liste les valeurs nominales des flexures et les couples de serrage des boulons de fixation pour les diaphragmes de flexures disponibles. Tableau 4-3 Valeurs nominales des flexures de diaphragme et de la bride de raccordement ( flange adapter") Modèle Valeur nominale de flexure de diaphragme et bride Couple des boulons de fixation lbf-in. N-m lbf-in. N-m , , , ,000 11, Aligner les composants du train de force Une fois le vérin, la parenthèse de réaction et le capteur de couple mis en place sur la table de montage ou table à rainures en T, il faut alors passer à leur alignement/réglage. Le but de l alignement/réglage est d assurer une même ligne médiane pour le vérin et le capteur de couple. Si le système d essai utilise une table de montage fournie par MTS, le vérin et la parenthèse de réaction auront préalablement été alignés à l usine. L assemblage d une table de montage de MTS avec une parenthèse de réaction permet de faire facilement bouger le dispositif parenthèse de réaction/capteur de couple et simplifie la procédure d alignement. Cette procédure est décrite dans le sous-chapitre Installation

73 Si le système d essai n utilise pas de table de montage ou table à rainures en T de MTS, le capteur de couple a été détaché de la parenthèse de réaction ou le vérin a été déplacé. puis la procédure du sous-chapitre doit être effectuée de façon à assurer un alignement correct des composants du système d essai. Si la parenthèse de réaction, le capteur de couple et le vérin n ont pas été déplacés et ont été correctement alignés lors du montage, il n est alors pas nécessaire d effectuer les procédures d alignement. Les dispositifs de flexure de diaphragme se centrent eux-mêmes. Le montage de ces composants est décrit dans le sous-chapitre 4.3. NOTE Dans chacune de ces procédures, la table de montage ou table à rainures en T doit être épaisse d environ in./ ft (0.015 mm/,) Alignement des composants sur une plaque de montage de MTS Procédure Les systèmes d essai à vérin rotatif munis d un assemblage table de montage de MTS et parenthèse de réaction sont pré-alignés. La procédure suivante décrit le processus d alignement utilisé lorsque l opérateur désire augmenter et réduire la distance entre le vérin et le capteur de couple. NOTE Si le vérin a été déplacé ou que le capteur de couple a été détaché de la parenthèse de réaction, la procédure décrite dans le sous-chapitre doit d abord être terminée avant de commencer avec cette procédure. 1. Pour déplacer le dispositif parenthèse de réaction et capteur de couple, dévissez les boulons de fixation latérale se trouvant sur le côté gauche de la parenthèse de réaction. 2. Dévissez les boulons de fixation verticale se trouvant sur la parenthèse de réaction. 3. Faîtes glisser le dispositif parenthèse de réaction et capteur de couple sur la position désirée. 4. Serrez les boulons de fixation latérale sur le côté gauche de la parenthèse de réaction afin d assurer l alignement. 5. Pour fixer le dispositif parenthèse de réaction et capteur de couple, lubrifiez et serrez tous les boulons de fixation latérale à 35 lbf-in. (3.9 N- m). 6. Lubrifiez et serrez tous les boulons de fixation verticale à 750 lbf-in. (84.7 N-m). Installation 4-5

74 4.4.2 Alignement de la ligne médiane des composants Si le système d essai n utilise pas de table de montage ou table à rainures en T de MTS, ou que le capteur de couple a été détaché de la parenthèse de réaction, ou le vérin a été déplacé, cette procédure doit alors être effectuée de façon à assurer un alignement correct des composants du système d essai. Dans chacune des étapes, il est présumé que les boulons utilisés pour le montage du vérin et de la parenthèse de réaction sur la table de montage ou table à rainures en T, sont serrés à la main tant qu il n y a pas d indication contraire spécifiée. Le but de cette procédure est d assurer que le vérin et le capteur de couple partagent une même ligne médiane. La procédure est composée de trois groupes d étapes couvrant les opérations suivantes : Aligner la hauteur du vérin et du capteur de couple Régler la concentricité du vérin et du capteur de couple et Régler le caractère angulaire de la ligne médiane du vérin et du capteur de couple Réglage de la hauteur de la ligne médiane du vérin et du capteur de couple Procédure Cette procédure écrit les étapes nécessaires au réglage de la hauteur de la ligne médiane du capteur de couple tout en respectant celle du vérin. La procédure requiert un comparateur à cadran, un support prismatique magnétique ( magnetic V-block ), un raccord de tige et des dispositifs de fixation. 1. Fixez le comparateur à cadran sur l arbre de rotor du vérin à l aide du support prismatique ( V-block ) comme base. 2. Faîtes tourner le support prismatique ( V-block ) autour de la circonférence de l arbre de rotor en lisant simultanément la fin de filet ( runnout ) du diamètre pilote sur la face de raccordement du capteur de couple. Vérifiez la lecture en bas et en haut. A. La différence entre la lecture du vérin et la face de raccordement du capteur de couple doit être inférieure à in. (0.508 mm). B. Les réglages de la hauteur se font en dévissant et en re-plaçant le capteur de couple. Lorsque la position correcte a été trouvée, reserrez les boulons de fixation du capteur de couple au couple spécifié dans le tableau Répétez les étapes 1 et 2 pour être bien sûr que le réglage ne s est pas modifié lors du re-serrage au couple du capteur de couple. 4-6 Installation

75 Réglage de l excentration du vérin et du capteur de couple Alors que les hauteurs de la ligne médiane peuvent être identiques et parallèles à la surface de fixation de la table de montage ou table à rainures en T, il est possible que le vérin et le capteur de couple puissent être excentriques en sens latéral. La méthode la plus appropriée dépend du type d éprouvette à tester. Les deux méthodes sont listées ci-dessous. Éprouvette rigide Si l application d essai en cours utilise une éprouvette rigide, l éprouvette elle-même peut alors être utilisée pour faciliter le processus d alignement. Le but présumé du processus d alignement étant de monter l éprouvette sans employer de forces involontaires dessus, il est plus simple de dévisser les boulons fixant la parenthèse de réaction sur la table et de placer l éprouvette en position. Lors de la mise en place des boulons de fixation, veillez bien á ce qu il n y ait pas de jeu entre l éprouvette, les flexures et l capteur de couple. Il ne faut serrer les boulons de fixation au couple qu après avoir contrôlé si les deux extrémités de l éprouvette sont bien en contact avec les surfaces de fixation/montage. Cette technique permet à la configuration de l éprouvette de commander la position repos ( at rest ) de la parenthèse de réaction. Une fois l éprouvette placée et fixée, les boulons de la parenthèse de réaction peuvent être serrés au couple correct. Ne pas utiliser les boulons de fixation pour pousser la parenthèse de réaction pour la mettre en place. Éprouvette souple ou fragile Si l application d essai en cours utilise une éprouvette souple ou fragile, la procédure suivante doit alors être utilisée pour corriger l excentricité du vérin/capteur de couple. 1. Fixez un comparateur à cadran sur l arbre de rotor du vérin à l aide d un support prismatique ( V-block ) pour base. 2. Faîtes tourner le support prismatique ( V-block ) autour de la circonférence de l arbre de rotor en lisant simultanément la fin de filet ( runnout ) du diamètre pilote sur la face de raccordement du capteur de couple. 3. Réglez la position du capteur de couple de façon à ce que le niveau d excentricité soit acceptable, en dévissant la parenthèse de réaction. Le niveau d excentricité acceptable est déterminé par les exigences de l essai. 4. Après avoir mis le capteur de couple en place, re-serrez les boulons de fixation aux couples appropriés listés dans le tableau Re-vérifiez la hauteur de la ligne médiane (sous-chapitre ) et réglez comme requis. Installation 4-7

76 Réglage du caractère angulaire de la ligne médiane du vérin et du capteur de couple Procédure La procédure d alignement finale règle les écarts du caractère angulaire de la ligne médiane entre l arbre de rotor du vérin et la face de raccordement du capteur de couple.! AVERTISSEMENT Ne pas appliquer la pression hydraulique au système sans avoir auparavant mis la commande (erreur cc) à zéro. Risque d endommagement du matériel et/ou de blessures du personnel, s la commande de la servovalve (erreur cc) n est pas égale à zéro lorsque la pression hydraulique est appliquée au système. Veillez toujours à ce que l erreur cc soit bien à zéro avant d appliquer la pression hydraulique au système. 1. Réglez le contrôleur du système à zéro et applique la pression hydraulique au système selon les procédures du système applicables, 2. Fixez un comparateur à cadran sur l arbre de rotor du vérin à l aide d un support prismatique ( V-block ) magnétique pour base. Réglez le comparateur à cadran de manière à ce qu il lise la fin du filet ( runnout ) de la face de raccordement du capteur de couple, en dehors de la surface du cercle de serrage. 3. Utilisez la commande Set point (Point de consigne statique) sur le contrôleur pour faire tourner l arbre de rotor du vérin et lisez simultanément l indication provenant du raccord du capteur de couple. 4. Pour obtenir une lecture couvrant une large gamme de déplacement, repositionnez le support prismatique sur le côté opposé de l arbre de rotor du vérin et répétez l étape Réglez la position du capteur de couple de façon à ce que le niveau du caractère angulaire soit acceptable, en dévissant la parenthèse de réaction. Le niveau du caractère angulaire acceptable est déterminé par les exigences de l essai. 6. Après avoir mis le capteur de couple en place, re-serrez les boulons de fixation de la parenthèse aux couples appropriés listés dans le tableau Coupez la pression hydraulique du système 4-8 Installation

77 8. Répétez les procédures des sous-chapitres et pour vous assurez que toutes les mesures sont bien conformes aux exigences de l essai. Installation 4-9