Interprétation d'un Schéma de Fendeuse à Bois

Comprendre le Circuit d'une Fendeuse

Une fendeuse de bûches utilise un circuit hydraulique simple mais puissant pour générer la force nécessaire pour fendre le bois. La lecture de son schéma permet de comprendre son fonctionnement, d'identifier ses composants clés et de calculer ses performances. L'analyse de ce type de schéma est un exercice fondamental pour tout technicien ou ingénieur en maintenance ou conception de systèmes oléohydrauliques.

Données de l'étude

Le schéma ci-dessous représente le circuit hydraulique d'une fendeuse à bois standard.

Schéma Hydraulique de la Fendeuse

Caractéristiques des composants :

Vérin (A) : Diamètre piston $D = 80 mm$ , Diamètre tige $d = 40 mm$ .
Limiteur de pression (C) : Tarage $P_{max} = 180 bar$ .
Groupe moteur-pompe (D) : Débit $Q = 12 L/min$ .
On prendra un rendement global de l'installation de $η = 0.9$ .

Questions à traiter

Identifier les composants repérés par les lettres A, B, C, D et E.
Décrire le rôle du composant C.
Calculer la force maximale de poussée (force de fendage) disponible.
Calculer la vitesse de sortie de la tige du vérin (vitesse de fendage).

Correction : Lecture et Interprétation d'un Schéma de Fendeuse à Bois

Question 1 : Identification des Composants

Analyse du schéma :

L'identification se base sur la forme normalisée des symboles hydrauliques.

A : Vérin différentiel double effet.
B : Distributeur 4/3 (4 orifices, 3 positions) à commande manuelle et rappel par ressorts. Le centre est de type "Tandem" (P vers T, A et B bloqués).
C : Limiteur de pression (ou soupape de sécurité), normalement fermé, à action directe et piloté.
D : Groupe moteur-pompe (ici une pompe à cylindrée fixe).
E : Réservoir (ou bâche, tank).

Question 2 : Rôle du Limiteur de Pression (C)

Principe de fonctionnement :

Le limiteur de pression (C) est un organe de sécurité. Son rôle est de protéger la pompe et les autres composants du circuit contre les surpressions. Si la pression dans le circuit dépasse sa valeur de tarage (ici 180 bar), par exemple lorsque le vérin arrive en butée ou que la bûche est trop résistante, la soupape s'ouvre et dévie le débit de la pompe directement vers le réservoir (E), empêchant ainsi la pression de monter davantage.

Question 3 : Calcul de la Force Maximale de Poussée

Principe :

La force maximale est obtenue lorsque la pression dans le circuit atteint la valeur de tarage du limiteur de pression. Cette force est le produit de la pression par la surface du piston, affecté par le rendement global.

Formule(s) utilisée(s) :

F_{poussée} = P_{max} \cdot (\frac{π D^{2}}{4}) \cdot η

Données et Conversion :

$P_{max} = 180 bar = 180 \times 10^{5} Pa$
$D = 80 mm = 0.08 m$
$η = 0.9$

Calcul :

\begin{aligned} S_{piston} & = \frac{π \times (0.08)^{2}}{4} \approx 0.005026 m^{2} \\ F_{poussée} & = (180 \times 10^{5}) \times 0.005026 \times 0.9 \\ = 81421 N \\ \approx 81.4 kN \end{aligned}

En tonnes-force : $81421 N / 9810 \approx 8.3 tonnes$ .

Résultat Question 3 : La force de fendage maximale est d'environ 81.4 kN (ou 8.3 tonnes).

Question 4 : Calcul de la Vitesse de Fendage

Principe :

La vitesse de sortie de la tige est le rapport entre le débit qui entre dans la grande chambre du vérin et la surface de cette chambre (surface du piston).

Formule(s) utilisée(s) :

V_{sortie} = \frac{Q}{S_{piston}}

Données et Conversion :

Débit ( $Q$ ) : $12 L/min = \frac{12 \times 10^{- 3}}{60} m^{3} / s = 0.0002 m^{3} / s$
Surface piston ( $S_{piston}$ ) : $\approx 0.005026 m^{2}$

Calcul :

\begin{aligned} V_{sortie} & = \frac{0.0002 m^{3} / s}{0.005026 m^{2}} \\ \approx 0.0398 m/s \end{aligned}

Converti en cm/s : $0.0398 m/s \times 100 \approx 4.0 cm/s$ .

Résultat Question 4 : La vitesse de fendage est d'environ

0.04 m/s

(ou

4 cm/s

Interprétation d’un Schéma de Fendeuse à Bois

Lecture et Interprétation d'un Schéma de Fendeuse à Bois

Données de l'étude

Schéma Hydraulique de la Fendeuse

Questions à traiter

Correction : Lecture et Interprétation d'un Schéma de Fendeuse à Bois

Question 1 : Identification des Composants

Analyse du schéma :

Question 2 : Rôle du Limiteur de Pression (C)

Principe de fonctionnement :

Question 3 : Calcul de la Force Maximale de Poussée

Principe :

Formule(s) utilisée(s) :

Données et Conversion :

Calcul :

Question 4 : Calcul de la Vitesse de Fendage

Principe :

Formule(s) utilisée(s) :

Données et Conversion :

Calcul :

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