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Hydraulics Basic level

Workbook TP 501

CD-ROM included

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Festo Didactic 551141 EN

Hydraulique Initiation

Livre d’exercices TP 501

Avec CD-ROM

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Festo Didactic 551146 fr

Order No.: Edition: Authors: Graphics: Layout:

551141 09/2011 Renate Aheimer, Frank Ebel, Annabella Zimmermann Doris Schwarzenberger 09/2011, Frank Ebel

© Festo Didactic GmbH & Co. KG, 73770 Denkendorf, Germany, 2011 Internet: www.festo-didactic.com E-mail: [email protected] The copying, distribution and utilization of this document as well as the communication of its contents to others without expressed authorization is prohibited. Offenders will be held liable for the payment of damages. All rights reserved, in particular the right to carry out patent, utility model or ornamental design registration.

Référence : Version : Auteurs : Graphisme : Mise en page :

551146 09/2011 Renate Aheimer, Frank Ebel, Annabella Zimmermann Doris Schwarzenberger 01/2012, Susanne Durz, Frank Ebel

© Festo Didactic GmbH & Co. KG, 73770 Denkendorf, Allemand, 2013 Internet : www.festo-didactic.com E-mail : [email protected] L'acheteur obtient un droit d'utilisation simple, non exclusif, non limité dans le temps et restreint géographiquement au site /siège de l'acheteur comme suit. L'acheteur est autorisé à utiliser les contenus de l'ouvrage pour la formation continue du personnel du site et à utiliser aussi des éléments du contenu pour la réalisation de son propre matériel de formation continue du personnel de son site, à condition d'en mentionner la source, et à les dupliquer pour la formation continue sur le site. Pour les écoles/universités et centres de formation, ce droit d'utilisation englobe l'utilisation durant les cours par les élèves, stagiaires et étudiants du site. En est exlcu dans tous les cas le droit de publication ainsi que de chargement et d'utilisation sur intranet ou Internet ou sur plateformes LMS et bases de données telles que Moodle qui permettent à un grand nombre d'utilisateurs d'y accéder en dehors du site de l'acheteur. Tous les autres droits de transmission, de reproduction, de duplication, d'édition, de traduction, de microfilmage ainsi que le transfert, le stockage et le traitement intégral ou partiel sur des systèmes électroniques présupposent l'accord préalable de Festo Didactic GmbH & Co. KG.

Nota Les termes enseignant, étudiant, etc. employés dans le présent document désignent aussi, bien entendu, les enseignantes, étudiantes, etc. L'emploi d'un seul genre ne saurait constituer une discrimination sexuelle, mais a simplement pour but de faciliter la lecture et la compréhension des formulations.

Table of contents Use for intended purpose __________________________________________________________________ V Preface ______________________________________________________________________________ VI Introduction ____________________________________________________________________________ VIII Work instructions and safety precautions _____________________________________________________ IX Training package for hydraulics (TP 500) _____________________________________________________ XI Learning objectives, hydraulics, basic level (TP 501) ____________________________________________ XII Allocation of learning objectives to exercises__________________________________________________ XIV Equipment set _________________________________________________________________________ XVII Allocation of components to exercises _______________________________________________________ XIX Notes for the teacher/trainer_______________________________________________________________ XX Structure of the exercises _________________________________________________________________ XXI Component designations _________________________________________________________________ XXII CD-ROM contents _______________________________________________________________________ XXII

Exercises and solutions Exercise 1: Exercise 2: Exercise 3: Exercise 4: Exercise 5: Exercise 6: Exercise 7: Exercise 8: Exercise 9: Exercise 10: Exercise 11: Exercise 12: Exercise 13: Exercise 14: Exercise 15: Exercise 16: Exercise 17:

Setting up a hydraulic workstation _________________________________________________3 Commissioning a two-column hydraulic press ______________________________________ 13 Measuring the characteristic pump curve __________________________________________ 21 Measuring the opening characteristics of a pressure-relief valve _______________________ 33 Unloading a paper machine _____________________________________________________ 41 Opening a hardening furnace ____________________________________________________ 51 Opening and closing a boiler door ________________________________________________ 59 Dimensioning an assembly device ________________________________________________ 69 Sorting shipping crates_________________________________________________________ 73 Measuring the characteristic curve of a flow control valve_____________________________ 83 Adjusting stroke speed at a hydraulic lift __________________________________________ 93 Optimising an embossing machine ______________________________________________ 103 Matching retracting and advancing speed ________________________________________ 115 Securing a cylinder against unintentional retraction ________________________________ 123 Correcting misalignment of a conveyor belt _______________________________________ 133 Counter-pressure for closing a bulkhead door _____________________________________ 139 Loading and unloading buckets _________________________________________________ 145

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III

Table des matières Usage normal ____________________________________________________________________________ V Avant-propos ____________________________________________________________________________ VI Introduction ____________________________________________________________________________ VIII Instructions et consignes de sécurité ________________________________________________________ IX Ensemble de formation Hydraulique (TP 500) _________________________________________________ XI Objectifs pédagogiques Hydraulique, Initiation (TP 501) ________________________________________ XII Correspondance entre objectifs pédagogiques et travaux pratiques _______________________________ XIV Jeu d'équipement _______________________________________________________________________ XVII Correspondance entre composants et travaux pratiques ________________________________________ XIX Notes à l'intention de l'enseignant ou du formateur ____________________________________________ XX Structure des travaux pratiques ____________________________________________________________ XXI Désignation des composants _____________________________________________________________ XXII Contenu du CD-ROM ____________________________________________________________________ XXII

Travaux pratiques et corrigés TP 1 : TP 2 : TP 3 : TP 4 : TP 5 : TP 6 : TP 7 : TP 8 : TP 9 : TP 10 : TP 11 : TP 12 : TP 13 : TP 14 : TP 15 : TP 16 : TP 17 :

Équipement d'un poste de travail hydraulique ___________________________________________3 Mise en service d'une presse hydraulique à deux colonnes _______________________________ 13 Mesure de la caractéristique d'une pompe ____________________________________________ 21 Mesure de la caractéristique d'ouverture d'un limiteur de pression ________________________ 33 Déchargement d'une machine à papier _______________________________________________ 41 Ouverture d’un four de trempe ______________________________________________________ 51 Ouverture et fermeture de la porte d'une chaudière _____________________________________ 59 Calcul d'un dispositif de montage____________________________________________________ 69 Tri de caisses de transport _________________________________________________________ 73 Mesure de la caractéristique d'un régulateur de débit ___________________________________ 83 Réglage de la vitesse de montée/descente d'un pont élévateur ___________________________ 93 Optimisation d'une estampeuse ____________________________________________________ 103 Équilibrage des vitesses de sortie et de rentrée _______________________________________ 115 Protection contre la rentrée intempestive ____________________________________________ 123 Correction de la dérive d'un convoyeur ______________________________________________ 133 Contre-pression à la fermeture d'une porte à guillotine _________________________________ 139 Chargement et déchargement de bennes _____________________________________________ 147

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III

Table of contents

Exercises and worksheets Exercise 1: Exercise 2: Exercise 3: Exercise 4: Exercise 5: Exercise 6: Exercise 7: Exercise 8: Exercise 9: Exercise 10: Exercise 11: Exercise 12: Exercise 13: Exercise 14: Exercise 15: Exercise 16: Exercise 17:

IV

Setting up a hydraulic workstation _________________________________________________3 Commissioning a two-column hydraulic press ______________________________________ 13 Measuring the characteristic pump curve __________________________________________ 21 Measuring the opening characteristics of a pressure-relief valve _______________________ 33 Unloading a paper machine _____________________________________________________ 41 Opening a hardening furnace ____________________________________________________ 51 Opening and closing a boiler door ________________________________________________ 59 Dimensioning an assembly device ________________________________________________ 69 Sorting shipping crates_________________________________________________________ 73 Measuring the characteristic curve of a flow control valve_____________________________ 83 Adjusting stroke speed at a hydraulic lift __________________________________________ 93 Optimising an embossing machine ______________________________________________ 103 Matching retracting and advancing speed ________________________________________ 115 Securing a cylinder against unintentional retraction ________________________________ 123 Correcting misalignment of a conveyor belt _______________________________________ 133 Counter-pressure for closing a bulkhead door _____________________________________ 139 Loading and unloading buckets _________________________________________________ 145

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Table des matières

Travaux pratiques et fiches de travail TP 1 : TP 2 : TP 3 : TP 4 : TP 5 : TP 6 : TP 7 : TP 8 : TP 9 : TP 10 : TP 11 : TP 12 : TP 13 : TP 14 : TP 15 : TP 16 : TP 17 :

IV

Équipement d'un poste de travail hydraulique ___________________________________________3 Mise en service d'une presse hydraulique à deux colonnes _______________________________ 13 Mesure de la caractéristique d'une pompe ____________________________________________ 21 Mesure de la caractéristique d'ouverture d'un limiteur de pression ________________________ 33 Déchargement d'une machine à papier _______________________________________________ 41 Ouverture d’un four de trempe ______________________________________________________ 51 Ouverture et fermeture de la porte d'une chaudière _____________________________________ 59 Calcul d'un dispositif de montage____________________________________________________ 69 Tri de caisses de transport _________________________________________________________ 73 Mesure de la caractéristique d'un régulateur de débit ___________________________________ 83 Réglage de la vitesse de montée/descente d'un pont élévateur ___________________________ 93 Optimisation d'une estampeuse ____________________________________________________ 103 Équilibrage des vitesses de sortie et de rentrée _______________________________________ 115 Protection contre la rentrée intempestive ____________________________________________ 123 Correction de la dérive d'un convoyeur ______________________________________________ 133 Contre-pression à la fermeture d'une porte à guillotine _________________________________ 139 Chargement et déchargement de bennes _____________________________________________ 147

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Use for intended purpose The training package for basic level hydraulics may only be used: • For its intended purpose in teaching and training applications • When its safety functions are in flawless condition The components included in the training package are designed in accordance with the latest technology, as well as recognised safety rules. However, life and limb of the user and third parties may be endangered, and the components may be impaired, if they are used improperly. The training system from Festo Didactic has been developed and manufactured exclusively for training and vocational education in the fields of automation and technology. The respective training companies and/or trainers must ensure that all trainees observe the safety precautions which are described in this workbook. Festo Didactic hereby excludes any and all liability for damages suffered by trainees, the training company and/or any third parties, which occur during use of the equipment set in situations which serve any purpose other than training and/or vocational education, unless such damages have been caused by Festo Didactic due to malicious intent or gross negligence.

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V

Usage normal L'ensemble de formation « Hydraulique, Initiation » ne doit s'utiliser que :  pour l'usage auquel il est destiné, c'est-à-dire dans le cadre de l'enseignement et de la formation, et  en parfait état sur le plan de la sécurité. Les composants de l'ensemble sont construits conformément à l’état de l’art et aux règles techniques reconnues en matière de sécurité. Leur utilisation peut néanmoins mettre en danger la vie et la santé de l’utilisateur ou de tiers ainsi qu'affecter l'intégrité des composants eux-mêmes. Le système de formation de Festo Didactic est exclusivement destiné à la formation initiale et continue dans le domaine de l’automatisation et de la technique. Il incombe à l’établissement de formation et/ou aux formateurs de faire respecter par les étudiants les consignes de sécurité décrites dans le présent manuel de travaux pratiques. Festo Didactic décline par conséquent toute responsabilité pour les dommages causés aux étudiants, à l’établissement de formation et/ou à des tiers du fait de l'utilisation de ce jeu d’équipement en dehors du contexte d’une pure formation, à moins que ces dommages ne soient imputables à une faute intentionnelle ou à une négligence grossière de Festo Didactic.

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V

Preface Festo Didactic’s learning system for automation and technology is geared towards various educational backgrounds and vocational requirements. Correspondingly, the training system is broken down as follows: • Technology oriented training packages • Mechatronics and factory automation • Process automation and control technology • Mobile robotics • Hybrid learning factories The training system for automation and technology is continuously updated and expanded in accordance with developments in the field of education, as well as actual professional practice. The technology packages deal with various technologies including pneumatics, electro-pneumatics, hydraulics, electro-hydraulics, proportional hydraulics, programmable logic controllers, sensor technology, electrical engineering, electronics and electric drives.

The modular design of the training system allows for applications which go above and beyond the limitations of the individual training packages. For example, PLC actuation of pneumatic, hydraulic and electric drives is possible.

VI

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Avant-propos Le système de formation « Automatisation et Technique » de Festo Didactic part de différents niveaux d’accès à la formation et objectifs professionnels. C’est dans cette optique qu'est structuré le système de formation :  ensembles de formation axés sur les technologies ;  mécatronique et automatisation d'usine ;  automatisation de process et technique de régulation ;  robotique mobile ;  usines-écoles hybrides. Le système de formation « Automatisation et Technique » fait régulièrement l’objet de mises à jour et extensions parallèlement aux évolutions enregistrées dans le domaine de la formation et des pratiques professionnelles. Les ensembles de formation technologique se penchent sur les technologies suivantes : pneumatique, électropneumatique, hydraulique, électrohydraulique, hydraulique proportionnelle, automates programmables, capteurs, électricité et actionneurs électriques.

La structure modulaire du système de formation permet de réaliser des applications allant au-delà des limites des différents ensembles. Par exemple, il est possible de commander par API des actionneurs pneumatiques, hydrauliques et/ou électriques.

VI

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All training packages are comprised of the following elements: • Hardware • Media • Seminars Hardware Hardware included in the training packages consists of industrial components and systems that are specially designed for training purposes. The selection and design of the components encompassed by the training packages are especially well matched to the projects included in the accompanying media. Media The media provided for the individual groups of topics are allocated to the teachware and software categories. The practically oriented teachware includes: • Technical books and textbooks (standard works for imparting basic knowledge) • Workbooks (practical exercises with supplementary instructions and sample solutions) • Lexicons, manuals and technical books (which provide technical information on groups of topics for further exploration) • Transparency sets and videos (for easy-to-follow, dynamic instruction) • Posters (for clear-cut representation of facts) From the software category, programmes are made available for the following applications: • Digital training programmes (didactically and medially prepared learning content) • Simulation software • Visualisation software • Software for measurement data acquisition • Project engineering and design engineering software • Programming software for programmable logic controllers The teaching and learning media are available in several languages. They are intended for use in classroom instruction, but are also suitable for self-study. Seminars Comprehensive seminar offerings covering the contents of the training packages round out the programme for training and vocational education.

Do you have suggestions or criticism regarding this manual? If so, send us an e-mail at [email protected]. The authors and Festo Didactic look forward to your feedback.

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VII

Tous les ensembles de formation se composent des éléments suivants :  matériel ;  supports ;  séminaires. Matériel Le matériel des ensembles de formation est constitué de composants industriels et systèmes adaptés à une approche didactique. Le choix et l'exécution des composants faisant partie des ensembles de formation sont spécialement adaptés aux projets des supports d'accompagnement. Supports Les supports dédiés aux différents domaines de spécialité sont de deux types : didactiques et logiciels. Les supports didactiques, axés sur la pratique, comprennent :  manuels de fond et de cours (ouvrages standard de dispense de connaissances fondamentales) ;  manuels de travaux pratiques (avec explications complémentaires et corrigés types) ;  lexiques, manuels, ouvrages spécialisés (donnant des informations plus détaillées sur des thèmes à approfondir) ;  jeux de transparents et vidéos (permettant d'illustrer et de rendre plus vivant l'enseignement) ;  posters (pour la visualisation de sujets plus complexes). Dans le domaine du logiciel, des programmes sont disponibles pour les applications suivantes :  didacticiels (présentation pédagogique et multimédia de contenus de formation) ;  logiciels de simulation ;  logiciels de visualisation ;  logiciels de mesure ;  logiciels de conception et de configuration :  logiciels de programmation d'automates programmables industriels. Les supports destinés aux formateurs et aux étudiants sont disponibles en plusieurs langues. Ils sont conçus pour l’enseignement, mais se prêtent aussi à l’autoformation. Séminaires Un large éventail de séminaires consacrés aux contenus des ensembles de formation complète l’offre de formation initiale et continue.

Vous avez des suggestions ou des critiques à propos de ce manuel ? Envoyez en courrier électronique à : [email protected] Les auteurs et Festo Didactic se feront un plaisir de tenir compte de vos remarques.

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VII

Introduction This workbook is part of the training system for automation technology from Festo Didactic GmbH & Co. KG. The system provides a solid basis for practice oriented training and vocational education. Training packages TP 501 and TP 502 include strictly hydraulic controllers only. The TP 501 basic level is suitable for fundamental training in the field of hydraulic control technology. Knowledge regarding the fundamentals of hydraulics, as well as the function and use of hydraulic components, is imparted. Simple hydraulic controllers can be set up with the equipment set. The TP 502 advanced level is targeted at vocational training in the field of hydraulic control technology. More advanced hydraulic circuits can be set up with this equipment set. This workbook imparts knowledge regarding the physical relationships which prevail in the field of hydraulics, and its most important basic circuits. Topics covered by the exercises include: • Recording the characteristic curves of individual components • Comparing usage of various components • Setting up various basic circuits • Applying basic hydraulic equations Technical prerequisites for setting up the controllers include: • A Learnline or Learntop-S workstation equipped with a Festo Didactic slotted profile plate. The slotted profile plate has 14 parallel T-slots at 50 mm intervals. • A hydraulic power unit (operating voltage: 230 V, 50 Hz, operating pressure: 6 MPa (60 bar), volumetric flow rate: 2 l/min.) • A power pack with short-circuit protection (input: 230 V, 50 Hz, output: 24 V, max. 5 A) for supplying power to the flow sensor • Laboratory safety cables You will only need components included in equipment set TP 501 in order to complete the 17 exercises. The theoretical fundamentals for understanding these exercises are included in the textbook: • Hydraulics, basic level Data sheets for the individual components are also available (cylinders, valves etc.).

VIII

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Introduction Le présent manuel de travaux pratiques fait partie du système de formation « Automatisation et Technique » de Festo Didactic GmbH & Co. KG. Ce système constitue une solide base de formation initiale et continue axée sur la pratique. Les ensembles de formation TP 501 et TP 502 contiennent exclusivement des commandes hydrauliques. Le niveau « Initiation » TP 501 convient à la formation de base en commande hydraulique. Il dispense des connaissances sur les bases physiques de l'hydraulique ainsi que sur le fonctionnement et l’utilisation d’équipements hydrauliques. Le jeu d’équipement permet de réaliser des commandes hydrauliques simples. Le niveau « Perfectionnement » TP 502 est axé sur l’approfondissement des connaissances en commande hydraulique. Ce jeu d’équipement permet de réaliser des montages hydrauliques avancés. Le présent manuel de travaux pratiques vous fait connaître les principes physiques en jeu et les principaux circuits de base de l'hydraulique. Les travaux pratiques ont pour thèmes :  le relevé des caractéristiques de divers composants ;  la comparaison de l'utilisation de divers composants ;  la réalisation de divers circuits de base ;  l'application des équations de base de l'hydraulique. La configuration technique requise pour réaliser les commandes est la suivante :  un poste de travail Learnline ou Learntop-S équipé d'une plaque profilée Festo Didactic ; la plaque profilée comporte 14 rainures en T parallèles espacées de 50 mm ;  un groupe hydraulique (tension de service de 230 V, 50 Hz, pression de service de 6 MPa (60 bar), débit de 2 l/min) ;  un bloc d'alimentation électrique protégé contre les courts-circuits (entrée : 230 V, 50 Hz, sortie : 24 V, 5 A maximum) pour l'alimentation du capteur de débit ;  des câbles de laboratoire sécurisés. Pour réaliser les 17 travaux pratiques, il vous suffit des composants appartenant au jeu d'équipement TP 501. Les bases théoriques nécessaires à la compréhension de ces travaux pratiques sont dispensées dans le manuel de cours  Hydraulique, Initiation Des fiches techniques des différents composants (vérins, vannes, etc.) sont en outre disponibles.

VIII

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Work and safety instructions

General • Trainees should only work with the circuits under the supervision of a trainer. • Operate electrical devices (e.g. power supply units, compressors, hydraulic power units) only in laboratories that are equipped with a Residual Current Device (RCD). • Observe specifications included in the technical data for the individual components, and in particular all safety instructions! • Faults which may impair safety must not be generated in the training environment and must be eliminated immediately. • Wear your personal protective equipment (safety goggles, safety shoes) if you are working on the circuits. Mechanical setup • Only reach into the setup when it is at a complete standstill. • Mount all of the components securely onto the slotted profile plate. • Limit switches may not be actuated frontally. • Danger of injury during troubleshooting! Use a tool to actuate the limit switches, for example a screwdriver. • Set all components up so that activation of switches and disconnectors is not made difficult. • Adhere to the instructions regarding positioning of the components. • Always set up cylinders together with the appropriate cover. Electrical specifications • Only use extra low voltages: max. 24 V DC. • Electrical connections may only be established and interrupted in the absence of voltage! • Only use connecting cables with safety plugs for electrical connections. • Pull the plug only when disconnecting connector cables – never pull the cable. Hydraulics • Limit system pressure to 6 MPa (60 bar). Maximum permissible pressure for all devices included in the training package is 12 MPa (120 bar). • Danger of injury from oil temperatures > 50 ° C! Hydraulic oil with a temperature > 50 ° C can cause burns or scalding. • Danger of injury when switching on the hydraulic power unit! Cylinders may advance and retract automatically. • All valves, devices and hose lines are equipped with self-sealing quick-connect couplings.

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IX

Instructions et consignes de sécurité

Généralités  Les étudiants ne doivent travailler sur les montages que sous la surveillance d’une formatrice ou d’un formateur.  Respectez les indications données dans les fiches techniques des différents composants, en particulier toutes les consignes de sécurité !  Les défauts susceptibles d’affecter la sécurité ne doivent pas être générés en cours et doivent être immédiatement éliminés. Partie mécanique  Ne mettez les doigts dans le montage que quand il est arrêté.  Montez solidement tous les composants sur la plaque profilée.  Les capteurs de fin de course ne doivent jamais être actionnés de face.  Risque de blessure au dépannage ! Utilisez un outil, par exemple un tournevis, pour actionner les capteurs de fin de course.  Installez les composants de telle sorte qu'ils ne gênent pas l'actionnement d'interrupteurs ni de dispositifs de sectionnement de l'alimentation.  Conformez-vous aux instructions concernant l'implantation des composants.  Montez toujours les vérins avec leur capot de protection. Partie électrique  N’utilisez que des très basses tensions de 24 V DC maximum.  N’effectuez les branchements et débranchements électriques qu’en l’absence de tension !  N’utilisez que des câbles dotés de connecteurs de sécurité pour réaliser les connexions électriques.  Pour débrancher les câbles de liaison, tirez sur les connecteurs, pas sur les câbles. Partie hydraulique  Limitez la pression du système à 6 MPa (60 bar). La pression maximale admissible pour tous les appareils de l'ensemble de formation est de 12 MPa (120 bar).  Risque de blessure à la mise en marche du groupe hydraulique ! Des vérins peuvent se mettre en mouvement intempestivement.  Tous les distributeurs, appareils, tuyaux sont munis de raccords auto-obturants.

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IX

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Connecting hose lines – Never connect or disconnect hose lines when the hydraulic power unit is running, or while under pressure! Couplings must be connected in the unpressurised state. – Set the coupling socket squarely onto the coupling nipple! The coupling socket and the coupling nipple must not be fitted askew. Setting up hydraulic circuits – The hydraulic power unit and the electrical power pack must be switched off when assembling the circuit. – Before commissioning, make sure that all tank lines have been connected and that all couplings have been securely fitted. Commissioning – Cylinders may only be commissioned with their covers in place. – Switch on the electrical power pack first, and then the hydraulic power unit. Dismantling hydraulic circuits – Assure that pressure has been relived before dismantling the circuit. – Switch off the hydraulic power unit first, and then the electrical power pack. If connections are decoupled while under pressure, pressure is trapped in the device by the non-return valve in the coupling. This pressure can be vented with the pressure relief unit.

Mounting technology The mounting boards for the components are equipped with mounting variant A, B or C: • Variant A, snap-in system Lightweight components that are not load-bearing (e.g. directional control valves and sensors). Simply clip the components into the slots on the slotted profile plate. Release the components by turning the blue lever. • Variant B, bolt system Components with medium load capacity (e.g. hydraulic or pneumatic cylinder). These components are clamped onto the profile plate using T-head bolts. The blue, knurled nut is used for clamping and loosening. • Variant C, screw system For components with high load capacity and components which are seldom removed from the profile plate (for example on-off valve with filter-regulator). The devices are secured with socket head screws and T-head bolts. Required accessories A digital multimeter is required in order to evaluate exercises which make use of the flow sensor. The output voltage of the flow sensor is measured with the multimeter. You will need a stopwatch in order to measure hydraulic cylinder retracting and advancing times.

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Accouplement des tuyaux – Ne jamais accoupler ou désaccoupler des tuyaux lorsque le groupe hydraulique est en marche ou que les tuyauteries sont sous pression ! Les accouplements/désaccouplements doivent s'effectuer hors pression. – Poser le coupleur femelle parfaitement aligné sur le coupleur mâle ! Évitez impérativement tout désaxage des coupleurs mâles et femelles. Réalisation du montage hydraulique – Pendant la réalisation du montage, le groupe hydraulique doit être à l'arrêt, et le bloc d'alimentation hors tension. – Avant la mise en service, vérifiez que vous avez bien raccordé toutes les conduites du réservoir et que les coupleurs sont correctement connectés. Mise en service – Ne mettez jamais le vérin en service sans son capot de protection. – Commencez par mettre le bloc d'alimentation électrique en marche, puis le groupe hydraulique. Démantèlement du montage hydraulique – Vérifiez, avant le démantèlement, que le montage est hors pression. – Arrêtez le groupe hydraulique avant de mettre le bloc d'alimentation hors tension. Si un raccord est désaccouplé sous pression, le clapet anti-retour du coupleur retient la pression dans l'appareil. Cette pression peut être annulée à l'aide de l'unité de décharge de pression.

Fixation Les plaques-supports des appareils sont dotées de la variante de fixation A, B ou C :  Variante A, système à encliquetage Appareils légers ne supportant pas de charge (tels que distributeurs et capteurs). Enclipsez simplement les appareils dans la rainure de la plaque profilée. Désolidarisation des appareils par actionnement du levier bleu.  Variante B, système à rotation Équipements pouvant supporter des charges moyennes (p. ex. vérins pneumatiques). Ces équipements se fixent sur la plaque profilée par vis à tête rectangulaire. La fixation ou désolidarisation s’effectue par l’intermédiaire de l’écrou-poignée.  Variante C, système à vissage Pour équipements supportant de lourdes charges ou rarement désolidarisés de la plaque profilée (p. ex. distributeur de mise en circuit avec filtre-manodétendeur. Les éléments se fixent par vis à tête cylindrique et écrou en T. Accessoires requis Le dépouillement des travaux pratiques réalisés avec le capteur de débit nécessite un multimètre numérique. Le multimètre sert à mesurer la tension de sortie du capteur. La mesure des temps de sortie et de rentrée de la tige du vérin hydraulique nécessite un chronomètre.

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Training package for hydraulics (TP 500) The TP 500 training package consists of a multitude of individual training materials and seminars. The subject matter of this package is strictly hydraulic controllers. Individual components from training package TP 500 may also be included in other packages. Important TP 500 components • Permanent workstation with Festo Didactic slotted profile plate • Equipment sets or individual components (e.g. cylinders, valves and pressure gauges) • Complete laboratory setups Media The teachware for the TP 500 training package consists of a textbook and a workbook. The textbook imparts basic physical and technical knowledge regarding hydraulics. The workbook includes exercise sheets for each exercise, the solutions to each individual worksheet and a CD-ROM. A set of ready-to-use exercise sheets and worksheets is included in each workbook for all of the exercises. Data sheets for the hardware components are made available along with the equipment set. Media Textbook

Hydraulics, basic level

Workbook

Hydraulics, basic level (TP 501) Hydraulics, advanced level (TP 502)

Set of transparencies

Fundamentals of hydraulics

Simulation programme

FluidSIM® Hydraulic

Digital training programme

WBT hydraulics

Overview of media for the TP 500 training package

Available software for use in combination with training package TP 500 includes FluidSIM® H and the Hydraulics digital training programme. FluidSIM® H supports preparation of the lessons. Hydraulic controllers can be set up and simulated. The Hydraulics digital training programme imparts knowledge regarding the fundamentals of hydraulic controllers. With the help of examples based on actual industrial practice, the learner works through the basic principles of hydraulics and becomes familiar with components used in hydraulic systems. The media are offered in several languages. You will find further training materials in our catalogues and on the Internet.

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XI

Ensemble de formation Hydraulique (TP 500) L’ensemble de formation TP 500 se compose d’une multitude de moyens de formation ainsi que de séminaires. Cet ensemble a exclusivement pour objet les commandes hydrauliques. Certains composants de l'ensemble de formation TP 500 peuvent également faire partie d’autres ensembles. Composants importants du TP 500  Poste de travail bien stable avec plaque profilée Festo Didactic  Jeux d'équipement ou composants discrets (tels que vérins, distributeurs, manomètres, etc.)  Équipements complets de laboratoire Supports Les supports associés à l'ensemble de formation TP 500 comprennent un manuel de cours et un manuel de travaux pratiques. Le manuel de cours dispense les bases physiques et techniques de l'hydraulique. Le manuel de travaux pratiques comporte les fiches de chacun des TP, le corrigé de chaque fiche de travail et un CD-ROM. Un jeu de fiches de travaux pratiques et fiches de travail prêtes à utiliser est fourni avec chaque manuel de travaux pratiques. Des fiches techniques des composants matériels sont fournies avec le jeux d'équipement. Supports Manuel de cours

Hydraulique, Initiation

Manuel de travaux pratiques

Hydraulique, Initiation (TP 501) Hydraulique, Perfectionnement (TP 502)

Collection de transparents

Bases de l'hydraulique

Programme de simulation

FluidSIM® Hydraulique

Didacticiel

WBT Hydraulique

Aperçu des supports associés à l'ensemble de formation TP 500

Les logiciels disponibles pour l'ensemble de formation TP 500 sont FluidSIM® H et le didacticiel Hydraulique. FluidSIM® H aide à la préparation de l'enseignement. Il permet de créer et de simuler des commandes hydrauliques. Le didacticiel Hydraulique dispense les bases des commandes hydrauliques. Des exemples tirés de la pratique industrielle permettent à l'étudiant d'assimiler les bases de l'hydraulique et de faire connaissance avec les composants d'installations hydrauliques. Les supports sont proposés en plusieurs langues. Vous trouverez d’autres moyens de formation dans nos catalogues et sur Internet.

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XI

Learning objectives, hydraulics, basic level (TP 501)

• • • • • • • • • • • • • • • • •

• • • • • • • • • • • • • •

XII

Components Become familiar with the setup and function of a hydraulic pump. Become familiar with the most important characteristics of a hydraulic pump. Be able to explain how pressure occurs in hydraulic controllers. Become familiar with the relationship between pump delivery rate and operating pressure. Become familiar with the various types and possible uses of pressure-relief valves. Become familiar with the setup and function of a pressure-relief valve. Become familiar with the setup and function of a single-acting cylinder. Become familiar with the setup and function of a double-acting cylinder. Become familiar with the setup and function of a 2/2-way valve. Become familiar with the setup and function of a 3/2-way valve. Become familiar with the setup and function of a 4/2-way valve. Become familiar with the setup and function of 4/3-way valves. Be able to evaluate the influences of the various mid-position variants of 4/3-way valves. Become familiar with the setup and function of a non-return valve. Become familiar with the setup and function of a one-way flow control valve. Become familiar with the setup and function of a piloted non-return valve. Become familiar with the setup and function of a flow control valve.

Circuits Be able to safely commission hydraulic controllers. Be able to control a single-acting cylinder. Be able to explain the differences between supply and exhaust flow control. Be able to compare circuits with flow control valves in the inlet and the outlet. Be able to use a flow control valve to adjust the speed of a drive. Be able to name various applications for flow control valves. Be able to explain the difference between flow control valves and one-way flow control valves used in the application. Become familiar with the setup and mode of operation of a bypass circuit. Be able to explain the influence of the piston’s surface area on pressure, force and travel time. Be able to make proper use of piloted non-return valves. Become familiar with hydraulic restraint of a double-acting cylinder. Be able to compare circuits with and without counter pressure. Be able to explain the differences between counter-pressure circuits located between the one-way flow control valve and the pressure-relief valve. Be able to operate double-acting cylinders with changing loads.

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Objectifs pédagogiques Hydraulique, Initiation (TP 501)

                

            

XII

Composants Connaître la structure et le mode fonctionnement d'une pompe hydraulique. Connaître les principales grandeurs caractéristiques d'une pompe hydraulique. Savoir expliquer comment se crée la pression dans les commandes hydrauliques. Connaître la relation entre débit de la pompe et pression de service. Connaître les types de limiteur de pression et leurs possibilités d'utilisation. Connaître la structure et le mode de fonctionnement d'un limiteur de pression. Connaître la structure et le mode de fonctionnement d'un vérin à simple effet. Connaître la structure et le mode de fonctionnement d'un vérin à double effet. Connaître la structure et le mode de fonctionnement d’un distributeur 2/2. Connaître la structure et le mode de fonctionnement d’un distributeur 3/2. Connaître la structure et le mode de fonctionnement d’un distributeur 4/2. Connaître la structure et le mode de fonctionnement de distributeurs 4/3. Savoir évaluer l'impact des différents types de centre de distributeurs 4/3. Connaître la structure et le mode de fonctionnement d'un clapet anti-retour. Connaître la structure et le mode de fonctionnement d'un limiteur de débit unidirectionnel. Connaître la structure et le mode de fonctionnement d'un clapet anti-retour déverrouillable. Connaître la structure et le mode de fonctionnement d’un régulateur de débit.

Circuits Savoir mettre des commandes hydrauliques en service en toute sécurité. Savoir piloter un vérin à simple effet. Savoir expliquer les différences entre réduction du débit d'alimentation et réduction du débit de retour. Savoir comparer des montages à régulateur du débit d'alimentation et à régulateur du débit de retour. Savoir utiliser un régulateur de débit pour régler la vitesse d'un actionneur. Savoir citer des applications de contrôleurs de débit. Savoir expliquer à partir d'une application la différence entre régulateur de débit et limiteur de débit unidirectionnel. Connaître la structure et le mode de fonctionnement d'un circuit de recirculation. Savoir expliquer l'impact des surfaces du piston sur les pressions, les vitesses et les temps de déplacement. Savoir utiliser comme il faut des clapets anti-retour pilotés. Connaître l'équilibrage hydraulique d'un vérin à double effet. Savoir comparer des circuits avec et sans contre-pression. Savoir utiliser des vérins à double effet sous alternances de charge..

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• • • • • • • •

Measurements and calculations Learn to record and interpret the characteristic curve of a hydraulic pump. Learn to measure the volumetric flow rate in hydraulic controllers. Learn to record the characteristic curve of a pressure-relief valve. Learn to record the characteristic curve of a flow control valve. Learn to ascertain times, pressures and forces during the advancing and retracting strokes of a singleacting cylinder. Learn to ascertain times, pressures and forces during the advancing and retracting strokes of a doubleacting cylinder. Learn to calculate piston advancing times. Learn to calculate the balance of activities when using 4/3-way valves with different mid-positions.

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XIII

       

Mesures et calculs Savoir relever et interpréter la caractéristique d'une pompe hydraulique. Savoir mesurer le débit d'une commande hydraulique. Savoir relever la caractéristique d'un limiteur de pression. Savoir relever la caractéristique d'un régulateur de débit. Savoir déterminer les temps, les pressions et les forces à la sortie et à la rentrée de la tige d'un vérin à simple effet. Savoir déterminer les temps, les pressions et les forces à la sortie et à la rentrée de la tige d'un vérin à double effet. Savoir calculer les temps de sortie de la tige de pistons. Savoir calculer le bilan de puissance lors de l'utilisation de distributeurs 4/3 à différents types de centre.

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XIII

Allocation of learning objectives to exercises Exercise

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

Learning objectives Become familiar with the setup and function of a hydraulic pump.

•

Become familiar with the most important characteristics of a hydraulic pump.

•

Be able to explain how pressure occurs in hydraulic controllers.

•

Become familiar with the various types and possible uses of pressure-relief valves. Be able to safely commission hydraulic controllers. Learn to record and interpret the characteristic curve of a hydraulic pump. Learn to measure the volumetric flow rate in hydraulic controllers. Become familiar with the relationship between pump delivery rate and operating pressure. Become familiar with the setup and function of a pressure-relief valve. Learn to record the characteristic curve of a pressure-relief valve.

• • • • • • •

Become familiar with the setup and function of a single-acting cylinder.

•

Become familiar with the setup and function of a 2/2-way valve.

•

Become familiar with the setup and function of a non-return valve. Be able to control a single-acting cylinder. Become familiar with the setup and function of a 3/2-way valve.

• • •

Learn to ascertain times, pressures and forces during the advancing and retracting strokes of a single-acting cylinder.

XIV

•

Become familiar with the setup and function of a double-acting cylinder.

•

Become familiar with the setup and function of a 4/2-way valve.

•

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Correspondance entre objectifs pédagogiques et travaux pratiques TP

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

Objectif Connaître la structure et le mode fonctionnement d'une pompe hydraulique.

•

Connaître les principales grandeurs caractéristiques d'une pompe hydraulique.

•

Savoir expliquer comment se crée la pression dans les commandes hydrauliques.

•

Connaître les types de limiteur de pression et leurs possibilités d'utilisation. Savoir mettre des commandes hydrauliques en service en toute sécurité. Savoir relever et interpréter la caractéristique d'une pompe hydraulique. Savoir mesurer le débit d'une commande hydraulique. Connaître la relation entre débit de la pompe et pression de service. Connaître la structure et le mode de fonctionnement d’un régulateur de débit. Savoir relever la caractéristique d'un limiteur de pression.

• • • • • • •

Connaître la structure et le mode de fonctionnement d'un vérin à simple effet.

•

Connaître la structure et le mode de fonctionnement d’un distributeur 2/2.

•

Connaître la structure et le mode de fonctionnement d'un clapet anti-retour. Savoir piloter un vérin à simple effet. Connaître la structure et le mode de fonctionnement d’un distributeur 3/2.

• • •

Savoir déterminer les temps, les pressions et les forces à la sortie et à la rentrée de la tige d'un vérin à simple effet.

XIV

•

Connaître la structure et le mode de fonctionnement d'un vérin à double effet.

•

Connaître la structure et le mode de fonctionnement d’un distributeur 4/2.

•

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Exercise

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

Learning objectives Learn to calculate times, pressures and forces during the advancing and retracting strokes of a double-acting cylinder.

•

Be able to control a double-acting cylinder.

•

Be able to calculate the forces of a doubleacting cylinder. Learn to calculate piston advancing times. Be able to explain various applications for flow control valves. Become familiar with the setup and function of a one-way flow control valve. Be able to explain the differences between supply and exhaust flow control. Become familiar with the setup and function of a flow control valve. Learn to record the characteristic curve of a flow control valve.

• • • • • • •

Become familiar with the setup and function of 4/3-way valves.

•

Be able to evaluate the influences of various mid-position variants.

•

Be able to use a flow control valve to adjust the speed of a drive. Be able to compare circuits with flow control valves in the inlet and the outlet.

• •

Be able to explain the difference between flow control valves and one-way flow control valves used in the application. Become familiar with the setup and mode of operation of a bypass circuit. Be able to explain the influence of the piston’s surface area on pressure, force and travel time.

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•

• •

XV

TP

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

Objectif Savoir déterminer les temps, les pressions et les forces à la sortie et à la rentrée de la tige d'un vérin à double effet.

•

Savoir piloter un vérin à simple effet.

•

Calcul des forces d'un vérin à double effet.

•

Savoir calculer les temps de sortie de la tige de pistons.

•

Savoir citer des applications de contrôleurs de débit.

•

Connaître la structure et le mode de fonctionnement d'un limiteur de débit unidirectionnel.

•

Savoir expliquer les différences entre réduction du débit d'alimentation et réduction du débit de retour. Connaître la structure et le mode de fonctionnement d’un régulateur de débit. Savoir relever la caractéristique d'un régulateur de débit.

•

• •

Connaître la structure et le mode de fonctionnement de distributeurs 4/3.

•

Savoir évaluer l'influence des différents types de centre de distributeurs 4/3.

•

Savoir utiliser un régulateur de débit pour régler la vitesse d'un actionneur.

•

Savoir comparer des circuits à régulateur du débit d'alimentation et à régulateur du débit de retour.

•

Savoir expliquer à partir d'une application la différence entre régulateur de débit et limiteur de débit unidirectionnel. Connaître la structure et le mode de fonctionnement d'un circuit de recirculation.

•

•

Savoir expliquer l'impact des surfaces du piston sur les pressions, les vitesses et les temps de déplacement.

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•

XV

Exercise

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

Learning objectives Become familiar with the setup and function of a piloted non-return valve.

•

Be able to use a piloted non-return valve in a controller.

•

•

Learn to calculate the balance of activities when using 4/3-way valves with different midpositions.

•

Become familiar with hydraulic restraint of a double-acting cylinder.

•

Be able to compare circuits with and without counter pressure.

•

Be able to explain the differences between counter-pressure circuits located between the one-way flow control valve and the pressurerelief valve. Be able to operate double-acting cylinders with changing loads.

XVI

•

•

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TP

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

Objectif Connaître la structure et le mode de fonctionnement d'un clapet anti-retour déverrouillable. Savoir utiliser un clapet anti-retour déverrouillable dans une commande.

•

•

•

Savoir calculer le bilan de puissance lors de l'utilisation de distributeurs 4/3 à différents types de centre. Connaître l'équilibrage hydraulique d'un vérin à double effet.

•

Savoir comparer des circuits avec et sans contre-pression.

•

Savoir utiliser des vérins à double effet sous alternances de charge..

XVI

•

•

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Equipment set The hydraulic equipment set (TP 501) has been put together for basic training in the field of hydraulic control technology. It includes all of the components which are necessary for mastering the specified learning objectives, and can be supplemented with any other equipment sets.

Equipment set for hydraulics, basic level (TP 501), order no. 573035 Designation

Order number

Quantity

2-way flow control valve

544338

1

4/2-way hand lever valve with spring return

544342

1

4/3-way hand lever valve, relieving mid-position (AB > T), detenting

544344

1

4/3-way hand lever valve, mid-position closed, detenting

544343

1

On-off valve

152844

1

Differential cylinder 16/10/200 with cover

572746

1

One-way flow control valve

152843

1

Pressure-relief valve

544335

1

Pressure gauge

152841

3

Flow sensor

567191

1

9 kg weight for differential cylinder

152972

1

Hydraulic motor

152858

1

Non-return valve, opening pressure: 0.6 MPa (6 bar)

548618

1

Non-return valve, piloted

544339

1

T-distributor

152847

1

4-way manifold plate with pressure gauge

159395

2

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XVII

Jeu d'équipement Le jeu d'équipement Hydraulique, Initiation (TP 501) est configuré pour la formation de base à la commande hydraulique. Il comprend tous les composants nécessaires à l'acquisition des compétences définies par les objectifs pédagogiques fixés et peut être complété à loisir par d’autres jeux.

Jeu d'équipement Hydraulique, Initiation (TP 501), référence 573035 Dénomination

Référence

Quantité

Régulateur de débit à 2 voies

544338

1

Distributeur 4/2 à levier manuel et rappel par ressort

544342

1

Distributeur 4/3 à levier manuel, centre en Y (AB > T), à enclenchement

544344

1

Distributeur 4/3 à levier manuel, centre fermé, à enclenchement

544343

1

Robinet d’arrêt

152844

1

Vérin différentiel 16/10/200 avec capot

572746

1

Limiteur de débit unidirectionnel

152843

1

Limiteur de pression

544335

1

Manomètre

152841

3

Capteur de débit

567191

1

Poids de 9 kg pour vérin différentiel

152972

1

Moteur hydraulique

152858

1

Clapet anti-retour avec tuyau, pression d'ouverture de 0,6 MPa (6 bar)

548618

1

Clapet anti-retour déverrouillable

544339

1

Répartiteur en T

152847

1

Quadruple répartiteur à manomètre

159395

2

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XVII

Graphic symbols, equipment set Component

Graphic symbol

Component

2-way flow control valve

Graphic symbol

Pressure gauge

4/2-way hand lever valve with spring return

Flow sensor

A

B

P

T

ISO 1219-1

EN 60617-7

24V (RD) q

0 – 10V (BK) 0V (BU)

4/3-way hand lever valve,

Hydraulic motor

relieving mid-position (AB > T), detenting

4/3-way hand lever valve, mid-position closed, detenting

A

B

P

T

A

B

P

T

Non-return valve, opening pressure: 0.6 MPa (6 bar)

On-off valve

Non-return valve, piloted

Differential cylinder 16/10/200

T-distributor

One-way flow control valve

A

Pressure-relief valve

B

P

4-way manifold plate with pressure gauge

9 kg weight for differential cylinder

m T

XVIII

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Symboles graphiques du jeu d'équipement Composant

Symbole graphique

Composant

Régulateur de débit à 2 voies

Symbole graphique

Manomètre

Distributeur 4/2 à levier

Capteur de débit

manuel et rappel par ressort

A

B

P

T

ISO 1219-1

EN 60617-7

24V (RD) q

0 – 10V (BK) 0V (BU)

Distributeur 4/3 à levier

Moteur hydraulique

manuel, centre en Y (AB > T), à enclenchement

Distributeur 4/3 à levier manuel, centre fermé, à enclenchement

A

B

P

T

A

B

P

Clapet anti-retour avec tuyau, pression d'ouverture de 0,6 MPa (6 bar)

T

Robinet d’arrêt

Clapet anti-retour déverrouillable

Vérin différentiel 16/10/200

Limiteur de débit unidirectionnel

Limiteur de pression

Répartiteur en T

A

B

P

Quadruple répartiteur à manomètre

Poids de 9 kg pour vérin différentiel

m T

XVIII

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Allocation of components to exercises TP 501 equipment set Notes Exercises 1 and 8 are theoretical exercises requiring work with data sheets or calculations. Extended setup time For exercises 5, 6, 11, 14 and 16, the differential cylinder is screwed onto the profile column in the vertically suspended position and loaded with the weight. The cover for the weight must be installed.

Exercise

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

1

1

1

1

1

1

14

15

16

17

Component 2-way flow control valve 4/2-way valve

1

1

1

1

4/3-way valve, working lines relieved in midposition

1

4/3-way valve, mid-position closed On-off valve

1 1

1

1

Differential cylinder 16/10/200 One-way flow control valve

1

1

Pressure-relief valve

1

1

1

Pressure gauge

1

1

Flow sensor

1

1

9 kg weight for differential cylinder Hydraulic motor

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

2

1

opening pressure: 0.6 MPa (6 bar)

T-distributor

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

2

2

2

1

1

1 1

1

1

2

2

2

1

2

1

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 551141

1 2

1

1

Non-return valve, piloted

2

1

1

Non-return valve,

4-way manifold plate with pressure gauge

1

2

2

2

2

2

2

2

2

1

1

1

1

1

2

2

2

2

2

XIX

Correspondance entre composants et travaux pratiques Jeu d'équipement TP 501 Notes Les travaux pratiques 1 et 8 sont d'ordre théorique et consistent à travailler avec des fiches techniques ou à faire des calculs. Le temps nécessaire au montage est un peu plus long. Dans les travaux pratiques 5, 6, 11, 14 et 16, le vérin différentiel se visse suspendu sur le côté large de la colonne profilée et chargé par le poids. Le capot recouvrant le poids doit être monté.

TP

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

1

1

1

1

1

1

14

15

16

17

Composant Régulateur de débit à 2 voies Distributeur 4/2

1

1

1

1

Distributeur 4/3, centre délestant les conduites de travail

1

Distributeur 4/3, centre fermé Robinet d’arrêt

1

1 1

1

1

Vérin différentiel 16/10/200 Limiteur de débit unidirectionnel

1

1

Limiteur de pression

1

1

1

Manomètre

1

1

Capteur de débit

1

1

Poids de 9 kg pour vérin différentiel Moteur hydraulique

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

2

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

2

2

2

1

1

1 1

1

1

2

2

2

1

2

1

1

Clapet anti-retour avec tuyau, pression d'ouverture de 0,6 MPa (6 bar) Clapet anti-retour déverrouillable

1

1

2

2

Répartiteur en T Quadruple répartiteur à manomètre

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2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

XIX

Required accessories Exercise

1

2

3

4

5

6

7

600 mm length of hose

3

2

4

2

2

1000 mm length of hose

2

3

2

2

1500 mm length of hose Cover for 9 kg weight

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

2

2

5

5

5

6

5

7

5

7

2

2

2

2

2

2

2

2

2

3

2

2

2

2

2

2

2

2

2

1

1

1

1

Component

Digital multimeter

1

1

Power pack, 24 V DC

1

1

1

1

Hydraulic power unit

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

Notes for the teacher/trainer Learning objectives The basic learning goal of this workbook is to become familiar with the fundamentals of hydraulics, as well as the practical setup of circuits on the slotted profile plate. This direct interaction involving both theory and practice ensures faster progress and longer-lasting learning. The more specific learning objectives are documented in the matrix. Concrete, individual learning objectives are assigned to each exercise. Required time The time required for working through the exercises depends on the learner’s previous knowledge of the subject matter. Apprentices in the field of metalworking or electrical installation: approx. 2 weeks. With training as a skilled labourer: approx. 1 week Device set components The textbook, the workbook and the equipment set are matched to each other. Only the components included in a single TP 501 equipment set are required for all 17 exercises. Each exercise can be set up on a slotted profile plate with a width of at least 700 mm. Standards The following standards are used in this workbook: ISO 1219-1: Fluid power systems and components – Graphic symbols and circuit diagrams, symbols ISO 1219-2: Fluid power systems and components – Graphic symbols and circuit diagrams, circuit diagrams EN 60617-7: Graphical symbols for circuit diagrams EN 81346-2 Industrial systems, installations and equipment and industrial products – Structuring principles and reference designations

XX

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Accessoires requis TP

1

2

3

4

5

6

7

Tuyau de 600 mm

3

2

4

2

2

Tuyau de 1000 mm

2

3

2

2

Tuyau de 1500 mm Capot pour poids de 9 kg

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

2

2

5

5

5

6

5

7

5

7

2

2

2

2

2

2

2

2

2

3

2

2

2

2

2

2

2

2

2

1

1

1

1

Composant

Multimètre numérique

1

1

Bloc d’alimentation 24 V DC

1

1

1

1

Groupe hydraulique

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

Notes à l'intention de l'enseignant ou du formateur Objectifs pédagogiques L'objectif général du présent manuel de travaux pratiques est de faire connaissance avec les bases de l'hydraulique ainsi qu'avec la réalisation pratique des montages sur la plaque profilée. Cette interaction directe entre théorie et pratique est le garant de progrès rapides et durables. Les objectifs pédagogiques spécifiques sont documentés dans la matrice, Des objectifs pédagogiques plus concrets sont affectés à chaque travail pratique. Temps alloué Le temps nécessaire à la réalisation d’un TP dépend des connaissances préalables de l'étudiant. Étudiant du travail des métaux ou de l'électricité : 2 semaines environ. Ouvrier professionnel : 1 semaine environ. Composants du jeu d'équipement Manuel de cours, manuel de travaux pratiques, recueil de travaux pratiques et jeu d'équipement sont adaptés les uns aux autres. Pour les 17 TP, vous avez besoin des composants d'un jeu d’équipement TP 501. Chaque TP peut être réalisé sur une plaque profilée d'au moins 700 mm de large. Normes Le présent manuel de travaux pratiques applique les normes suivantes : NF ISO 1219-1 : Transmissions hydrauliques et pneumatiques, symboles graphiques et schémas de circuits, symboles NF ISO 1219-2 : Transmissions hydrauliques et pneumatiques, symboles graphiques et schémas de circuits, schémas NF EN 60617-7 Symboles graphiques pour schémas NF EN 81346-2 Systèmes industriels, installations et appareils, et produits industriels ; principes de structuration et désignations de référence

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Identification of the solutions Solutions and supplements in graphics or diagrams appear in red. Designations in the worksheets Texts which require completion are identified with a grid or grey table cells. Graphics which require completion include a grid. Training notes Additional information is provided here regarding the individual components and the completed controllers. These notes are not included in the exercise book. Solutions The solutions given in this workbook result from test measurements. The results of your measurements may deviate from these. Learning topics The table below contains an overview of the learning topics offered by educational institutions for selected professions on the subject of “hydraulics”. Vocation

Subject matter

Electrician for automation technology

Controllers, analysis and adaptation

Systems implementation and safety testing Industrial mechanic

Installation and commissioning of technical control systems

Mechatronics technician

Examination of the flow of energy and information in electrical, pneumatic and hydraulic assemblies Implementing mechatronic subsystems

Structure of exercises All 17 exercises have the same methodological layout. The exercises are broken down into: • Title • Learning objectives • Problem description • Layout • Assignments • Work aids • Worksheets The workbook includes the solutions for all of the worksheets for all 17 exercises.

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Repérage des corrigés Le texte des corrigés et les compléments donnés dans les graphiques ou diagrammes sont repérés en rouge. Repérage dans les fiches de travail Les textes à compléter sont repérés par des lignes d'écriture ou des cases grisées dans les tableaux. Les graphiques à compléter sont sur fond tramé. Notes à l'intention de l'enseignant Elles fournissent des informations complémentaires sur les différents composants et les commandes réalisées. Ces notes ne figurent pas dans le recueil de travaux pratiques. Corrigés Les corrigés indiqués dans le présent manuel de travaux pratiques sont le résultat de mesures effectuées lors d'essais. Les résultats de vos mesures peuvent différer de ces valeurs. Thèmes d'apprentissage La matrice suivante représente la correspondance entre les thèmes d'apprentissage des établissements de formation professionnelle et le thème de formation « Hydraulique » pour un certain nombre de métiers. Métier

Thème

Électronicien/ne en automatisation

Analyse et adaptation de commandes

Réalisation de systèmes et contrôle de leur sécurité Mécanicien/nne industriel/lle

Installation et mise en service de systèmes de commande

Mécatronicien/nne

Étude des flux d'énergie et d'information dans des sous-ensembles électriques, pneumatiques et hydrauliques Réalisation de sous-systèmes mécatroniques

Structure des travaux pratiques Les 17 travaux pratiques ont la même structure méthodologique. Ils se divisent en :  Titre  Objectifs pédagogiques  Problème  Schéma d'implantation  Travaux à exécuter  Aides  Fiches de travail Le manuel de travaux pratiques contient le corrigé de chacune des fiches de travail des 17 TP.

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Component designations Pneumatic components are designated in circuit diagrams in accordance with ISO 1219-2. All of the components included in any given circuit have the same primary identifying number. Letters are assigned depending on each respective type of component. Consecutive numbers are assigned if several components of the same type are included within a single circuit. Cylinders: Valves: Signal input: Accessories:

1A1, 2A1, 2A2 ... 1V1, 1V2, 1V3, 2V1, 2V2, 3V1 ... 1S1, 1S2 ... 0Z1, 0Z2, 1Z1 ...

CD-ROM contents The workbook is included on the CD-ROM as a PDF file. The CD-ROM also provides you with additional media. The CD-ROM contains the following folders: • FluidSIM® circuit diagrams • Images • Operating instructions • Presentations FluidSIM® circuit diagrams FluidSIM® circuit diagrams for all of the exercises included in the technology package are contained in this directory. Images Photos and graphics of components and industrial applications are made available. These can be used to illustrate individual tasks. Project presentations can also be supplemented with these illustrations. Operating instructions Operating instructions for the components included in the training package are available. These instructions are helpful when using and commissioning the components. Presentations This directory contains short presentations for the components included in the training package. They can be used, for example, for the creation of project presentations.

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Désignation des composants La désignation des éléments sur les schémas de circuits est conforme à la norme DIN ISO 1219-2. Tous les composants d'un circuit possèdent le même repère principal. Des lettres sont attribuées en fonction du composant. Les composants existant en plusieurs exemplaires dans un circuit sont numérotés en continu. Vérins : Vannes : Entrée de signaux : Accessoires :

1A1, 2A1, 2A2, ... 1V1, 1V2, 1V3, 2V1, 2V2, 3V1, ... 1S1, 1S2, ... 0Z1, 0Z2, 1Z1, ...

Contenu du CD-ROM Le manuel de travaux pratiques figure sous forme de fichier pdf sur le CD-ROM fourni. Celui-ci met en outre à votre disposition des supports additionnels. Le CD-ROM contient les dossiers suivants :  Illustrations  Notices d’utilisation  Présentations  Schémas FluidSIM® Illustrations Des photos et graphiques de composants et applications industrielles sont ici fournis. Ils permettent d’illustrer des travaux pratiques plus personnalisés. Les présentations de projets peuvent également être complétées par utilisation de ces illustrations. Notices d’utilisation Des notices d’utilisation sont ici disponibles pour les composants de l'ensemble de formation. Elles aident à mettre en service et à utiliser les composants. Présentations Ce dossier contient des présentations succinctes de composants de l'ensemble de formation. Ces présentations peuvent s’utiliser, par exemple, dans les présentations de projets. Schémas FluidSIM® Ce dossier contient les schémas FluidSIM pour tous les travaux pratiques de l’ensemble de formation.

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Table of contents Exercises and solutions Exercise 1: Exercise 2: Exercise 3: Exercise 4: Exercise 5: Exercise 6: Exercise 7: Exercise 8: Exercise 9: Exercise 10: Exercise 11: Exercise 12: Exercise 13: Exercise 14: Exercise 15: Exercise 16: Exercise 17:

Setting up a hydraulic workstation _________________________________________________3 Commissioning a two-column hydraulic press ______________________________________ 13 Measuring the characteristic pump curve __________________________________________ 21 Measuring the opening characteristics of a pressure-relief valve _______________________ 33 Unloading a paper machine _____________________________________________________ 41 Opening a hardening furnace ____________________________________________________ 51 Opening and closing a boiler door ________________________________________________ 59 Dimensioning an assembly device ________________________________________________ 69 Sorting shipping crates_________________________________________________________ 73 Measuring the characteristic curve of a flow control valve_____________________________ 83 Adjusting stroke speed at a hydraulic lift __________________________________________ 93 Optimising an embossing machine ______________________________________________ 103 Matching retracting and advancing speed ________________________________________ 115 Securing a cylinder against unintentional retraction ________________________________ 123 Correcting misalignment of a conveyor belt _______________________________________ 133 Counter-pressure for closing a bulkhead door _____________________________________ 139 Loading and unloading buckets _________________________________________________ 145

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1

Table des matières Travaux pratiques et corrigés TP 1 : TP 2 : TP 3 : TP 4 : TP 5 : TP 6 : TP 7 : TP 8 : TP 9 : TP 10 : TP 11 : TP 12 : TP 13 : TP 14 : TP 15 : TP 16 : TP 17 :

Équipement d'un poste de travail hydraulique ___________________________________________3 Mise en service d'une presse hydraulique à deux colonnes _______________________________ 13 Mesure de la caractéristique d'une pompe ____________________________________________ 21 Mesure de la caractéristique d'ouverture d'un limiteur de pression ________________________ 33 Déchargement d'une machine à papier _______________________________________________ 41 Ouverture d’un four de trempe ______________________________________________________ 51 Ouverture et fermeture de la porte d'une chaudière _____________________________________ 59 Calcul d'un dispositif de montage____________________________________________________ 69 Tri de caisses de transport _________________________________________________________ 73 Mesure de la caractéristique d'un régulateur de débit ___________________________________ 83 Réglage de la vitesse de montée/descente d'un pont élévateur ___________________________ 93 Optimisation d'une estampeuse ____________________________________________________ 103 Équilibrage des vitesses de sortie et de rentrée _______________________________________ 115 Protection contre la rentrée intempestive ____________________________________________ 123 Correction de la dérive d'un convoyeur ______________________________________________ 133 Contre-pression à la fermeture d'une porte à guillotine _________________________________ 139 Chargement et déchargement de bennes _____________________________________________ 147

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Table of contents

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Table des matières

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Exercise 1 Setting up a hydraulic workstation Learning objectives After completing this exercise: • You will be familiar with the setup and function of a hydro pump. • You will be familiar with the most important characteristics of a hydro pump. • You will be able to select a hydraulic power unit on the basis of specified requirements.

Problem description A new hydraulic workstation needs to be set up in the training department. Size NG 4 products are used. Maximum operating pressure is limited to 6 MPa (60 bar). A 230 V AC electrical outlet is available. A suitable hydraulic power unit must be selected.

Layout

Hydraulic workstation

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3

TP 1 Équipement d'un poste de travail hydraulique Objectifs pédagogiques Quand vous aurez réalisé ce TP, vous aurez appris à  connaître la structure et le mode de fonctionnement d'une pompe hydraulique ;  connaître les principales grandeurs caractéristiques d'une pompe hydraulique ;  savoir sélectionner un groupe hydraulique en fonction de spécifications.

Problème On se propose d'installer un nouveau poste de travail hydraulique pour la formation. On utilisera des composants de taille NG 4. La pression maximale de service sera limitée à 6 MPa (60 bar). On dispose d'une prise de courant alternatif de 230 V. Il convient de sélectionner un groupe hydraulique approprié.

Schéma d'implantation

Poste de travail hydraulique

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Exercise 1 – Setting up a hydraulic workstation

1. 2. 3. 4.

Assignments Describe the setup and function of a hydro pump. Calculate the volumetric flow rate of a hydro pump. Calculate the efficiency of a hydro pump. Select a hydraulic power unit on the basis of specified requirements.

• •

Work aids Data sheets Hydraulics textbook

1. Setup and function of a hydro pump Information Hydro pumps are displacement pumps which function on the basis of “suction and displacement”. We differentiate amongst three basic types of hydro pumps on the basis of displacement volume: • Constant displacement pump Constant displacement volume • Variable displacement pump Adjustable displacement volume • Control pump: Displacement volume is controlled on the basis of pressure, volumetric flow rate and power The hydro pump generates volumetric flow (but no pressure). The delivery rate per revolution and the drive speed dictate the pump’s delivery rate which is specified in litres per minute. Pressure only occurs as the result of resistance to pump delivery, for example flow resistance, load resistance and pressure-relief valve settings. Pressure is specified in MPa or bar.

4

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TP 1 – Équipement d'un poste de travail hydraulique

1. 2. 3. 4.

Travaux à exécuter Décrivez la structure et le mode de fonctionnement d'une pompe hydraulique. Calculez le débit d'une pompe hydraulique. Calculez le rendement d'une pompe hydraulique. Sélectionnez un groupe hydraulique en fonction des spécifications.

 

Aides Fiches techniques Manuel de cours Hydraulique

1. Structure et mode de fonctionnement de pompes hydrauliques Information Les pompes hydrauliques sont des pompes volumétriques qui fonctionnent selon le principe « aspiration et refoulement ». La cylindrée permet de distinguer trois types de pompe hydraulique de base : • les pompes à cylindrée constante ; • les pompes à cylindrée variable ; • les pompes dont la cylindrée est régulée en fonction de la pression, du débit ou de la puissance. La pompe hydraulique génère un débit (mais pas de pression). Le débit d'une pompe, indiqué en l/min, est déterminé par la quantité refoulée par tour et la vitesse de rotation du moteur. La pression provient de la résistance opposée au débit, par exemple résistance à l'écoulement, résistance de charge, réglage d'un limiteur de pression. La pression s'indique en MPa.

4

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Exercise 1 – Setting up a hydraulic workstation

a) Describe the function of the gear pump shown in the figure. 1 2

3 Gear pump – cutaway view; 1: trapped fluid, 2: pressure chamber, 3: suction chamber

Gear pumps are constant-displacement pumps, because the displaced volume which is determined by the gear tooth gap is unchangeable. The gear pump functions on the basis of the following principle: • One gear wheel is connected to the drive unit, and the other rotates along with it via the toothing. • As a result of the volume enlargement which occurs when a tooth leaves a gear tooth gap, a partial vacuum is generated in the suction chamber. • The hydraulic fluid fills the tooth chambers and is conveyed along the housing wall and into the pressure chamber. • Here, the hydraulic fluid is displaced from the tooth chambers and into the hydraulic lines by the teeth which then enter the tooth gaps.

Training notes Trapped fluid is located in the tooth gaps between the suction chamber and the pressure chamber. This is fed to the pressure chamber via a slot, because pressure peaks would otherwise occur due to compression of the trapped oil which would result in noise and destruction of the pump. Pump leakage oil quantities are determined by the size of the gap (between housing, tooth crests and the sides of the teeth), overlapping of the gears, viscosity and speed.

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5

TP 1 – Équipement d'un poste de travail hydraulique

a) Décrivez le mode de fonctionnement de la pompe à engrenage représentée. 1 2

3 Pompe à engrenage – Vue en coupe ; 1 : fluide emprisonné, 2 : chambre de compression, 3 : chambre d'aspiration

Les pompes à engrenage sont des pompes à cylindrée constante puisque le volume refoulé, déterminé par l'entredent, n'est pas variable. La pompe à engrenage fonctionne selon le principe suivant : • Une roue dentée est reliée à l'arbre d'entraînement et fait tourner l'autre roue dentée par l'intermédiaire de l'engrenage. • L'augmentation du volume résultant de la sortie d'une dent de l'entredent engendre une dépression dans la chambre d'aspiration. • Le fluide sous pression remplit les chambres des dents et est refoulé à l'extérieur, le long du corps, dans la chambre de compression. • Le fluide sous pression y est expulsé des chambres des dents par engrenage des dents et entredents et refoulé dans les tuyauteries.

Notes pour l'enseignement Les interstices des dents, entre chambres d'aspiration et de compression, emprisonnent du fluide. Ce fluide est acheminé par une rainure à la chambre de compression car la compression de l'huile emprisonnée entraînerait sinon des à-coups de pression susceptibles de produire des bruits et de détruire la pompe. La quantité d'huile de fuite est fonction de la taille des interstices (entre le carter, la denture et les flancs des dents), de la profondeur d'engrènement, de la viscosité et de la vitesse de rotation.

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5

Exercise 1 – Setting up a hydraulic workstation

b) Name the circuit symbols shown below and briefly describe the functions of the components. 1

2

3 P

T

M

4 Hydraulic power unit – circuit symbol

1

Electric motor with a single direction of rotation Drive for hydro pumps

2

Hydraulic pump Pump with constant delivery rate. The volumetric flow rate is dictated by motor speed and displacement volume per revolution.

3

Pressure gauge Indicates prevailing pressure with a specified tolerance.

4

Pressure-relief valve Adjustable pressure-relief valve without oil return port. The valve begins to open when an adjustable pressure level is reached.

6

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TP 1 – Équipement d'un poste de travail hydraulique

b) Nommez les symboles grisés et décrivez brièvement la fonction des composants. 1

2

3 P

T

M

4 Groupe hydraulique – Symboles

1.

Moteur électrique à un sens de rotation Entraînement de pompes hydrauliques.

2.

Pompe hydraulique Pompe hydraulique à cylindrée constante. Le débit est déterminé par la vitesse de rotation du moteur et le volume refoulé par tour.

3.

Manomètre Indique le niveau de pression avec une certaine tolérance.

4.

Limiteur de pression Limiteur de pression réglable sans raccord d'huile de fuite. Le limiteur commence à s'ouvrir dès que la pression réglée est atteinte.

6

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Exercise 1 – Setting up a hydraulic workstation

c)

Match up the individual components of the hydraulic power unit with the corresponding numbers in the drawing. 10

11

1

2

9 8

7 3 6

5

4

Hydraulic power unit – schematic diagram

Component no.

Component (designation)

6

Drain screw

3

Suction chamber

2

Suction tube

10

Vent with air filter

4

Moderating plate

8

Filling filter

9

Fill-level indicator, maximum fill-level

7

Fill-level indicator, minimum fill-level

1

Motor and pump

11

Return

5

Return chamber

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7

TP 1 – Équipement d'un poste de travail hydraulique

c)

Notez en face de chaque composant du groupe hydraulique le numéro de repère auquel il correspond sur le dessin. 10

11

1

2

9 8

7 3 6

5

4

Groupe hydraulique – Représentation schématique

N° du composant

Composant (désignation)

6

Bouchon de vidange

3

Chambre d'aspiration

2

Tube d'aspiration

10

Prise d'air avec filtre à air

4

Plaque de stabilisation

8

Filtre de remplissage

9

Jauge, niveau maximal

7

Jauge, niveau minimal

1

Moteur et pompe

11

Retour d'huile

5

Chambre de retour d'huile

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7

Exercise 1 – Setting up a hydraulic workstation

2. Calculating the volumetric flow rate of a hydro pump Information Displacement volume V (also known as delivery rate or swept volume) is a measure of the size of the pump. It designates the liquid volume which is delivered by the pump per revolution (or stroke). The delivered liquid volume per minute is designated volumetric flow rate q. This results from displacement volume V and speed in rpm n: q = n ⋅V

–

Calculate the volumetric flow rate of a gear pump.

Given Speed Displacement volume

n = 1450 rpm V = 2.8 cubic cm (per revolution)

Desired Flow rate q in l/min. Calculation q = n ⋅ V = 1450 min -1 2.8 cm3 = 4060

8

cm3 dm3 = 4.06 = 4.06 l/min min min

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TP 1 – Équipement d'un poste de travail hydraulique

2. Calcul du débit d'une pompe hydraulique Information La cylindrée V (également désignée par volume refoulé) caractérise la taille de la pompe. Elle désigne le volume de fluide que la pompe refoule en un tour (ou une course). Le volume de fluide refoulé par minute est appelé débit (volumique) q. Il correspond au produit de la cylindrée V par la vitesse n : q  n V

–

Calculez le débit d'une pompe à engrenage.

Soit la vitesse de rotation la cylindrée

n = 1450 tr/min V = 2,8 cm3 (par tour)

On cherche le débit q en l/min Calcul q  n  V  1450 tr/min  2,8 cm3 = 4060

8

cm3 dm3 = 4,06 = 4,06 l/min min min

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Exercise 1 – Setting up a hydraulic workstation

3. Calculating the efficiency of a hydro pump Information Mechanical power is converted to hydraulic power by pumps, during which power losses occur that are expressed in terms of the pump’s degree of efficiency. Effective power Phyd generated by the pump depends upon operating pressure p and effective volumetric flow rate qeff. Effective power is calculated with the equation: Phyd = p ⋅ qeff

Volumetric efficiency is the relationship between the pump’s effective volumetric flow rate and its theoretically calculated volumetric flow rate. ηvol =

qeff qth

qth = Vth ⋅ n qeff = Vth ⋅ n ⋅ ηvol

–

Calculate the efficiency of a hydro pump.

Given Speed Displacement volume

n = 1450 rpm V = 6.5 cubic cm (per revolution)

Effective volumetric flow rate

qeff = 8.6

l at 100 bar min

Desired Efficiency ηvol Calculation qth = 6.5 cm3 ⋅ 1450 min -1 = 9.4

ηvol

l min

l qeff 8.6 min = = = 0.92 = 92 % l qth 9.4 min

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9

TP 1 – Équipement d'un poste de travail hydraulique

3. Calcul du rendement d'une pompe hydraulique Information La transformation de la puissance mécanique en puissance hydraulique par la pompe se traduit par une dissipation de puissance que l'on peut exprimer par le rendement. La puissance hydraulique utile Phyd est fonction de la pression de service p et du débit effectif qeff. La puissance utile se calcule comme suit Phyd  p  qeff

Le rendement volumétrique est le rapport du débit effectif au débit théorique calculé de la pompe vol 

qeff qth

qth  Vth  n qeff  Vth  n  vol

–

Calculez le rendement d'une pompe hydraulique.

Soit la vitesse de rotation la cylindrée le débit effectif

n = 1450 tr/min V = 6,5 cm3 (par tour) l qeff  8,6 à 100 bar min

On cherche le rendement vol Calcul qth  6,5 cm3  1450 tr/min = 9,4

vol

l min

l qeff 8,6 min   = 0,92 = 92 % l qth 9,4 min

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9

Exercise 1 – Setting up a hydraulic workstation

4. Selecting a hydraulic power unit Information Excerpts from three data sheets for hydraulic power units are included below. Select the power unit which fulfils the following conditions: • Drive motor with 230 V nominal voltage • Frequency: 50 Hz • Delivery rate at nominal speed: 2.2 l/min. • Weight without oil: max. 20 kg

General

HA-5L-230-50

HA-5L-110-60

HA-20L-400-50

Length

580 mm

580 mm

580

Width Height

300 mm 180 mm

300 mm 180 mm

300 180 mm

Empty With oil

19 kg 24 kg

19 kg 24 kg

19 kg 29 kg

Electrical specifications

HA-5L-230-50

HA-5L-110-60

HA-20L-400-50

Motor

Alternating current, singlephase

Alternating current, singlephase

Alternating current, 3-phase

Nominal power

650 W

550 W

550 W

Nominal voltage

230 V

110 V

400 V

Frequency

50 Hz

60 Hz

50 Hz

Nominal speed

1320 rpm

1680 rpm

1390 rpm

Protection

IP 20

IP 20

IP 20

Duty cycle

50%

50%

100%

Dimensions

Weight

10

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TP 1 – Équipement d'un poste de travail hydraulique

4. Choix d'un groupe hydraulique Information Vous trouverez ci-après des extraits de trois fiches techniques de groupes hydrauliques. Choisissez le groupe hydraulique qui remplit les conditions suivantes : • Moteur à tension nominale de 230 V • Fréquence de 50 Hz • Débit de 2,2 l/min à vitesse de rotation nominale • Poids de 20 kg maximum sans huile

Généralités

HA-5L-230-50

HA-5L-110-60

HA-20L-400-50

Longueur

580 mm

580 mm

580

Largeur Hauteur

300 mm 180 mm

300 mm 180 mm

300 180 mm

à vide avec huile

19 kg 24 kg

19 kg 24 kg

19 kg 29 kg

Partie électrique

HA-5L-230-50

HA-5L-110-60

HA-20L-400-50

Moteur

Courant alternatif monophasé

Courant alternatif monophasé

Courant alternatif triphasé

Puissance nominale

650 W

550 W

550 W

Tension nominale

230 V

110 V

400 V

Fréquence

50 Hz

60 Hz

50 Hz

Vitesse de rotation nominale

1320 tr/min

1680 tr/min

1390 tr/min

Degré de protection

IP 20

IP 20

IP 20

Facteur de marche

50 %

50 %

100 %

Dimensions

Poids

10

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Exercise 1 – Setting up a hydraulic workstation

Hydraulics

HA-5L-230-50

Medium

Mineral oil, recommended: 22 cSt (sq. mm / s)

Pump design

External gear pump

Geometric delivery rate

1.6 cubic cm

1.6 cubic cm

1.6 cubic cm

Delivery rate at nominal speed

2.2 l/min.

2.7 l/min.

2.2 l/min.

Operating pressure

0.5 to 6 MPa (5 to 60 bar)

Adjustment

Manual

Pressure gauge indicating range

0 to 10 MPa (0 to 100 bar)

Pressure gauge quality class

1.6

Oil tank capacity

Approx. 5 litres

Return filter filtration grade

90 μm

Connection

One quick coupling socket each for P and T, one coupling for the line to the storage tank, one connection for the discharge measuring receptacle

–

HA-5L-110-60

HA-20L-400-50

Approx. 5 litres

Approx. 10 litres

Which hydraulic power unit have you chosen? Give reasons for your selection. The hydraulic power unit with the designation HA-5L-230-50 was selected. It fulfils the following specified conditions: • Drive motor with 230 V nominal voltage • Frequency: 50 Hz • Delivery rate at nominal speed: 2.2 l/min. • Weight without oil: max. 20 kg

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TP 1 – Équipement d'un poste de travail hydraulique

Partie hydraulique

HA-5L-230-50

Fluide

Huile minérale, viscosité recommandée de 22 cSt (mm2/s)

Type de pompe

Pompe à engrenage externe

Débit géométrique

1,6 cm3

1,6 cm3

1,6 cm3

Débit à vitesse de rotation nominale

2,2 l/min

2,7 l/min

2,2 l/min

Pression de service

0,5 –6 MPa (5–60 bar)

Réglage

manuel

Plage d’affichage du manomètre

0 -10 MPa (0-100 bar)

Classe de qualité du manomètre

1,6

Capacité du réservoir d'huile

5 l environ

Filtre de retour, finesse du filtre

90 m

Raccordement

Un coupleur rapide respectivement sur P et T, un accouplement pour la conduite de retour au réservoir, un raccord pour le récipient de mesure de débit

–

HA-5L-110-60

5 l environ

HA-20L-400-50

10 l environ

Quel groupe hydraulique avez-vous choisi ? Justifiez votre choix. Le groupe hydraulique choisi porte la désignation HA-5L-230-50. Il remplit les conditions requises : • Moteur à tension nominale de 230 V • Fréquence de 50 Hz • Débit de 2,2 l/min à vitesse de rotation nominale • Poids de 20 kg maximum sans huile

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11

TP 1 – Équipement d'un poste de travail hydraulique

12

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Table des matières Travaux pratiques et fiches de travail TP 1 : TP 2 : TP 3 : TP 4 : TP 5 : TP 6 : TP 7 : TP 8 : TP 9 : TP 10 : TP 11 : TP 12 : TP 13 : TP 14 : TP 15 : TP 16 : TP 17 :

Équipement d'un poste de travail hydraulique ___________________________________________3 Mise en service d'une presse hydraulique à deux colonnes _______________________________ 13 Mesure de la caractéristique d'une pompe ____________________________________________ 21 Mesure de la caractéristique d'ouverture d'un limiteur de pression ________________________ 33 Déchargement d'une machine à papier _______________________________________________ 41 Ouverture d’un four de trempe ______________________________________________________ 51 Ouverture et fermeture de la porte d'une chaudière _____________________________________ 59 Calcul d'un dispositif de montage____________________________________________________ 69 Tri de caisses de transport _________________________________________________________ 73 Mesure de la caractéristique d'un régulateur de débit ___________________________________ 83 Réglage de la vitesse de montée/descente d'un pont élévateur ___________________________ 93 Optimisation d'une estampeuse ____________________________________________________ 103 Équilibrage des vitesses de sortie et de rentrée _______________________________________ 115 Protection contre la rentrée intempestive ____________________________________________ 123 Correction de la dérive d'un convoyeur ______________________________________________ 133 Contre-pression à la fermeture d'une porte à guillotine _________________________________ 139 Chargement et déchargement de bennes _____________________________________________ 145

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I

Table des matières

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II

TP 1 Équipement d'un poste de travail hydraulique Objectifs pédagogiques Quand vous aurez réalisé ce TP, vous aurez appris à  connaître la structure et le mode de fonctionnement d'une pompe hydraulique ;  connaître les principales grandeurs caractéristiques d'une pompe hydraulique ;  savoir sélectionner un groupe hydraulique en fonction de spécifications.

Problème On se propose d'installer un nouveau poste de travail hydraulique pour la formation. On utilisera des composants de taille NG 4. La pression maximale de service sera limitée à 6 MPa (60 bar). On dispose d'une prise de courant alternatif de 230 V. Il convient de sélectionner un groupe hydraulique approprié.

Schéma d'implantation

Poste de travail hydraulique

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TP 1 – Équipement d'un poste de travail hydraulique

1. 2. 3. 4.

Travaux à exécuter Décrivez la structure et le mode de fonctionnement d'une pompe hydraulique. Calculez le débit d'une pompe hydraulique. Calculez le rendement d'une pompe hydraulique. Sélectionnez un groupe hydraulique en fonction des spécifications.

 

Aides Fiches techniques Manuel de cours Hydraulique

1. Structure et mode de fonctionnement de pompes hydrauliques Information Les pompes hydrauliques sont des pompes volumétriques qui fonctionnent selon le principe « aspiration et refoulement ». La cylindrée permet de distinguer trois types de pompe hydraulique de base : • les pompes à cylindrée constante ; • les pompes à cylindrée variable ; • les pompes dont la cylindrée est régulée en fonction de la pression, du débit ou de la puissance. La pompe hydraulique génère un débit (mais pas de pression). Le débit d'une pompe, indiqué en l/min, est déterminé par la quantité refoulée par tour et la vitesse de rotation du moteur. La pression provient de la résistance opposée au débit, par exemple résistance à l'écoulement, résistance de charge, réglage d'un limiteur de pression. La pression s'indique en MPa.

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TP 1 – Équipement d'un poste de travail hydraulique

a) Décrivez le mode de fonctionnement de la pompe à engrenage représentée. 1 2

3 Pompe à engrenage – Vue en coupe ; 1 : fluide emprisonné, 2 : chambre de compression, 3 : chambre d'aspiration

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TP 1 – Équipement d'un poste de travail hydraulique

b) Nommez les symboles grisés et décrivez brièvement la fonction des composants. 1

2

3 P

T

M

4 Groupe hydraulique – Symboles

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TP 1 – Équipement d'un poste de travail hydraulique

c)

Notez en face de chaque composant du groupe hydraulique le numéro de repère auquel il correspond sur le dessin. 10

11

1

2

9 8

7 3 6

5

4

Groupe hydraulique – Représentation schématique

N° du composant

Composant (désignation) Bouchon de vidange Chambre d'aspiration Tube d'aspiration Prise d'air avec filtre à air Plaque de stabilisation Filtre de remplissage Jauge, niveau maximal Jauge, niveau minimal Moteur et pompe Retour d'huile Chambre de retour d'huile

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TP 1 – Équipement d'un poste de travail hydraulique

2. Calcul du débit d'une pompe hydraulique Information La cylindrée V (également désignée par volume refoulé) caractérise la taille de la pompe. Elle désigne le volume de fluide que la pompe refoule en un tour (ou une course). Le volume de fluide refoulé par minute est appelé débit (volumique) q. Il correspond au produit de la cylindrée V par la vitesse n : q  n V

–

Calculez le débit d'une pompe à engrenage.

Soit la vitesse de rotation la cylindrée

n = 1450 tr/min V = 2,8 cm3 (par tour)

On cherche le débit q en l/min Calcul

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TP 1 – Équipement d'un poste de travail hydraulique

3. Calcul du rendement d'une pompe hydraulique Information La transformation de la puissance mécanique en puissance hydraulique par la pompe se traduit par une dissipation de puissance que l'on peut exprimer par le rendement. La puissance hydraulique utile Phyd est fonction de la pression de service p et du débit effectif qeff. La puissance utile se calcule comme suit Phyd  p  qeff

Le rendement volumétrique est le rapport du débit effectif au débit théorique calculé de la pompe vol 

qeff qth

qth  Vth  n qeff  Vth  n  vol

–

Calculez le rendement d'une pompe hydraulique.

Soit la vitesse de rotation la cylindrée le débit effectif

n = 1450 tr/min V = 6,5 cm3 (par tour) l qeff  8,6 à 100 bar min

On cherche le rendement vol Calcul

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TP 1 – Équipement d'un poste de travail hydraulique

4. Choix d'un groupe hydraulique Information Vous trouverez ci-après des extraits de trois fiches techniques de groupes hydrauliques. Choisissez le groupe hydraulique qui remplit les conditions suivantes : • Moteur à tension nominale de 230 V • Fréquence de 50 Hz • Débit de 2,2 l/min à vitesse de rotation nominale • Poids de 20 kg maximum sans huile

Généralités

HA-5L-230-50

HA-5L-110-60

HA-20L-400-50

Longueur

580 mm

580 mm

580

Largeur Hauteur

300 mm 180 mm

300 mm 180 mm

300 180 mm

à vide avec huile

19 kg 24 kg

19 kg 24 kg

19 kg 29 kg

Partie électrique

HA-5L-230-50

HA-5L-110-60

HA-20L-400-50

Moteur

Courant alternatif monophasé

Courant alternatif monophasé

Courant alternatif triphasé

Puissance nominale

650 W

550 W

550 W

Tension nominale

230 V

110 V

400 V

Fréquence

50 Hz

60 Hz

50 Hz

Vitesse de rotation nominale

1320 tr/min

1680 tr/min

1390 tr/min

Degré de protection

IP 20

IP 20

IP 20

Facteur de marche

50 %

50 %

100 %

Dimensions

Poids

10

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TP 1 – Équipement d'un poste de travail hydraulique

Partie hydraulique

HA-5L-230-50

Fluide

Huile minérale, viscosité recommandée de 22 cSt (mm2/s)

Type de pompe

Pompe à engrenage externe

Débit géométrique

1,6 cm3

1,6 cm3

1,6 cm3

Débit à vitesse de rotation nominale

2,2 l/min

2,7 l/min

2,2 l/min

Pression de service

0,5 –6 MPa (5–60 bar)

Réglage

manuel

Plage d’affichage du manomètre

0 -10 MPa (0-100 bar)

Classe de qualité du manomètre

1,6

Capacité du réservoir d'huile

5 l environ

Filtre de retour, finesse du filtre

90 m

Raccordement

Un coupleur rapide respectivement sur P et T, un accouplement pour la conduite de retour au réservoir, un raccord pour le récipient de mesure de débit

–

HA-5L-110-60

5 l environ

HA-20L-400-50

10 l environ

Quel groupe hydraulique avez-vous choisi ? Justifiez votre choix.

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TP 1 – Équipement d'un poste de travail hydraulique

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