Un vérin hydraulique qui se déplace plus lentement que la normale n'a pas nécessairement besoin d'être remplacé. Le problème peut venir d'un débit de pompe insuffisant, d'un tuyau obstrué, d'une huile hydraulique froide, d'une vanne mal réglée, d'une fuite interne ou d'une résistance mécanique excessive.
La première étape consiste à déterminer si le vérin est lent dans les deux sens, uniquement sous charge, uniquement quand l'huile est froide ou uniquement près de la fin de sa course. Ces différences aident à identifier si le défaut se trouve dans l'alimentation hydraulique, le circuit de contrôle, le cylindre ou la machine entraînée.
Pourquoi un vérin hydraulique se déplace-t-il lentement ?
Un vérin hydraulique se déplace généralement lentement parce qu'il reçoit un débit d'huile insuffisant ou parce qu'une partie du débit disponible est perdue par des fuites ou des obstructions. Les causes courantes incluent un débit de pompe faible, des filtres obstrués, des tuyaux sous-dimensionnés, une viscosité élevée de l'huile, des restrictions de vanne, des fuites de joint interne et un désalignement mécanique.
Comment la vitesse du vérin hydraulique est-elle déterminée ?
La vitesse du vérin hydraulique est principalement déterminée par le débit d'huile entrant dans la zone efficace du piston :
v=Q/A
Où ?
- v = vitesse du cylindre
- Q = débit d'huile entrant dans le cylindre
- A = surface efficace du piston
L'augmentation de la pression n'augmente pas directement la vitesse du cylindre. La pression fournit la force nécessaire pour déplacer la charge, tandis que le débit détermine la rapidité avec laquelle le cylindre se remplit et se déplace. Bosch Rexroth inclut également la relation entre la vitesse du cylindre, le débit et la force du piston dans ses supports de formation hydraulique. Fondamentaux hydrauliques de Bosch Rexroth
Pour un cylindre à double effet à tige unique, les vitesses d'extension et de rétraction sont normalement différentes au même débit. La surface entière du piston est utilisée lors de l’extension, tandis que la plus petite surface annulaire est utilisée lors de la rétraction. Le cylindre se rétracte donc généralement plus rapidement qu'il ne s'exprime.
Une différence normale entre la vitesse d'extension et la vitesse de rétraction ne devrait pas être confondue avec un défaut. Le problème doit être investigué lorsque la vitesse a changé de manière significative par rapport à la performance précédente de la machine ou ne respecte plus le temps de cycle requis.
Qu'est-ce qui cause un mouvement lent d'un vérin hydraulique ?
Débit de pompe insuffisant
Un faible débit de la pompe est l’une des raisons les plus courantes d’un mouvement lent du cylindre. La pompe peut être trop petite pour la vitesse de cylindre requise, fonctionner en dessous de sa vitesse de rotation prévue ou perdre du débit à cause d’une usure interne.
Une pompe usée peut faire fonctionner le cylindre normalement sans charge mais rencontrer des difficultés lorsque la pression du système augmente. La fuite de pompe devient souvent plus significative à des pressions plus élevées et à des températures de fonctionnement, réduisant le débit utilisable atteignant le cylindre.
Avant de remplacer la pompe, vérifiez sa vitesse de rotation, son déplacement, son état d'entrée et le débit mesuré à la pression de fonctionnement requise. Un test de débit effectué uniquement à basse pression peut ne pas révéler l'usure de la pompe.
Filtres, tuyaux ou raccords obstrués
Un chemin de débit restreint réduit la quantité d'huile atteignant ou quittant le cylindre. Les points de restriction possibles incluent des filtres obstrués, des tuyaux écrasés, des revêtements de tuyaux endommagés, des raccords sous-dimensionnés, des raccords rapides partiellement connectés et des passages de valves contaminés.
Les restrictions de retour sont également importantes. Un cylindre peut recevoir un débit d'entrée adéquat mais se déplacer lentement car l'huile ne peut pas quitter la chambre opposée librement. Un contre-pression de retour excessive réduit la différence de pression disponible pour déplacer la charge.
Un composant restreint génère souvent de la chaleur localisée parce que l'énergie hydraulique est perdue à travers la restriction. Comparer la température avant et après le composant suspect peut aider à identifier une chute de pression anormale.
Viscosité incorrecte de l'huile hydraulique ou température de l'huile basse
L'huile hydraulique devient plus visqueuse à mesure que la température diminue. Lorsque la machine démarre dans des conditions froides, l'huile épaisse s'écoule moins facilement à travers les filtres, les valves, les tuyaux et les petits passages internes. Le cylindre peut se déplacer lentement jusqu'à ce que le système hydraulique se réchauffe.
L'utilisation d'huile avec un grade de viscosité inapproprié peut produire des symptômes similaires même à température ambiante normale. Une huile extrêmement visqueuse augmente la résistance à l'aspiration et la perte de débit, tandis qu'une huile trop fluide peut augmenter la fuite interne après que le système soit devenu chaud.
La sélection de l'huile doit suivre la plage de viscosité recommandée par le fabricant de l'équipement ou du composant hydraulique. Passer à une huile plus fine sans vérifier les exigences de la pompe, du joint et de la température de fonctionnement peut créer des problèmes supplémentaires.
Air dans le système hydraulique ou cavitation de la pompe
L'air emprisonné dans un cylindre ou une ligne hydraulique peut se comprimer avant que le cylindre ne commence à se déplacer. Cela peut provoquer un mouvement retardé, mou, irrégulier ou saccadé plutôt qu'une vitesse lente stable.
L'air peut entrer par un niveau de réservoir bas, des connexions d'aspiration lâches, des tuyaux d'aspiration endommagés, des procédures de purge incorrectes ou un travail d'entretien qui ouvre le circuit hydraulique. Une huile mousseuse ou trouble, un bruit de pompe inhabituel et un mouvement instable sont des signes d'alerte courants.
La cavitation de la pompe peut également réduire le débit effectif. Elle se produit couramment lorsque l'entrée de la pompe est restreinte ou que l'approvisionnement en huile ne peut pas remplir correctement les chambres de la pompe. La cavitation continue peut endommager la pompe et contaminer le système avec des particules d'usure.
Problèmes de vanne de contrôle ou de vanne de décharge
Une vanne directionnelle qui ne s'ouvre pas complètement peut restreindre le débit vers le cylindre. La contamination, l'usure du spool, des solénoïdes faibles, une pression de pilote insuffisante ou un ajustement mécanique incorrect peuvent empêcher la vanne d'atteindre sa position prévue.
Les vannes de contrôle de débit et les vannes proportionnelles doivent également être vérifiées. Une vanne peut avoir été réglée pour réduire intentionnellement la vitesse, ou son signal de contrôle peut limiter le débit commandé.
Une vanne de décharge mal réglée peut causer un mouvement lent ou bloqué sous charge. Si la vanne de décharge s'ouvre avant que le vérin ne développe une force suffisante, le débit de la pompe retourne au réservoir au lieu de déplacer la charge. Le technicien peut entendre l'huile circuler à travers la vanne de décharge pendant que le vérin se déplace très lentement ou s'arrête.
Fuite interne à l'intérieur du cylindre
Un joint de piston endommagé ou usé permet à l'huile de contourner de la chambre sous pression vers le côté opposé du piston. La pompe peut continuer à fournir de l'huile, mais seulement une partie de ce débit produit un mouvement utile du vérin.
Les fuites internes sont souvent plus perceptibles sous charge ou lorsque l'huile hydraulique devient chaude. Le vérin peut se déplacer de manière acceptable lorsqu'il est déchargé, mais ralentir, s'arrêter ou dériver lorsque de la force est requise.
Parce que les fuites internes ne créent pas nécessairement d'huile externe visible, le vérin peut sembler normal de l'extérieur. Des tests de maintien de pression, d'isolement ou de contournement contrôlé sont normalement requis pour confirmer la fuite du joint de piston.
Désalignement mécanique et charge latérale
Les vérins hydrauliques sont principalement conçus pour transmettre une force axiale. Si le vérin, les goupilles de montage et le mécanisme entraîné ne sont pas correctement alignés, le chargement latéral augmente le frottement entre la tige, la douille, le piston, les roulements et les joints.
Les causes mécaniques courantes incluent des tiges de piston tordues, des goupilles de montage usées, des supports déformés, des roulements endommagés, des pivots grippés et un guidage insuffisant de la charge extérieure. Ces problèmes peuvent provoquer un mouvement lent, un comportement collant-glissant ou des vitesses différentes à différentes positions dans la course.
Enerpac identifie le chargement latéral des vérins, la contamination, la défaillance des joints et des températures extrêmes comme des facteurs communs pouvant endommager les équipements hydrauliques et réduire le fonctionnement fiable. Les conseils d'entretien préventif d'Enerpac
Ralentissement lié à un coussin ou à la charge
Certains cylindres incluent un amortissement réglable qui ralentit intentionnellement le piston près de la fin de sa course. Si le cylindre fonctionne normalement sur la plupart de la course mais ralentit seulement près d'une extrémité, l'ajustement de l'amortissement ou le passage de l'amortissement devrait être inspecté.
La géométrie de charge peut également changer pendant le fonctionnement. Un lien de levage peut nécessiter beaucoup plus de force de cylindre au début de la course qu'à un stade ultérieur du cycle. Un mouvement lent dans une partie de la course peut donc résulter de la géométrie de la machine plutôt que d'un défaut du cylindre.
Que signifie le modèle de mouvement lent ?
Le moment et les conditions de fonctionnement du symptôme fournissent des indices diagnostiques utiles.
| Modèle de mouvement lent | Zones susceptibles d'être examinées |
|---|---|
| Lent dans les deux directions | Débit de pompe faible, filtre obstrué, vanne restreinte ou réglage de débit incorrect |
| Lent uniquement pendant l'extension | Restriction à l'extrémité supérieure, haute pression de retour côté tige, charge de poussée lourde ou réglage de l'amortissement |
| Lent uniquement pendant la rétraction | Restriction à l'extrémité de la tige, haute pression de retour à l'extrémité supérieure, blocage mécanique ou fonctionnement incorrect de la vanne |
| Lent uniquement sous charge | Basse pression, ouverture de la vanne de décharge, pompe usée, fuite interne du cylindre ou charge excessive |
| Lent uniquement quand il fait froid | Viscosité de l'huile, restriction du filtre, condition d'entrée de la pompe ou grade d'huile inapproprié |
| Lent après que l'huile soit devenue chaude | Usure de la pompe, fuite du joint du piston, fuite de la vanne ou viscosité de l'huile devenant trop basse |
| Lent près de la fin de la course | Ajustement de l'amortissement, interférence mécanique ou géométrie de liaison externe |
| Lent et saccadé | Air dans le système, contamination, phénomène de stick-slip, désalignement ou contrôle de valve instable |
| Un cylindre est lent dans un système multi-cylindres | Charge inégale, problème de répartiteur de débit, différences de tuyaux, air emprisonné ou fuite interne |
Ces schémas sont des indices de diagnostic plutôt qu'une preuve définitive. La pression, le débit et la condition mécanique doivent encore être mesurés avant de remplacer des composants.
Comment diagnostiquer un vérin hydraulique lent
Le dépannage doit suivre une séquence contrôlée. Changer plusieurs composants en même temps rend difficile l'identification de la véritable cause et peut introduire des défauts supplémentaires.
- Confirmer le symptôme. Enregistrer les temps d'extension et de rétraction avec la machine déchargée et sous charge normale. Noter la température de l'huile, la pression de fonctionnement et la position où le cylindre ralentit.
- Inspecter l'huile hydraulique. Vérifier le niveau d'huile, l'apparence, la classe de viscosité et la température de fonctionnement. Rechercher des bulles, un trouble, de l'eau ou une contamination visible.
- Inspecter les composants externes. Examiner les filtres, les tuyaux, les raccords, les couplages rapides, les positions des valves et les connexions d'aspiration. Vérifier les tuyaux écrasés, les connexions lâches et le chauffage localisé.
- Mesurer la pression sous charge. Comparer la pression d'entrée du cylindre avec la spécification de la machine. Déterminer si le système atteint la pression requise ou si la soupape de décharge s'ouvre prématurément.
- Mesurer le débit à la pression de fonctionnement. Vérifier la livraison de la pompe et la sortie de la valve sous une pression réaliste. Le débit mesuré sans charge peut sembler normal même lorsque la pompe est usée.
- Comparer les deux ports du cylindre. Une pression excessive du côté retour peut indiquer un tuyau, une valve ou un raccord restreint. Une faible pression d'entrée peut indiquer des problèmes d'alimentation, de valve ou de décharge.
- Séparer les causes hydrauliques et mécaniques. Inspecter l'alignement de montage, les goupilles, les roulements, les guides et la structure entraînée. Confirmer que la charge peut se déplacer librement sans utiliser le cylindre comme guide principal.
- Tester les fuites internes. Si le flux externe et la pression sont corrects mais que le cylindre reste lent sous charge, effectuez un test d'étanchéité ou d'isolement du cylindre approuvé.
Avant de déconnecter tout tuyau ou composant, abaissez et supportez mécaniquement la charge, arrêtez la source d'alimentation et libérez la pression hydraulique stockée. Une charge suspendue ne doit jamais être uniquement soutenue par la pression hydraulique. Enerpac recommande également un soutien solide et l'utilisation d'un manomètre lors de l'utilisation de cylindres hydrauliques. Directives de sécurité des cylindres Enerpac
Diagnostic par mesures de pression et de débit
Les mesures de pression et de débit sont plus fiables que le remplacement de pièces uniquement sur la base de symptômes.
| Résultat du test | Interprétation probable |
|---|---|
| Pression basse et faible débit | Problème de fourniture de pompe, de vitesse de conduite, de succion ou de fuite sévère |
| Pression normale mais faible débit | Soupape restreinte, réglage du contrôle de débit, passage sous-dimensionné ou pompe usée |
| Haute pression d'entrée et haute pression de retour | Restriction de ligne de retour ou restriction de valve |
| La pression atteint le réglage de soulagement mais le cylindre se déplace à peine | Charge excessive, liaison mécanique ou fuite interne sévère |
| Pression et débit normaux à la valve mais mouvement lent du cylindre | Fuite du cylindre, restriction de port ou résistance mécanique |
| La vitesse diminue à mesure que la température de l'huile augmente | Fuite interne dans la pompe, la valve ou le cylindre |
| La vitesse s'améliore après que l'huile se soit réchauffée | Viscosité excessive de l'huile froide ou restriction au démarrage à froid |
La pression doit être mesurée des deux côtés des composants concernés lorsque cela est possible. Un seul manomètre de système peut indiquer que la pression existe mais ne peut pas identifier où se produit une restriction ou une perte de pression.
Comment réparer un vérin hydraulique lent
La solution correcte dépend de la cause confirmée. Un cylindre lent ne doit pas être automatiquement réparé en augmentant la pression du système ou en ajustant la valve de décharge.
Pour les restrictions de débit, remplacez les filtres contaminés et les tuyaux endommagés, nettoyez les passages de valve approuvés et confirmez que les raccords et les connexions rapides fournissent une surface de débit interne adéquate. Les composants de remplacement doivent répondre aux spécifications de pression, de débit, de température et de compatibilité des fluides requises.
Pour les problèmes liés à l'huile, corrigez le niveau du réservoir et utilisez la viscosité de fluide hydraulique recommandée. L'air doit être évacué selon la procédure de purge de la machine, tandis que les fuites d'aspiration doivent être réparées avant que le système ne soit remis en service.
Les problèmes de valve peuvent nécessiter un nettoyage, des tests électriques, une vérification de la pression pilote, un recalibrage ou un remplacement. Les réglages de décharge et de contrôle de débit ne doivent être ajustés qu'aux valeurs de machine approuvées.
Si les tests confirment une fuite interne dans le cylindre, inspectez les joints du piston, le cylindrage, le piston, la tige et les composants de presse-étoupe. Remplacer uniquement les joints peut ne pas résoudre le problème si le cylindre est rayé, si la tige est tordue ou si les surfaces internes sont en dehors de leurs tolérances admissibles.
Un désalignement mécanique nécessite la correction des supports de cylindre, des pivots, des supports ou de la guidage de charge externe. Installer un cylindre réparé dans la même structure désalignée fera généralement revenir le problème.
Conclusion
Un cylindre hydraulique se déplace généralement lentement car il reçoit trop peu d'écoulement d'huile utilisable, ne peut pas développer suffisamment de force sous charge ou subit une résistance interne ou mécanique excessive. La faute peut être située dans la pompe, le filtre, le tuyau, le raccord, la valve, l'huile hydraulique, les joints du cylindre ou la structure de la machine.
Un diagnostic efficace commence par observer quand ralentissement se produit puis par mesurer la pression, le débit et la température dans des conditions d'exploitation réalistes. Remplacer le cylindre sans vérifier le système hydraulique et mécanique complet peut laisser le problème original non résolu.
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Questions fréquemment posées
Q : Une pression hydraulique faible peut-elle faire bouger un cylindre lentement ?
Oui, surtout sous charge. La pression crée la force nécessaire pour surmonter la charge et la résistance mécanique. Si la pression est insuffisante, le cylindre peut ralentir ou s'arrêter même lorsque le débit de la pompe est disponible. Cependant, augmenter la pression n'augmente pas directement la vitesse à vide ; la vitesse du cylindre est principalement déterminée par le débit et la surface efficace.
Q : Pourquoi mon cylindre hydraulique se déplace-t-il normalement sans charge mais lentement sous charge ?
Les causes courantes incluent une pompe usée, un réglage de soupape de décharge trop bas, des fuites internes des joints de piston, une charge machine excessive ou un grippage mécanique. La pression et le débit doivent être mesurés pendant que le cylindre fonctionne sous charge.
Q : Pourquoi le cylindre est-il lent uniquement lorsque l'huile est froide ?
L'huile hydraulique froide a une viscosité plus élevée et crée une résistance plus importante à travers les filtres, les vannes et les tuyaux. Vérifiez la catégorie d'huile, la procédure de démarrage à froid, l'état du filtre et l'agencement de l'entrée de la pompe.
Q : Un filtre hydraulique obstrué peut-il ralentir un cylindre ?
Oui. Un filtre de pression ou de retour obstrué peut restreindre le débit, tandis qu'un filtre d'aspiration restreint peut empêcher la pompe de recevoir suffisamment d'huile. Les indicateurs de dérivation de filtre et les mesures de chute de pression doivent être vérifiés lorsque cela est possible.
Q : Les fuites internes provoquent-elles toujours des fuites d'huile externes ?
Non. Un joint de piston usé peut permettre à l'huile de passer en interne entre les deux chambres du cylindre sans produire de fuite externe visible. Ce type de défaillance est généralement confirmé par des tests de pression contrôlée ou de fuite.
Q : Pourquoi le cylindre ralentit-il uniquement à la fin de sa course ?
Le cylindre peut avoir un amortisseur réglable conçu pour décélérer le piston avant qu'il n'atteigne le capuchon d'extrémité. Un réglage incorrect de l'amortisseur, des passages d'amortisseur contaminés ou une interférence mécanique peuvent entraîner une décélération excessive à la fin de la course.