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Sur une cisaille guillotine hydraulique, le moteur de pompe se choisit non pas d'après la puissance de pointe au moment le plus dur de la coupe, mais d'après la charge équivalente (thermique) sur l'ensemble du cycle de coupe ; la puissance de pointe est vérifiée à part pour confirmer qu'elle reste sous le couple maximal du moteur. La puissance de pointe découle du débit fourni par la pompe à la pression maximale ; la charge équivalente dépend du nombre de coupes par minute, de la durée de chaque phase et du temps de marche à vide du moteur. Cet article parcourt pas à pas le cycle de la guillotine pour montrer comment vérifier la puissance du moteur et à quoi veiller lors de son remplacement.
Guillotine hydraulique et mécanique : le rôle du moteur diffère
Les cisailles guillotines existent avec deux types d'entraînement, et le choix du moteur en dépend :
- Guillotine mécanique (à volant) : le moteur entraîne un volant lourd par courroie ; au moment de la coupe, l'énergie passe du volant à la lame par un embrayage. Entre deux coupes, le moteur relance le volant. Dans cette conception, l'inertie du volant et la condition de démarrage sont déterminantes.
- Guillotine hydraulique : le moteur entraîne une pompe hydraulique ; la pompe alimente les vérins, qui plaquent d'abord les presse-tôles sur la tôle puis font descendre la lame. La charge du moteur varie en quelques secondes avec la pression de la pompe.
Cet article traite de la guillotine hydraulique. Le porte-lame, les presse-tôles, les valves de sécurité et les protections des mains relèvent du constructeur de la machine ; le choix du moteur ne remplace ni ne modifie ces dispositifs.
Que subit le moteur au cours d'un cycle de coupe ?
Un cycle typique de guillotine hydraulique comprend quatre phases. À chaque phase, la pression de pompe, et donc la charge du moteur, est différente :
| Phase | État hydraulique | Charge du moteur |
|---|---|---|
| Attente à vide | La pompe refoule au réservoir, pression faible | Faible ; seulement frottements et pertes de circulation |
| Descente des presse-tôles et approche de la lame | Débit élevé, pression moyenne | Moyenne |
| Coupe | La pression monte rapidement au maximum | La plus élevée ; de courte durée |
| Remontée de la lame | Débit élevé vers le vérin de retour, pression faible à moyenne | Moyenne |
La pression de coupe dépend de l'épaisseur de la tôle, de la résistance du matériau, de la longueur de coupe et de l'angle de la lame. Sur une machine qui coupe de la tôle fine, la pression peut ne jamais atteindre son maximum. La fréquence à laquelle vous coupez la tôle la plus épaisse du tableau de capacité influe donc directement sur la charge du moteur.
Puissance de pointe et puissance équivalente : deux vérifications distinctes
La puissance de pointe est celle qu'absorbe la pompe à la pression maximale et au débit de cet instant. Le calcul approché divise le produit de la pression par le débit par le rendement de la pompe ; la valeur provient du tableau du fabricant de la pompe ou de l'étude de la machine. Un moteur asynchrone peut dépasser sa puissance nominale sur des charges brèves, mais cette charge de pointe ne doit pas approcher le couple maximal du moteur sans marge de sécurité. Le rapport de couple maximal s'obtient auprès du fabricant du moteur.
La puissance équivalente est celle qui détermine l'échauffement du moteur. Une méthode répandue pour les charges intermittentes est la moyenne quadratique : on multiplie le carré de la puissance de chaque phase par sa durée, on divise par la durée totale du cycle et on prend la racine carrée. La puissance nominale du moteur ne doit pas être inférieure à cette valeur équivalente. La méthode est une approximation ; en cas de longues phases à haute pression ou de coupes très fréquentes, elle est évaluée avec le fabricant du moteur.
Les deux vérifications se complètent. Un moteur choisi uniquement sur la puissance de pointe est plus gros que nécessaire et tourne peu chargé en service ; un moteur choisi uniquement sur la moyenne perd de la vitesse pendant la coupe et ralentit, voire cale dans le cas extrême.
Exemple de calcul hypothétique : une guillotine hydraulique de taille moyenne
Les valeurs ci-dessous sont des chiffres hypothétiques choisis uniquement pour illustrer la méthode ; ce ne sont pas les données d'une machine réelle. Supposons que chaque cycle de coupe d'une guillotine hydraulique dure 6 secondes :
- Phase de coupe : 2 secondes, puissance de pompe 14 kW
- Approche et remontée : 2 secondes au total, 6 kW
- Attente à vide : 2 secondes, 2 kW
Moyenne quadratique : (14² × 2 + 6² × 2 + 2² × 2) / 6 ≈ 78,7 ; sa racine carrée vaut environ 8,9 kW. La charge équivalente de ce cycle étant d'environ 8,9 kW, le moteur de 11 kW, puissance normalisée immédiatement supérieure, est candidat. La charge de pointe de 14 kW représente environ 1,3 fois la puissance nominale du moteur ; on vérifie avec les données du moteur que ce rapport reste nettement sous son couple maximal. Si l'opérateur attend longtemps entre les coupes, la charge équivalente baisse encore ; si la machine coupe en série sans pause, la phase à vide raccourcit et la charge équivalente augmente.
