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Dans les véhicules de combat chenillés et les plates-formes blindées lourdes, la boîte d’engrenages latérale se trouve précisément là où tout est le plus sollicité : couple élevé provenant du moteur, charges de choc soudaines dues aux terrains irréguliers, accumulation de chaleur lors de longues missions, et changements constants de direction. Elle ne reçoit aucune gloire, mais si elle tombe en panne, le véhicule cesse immédiatement d’avancer. Plus de direction, plus de manœuvre, plus de mission.

Ce banc d’essai existe pour obliger la boîte d’engrenages latérale à faire ses preuves sous un stress contrôlé et instrumenté avant qu’elle ne soit installée sur un véhicule.
Le Système Électrique et Hydraulique pour le Banc d’Essai de la Boîte d’Engrenages Latérale (LH & RH) est conçu comme une installation d’essai de niveau industriel, et non comme un simple support de test. Au lieu de simplement faire tourner l’arbre d’entrée quelques minutes pour cocher une liste, il recrée l’environnement réel de fonctionnement :
• Le lubrifiant est chauffé à des températures élevées et réalistes, et non à des conditions tièdes d’atelier.
• L’huile est pompée dans la boîte de vitesses sous pression, afin de solliciter correctement les chemins de lubrification et les jeux internes.
• Une charge de frein contrôlée est appliquée pour faire réellement travailler le train d’engrenages, et non tourner à vide.
• Les vérins d’embrayage et de changement de vitesse sont actionnés hydrauliquement, reproduisant les forces et séquences d’actionnement réelles du véhicule.
• Le couple, le régime, la température, la pression, le bruit et les vibrations sont surveillés en temps réel, afin que vous puissiez voir exactement comment se comporte la boîte de vitesses, et non seulement si elle a survécu.

Sous le capot, le banc combine :
• Des groupes hydrauliques de lubrification et d’actionnement à haute capacité  
• Un servomoteur asynchrone haute puissance pour appliquer une énergie mécanique contrôlée  
• Des circuits hydrauliques dédiés pour la circulation d’huile et les fonctions d’actionnement  
• Une plateforme d’automatisation et d’acquisition basée sur PLC–HMI  
• Un ensemble de capteurs étroitement intégré, conçu pour un diagnostic avancé, l’assurance qualité et les travaux de développement  

En résumé, cette machine transforme l’essai de boîtes d’engrenages latérales d’un jugement subjectif « ça a l’air correct » en un processus de validation reproductible et basé sur les données – un véritable laboratoire d’essai intégré dans un seul système.

1. Objectif et Portée Fonctionnelle
Le banc est conçu pour des essais complets et répétables des boîtes d’engrenages latérales Gauche (LH) et Droite (RH), y compris plusieurs variantes d’une même famille. Il convient aussi bien au contrôle qualité en production qu’à la R&D.

Il vous permet de :

• Valider la performance mécanique  
  ▹Vérifier si la boîte de vitesses peut transmettre le couple requis sans bruit, vibration ou échauffement anormaux.  
  ▹Confirmer le fonctionnement correct dans tous les rapports sous charge légère et lourde.

• Vérifier le comportement d’actionnement et de changement de vitesse  
  ▹Évaluer la douceur et la répétabilité de l’engagement/désengagement de l’embrayage.  
  ▹Confirmer que le mécanisme de changement de vitesse atteint et maintient positivement chaque position de rapport.  
  ▹Tester l’actionnement du frein sous charge hydraulique contrôlée pendant la rotation.

• Évaluer les performances thermiques et de lubrification  
  ▹Étudier la montée en température de l’huile lors des sollicitations prolongées et des essais d’endurance.  
  ▹Examiner le comportement de la boîte à des températures d’huile élevées, plus proches des conditions réelles.

• Analyser les tendances NVH et de fatigue  
  ▹Capturer les signatures de bruit et de vibration sur toute la plage de vitesses.  
  ▹Identifier les signes précoces de désalignement, dommages de roulement, piqûres de dents ou autres défauts internes.

• Standardiser les critères d’acceptation  
  ▹Exécuter des cycles d’essai normalisés pour chaque boîte sortant de la production.  
  ▹Enregistrer les paramètres pour la traçabilité et la corrélation avec tout retour terrain.

2. Architecture Hydraulique
Le système hydraulique est divisé en deux sous-systèmes logiques :
1. Lubrification / circulation d’huile & chauffage  
2. Actionnement (embrayage, changement de vitesse, frein)  
Cette séparation améliore la fiabilité, le contrôle et la facilité de maintenance.

2.1 Système de Lubrification & Circulation d’Huile
Le système de lubrification est chargé de faire circuler une huile conditionnée à travers la boîte de vitesses dans des conditions réalistes.

Caractéristiques principales :
• Réservoir isolé de 400 litres  
  ▹Grand volume pour assurer la stabilité thermique et une réserve suffisante pour les essais d’endurance prolongés.  
  ▹Conçu pour minimiser l’aération et garantir une aspiration et un retour fiables.

• Capacité huile haute température  
  ▹Utilise une huile pour engrenages de haute qualité compatible avec les applications lourdes.  
  ▹Résistance d’immersion d’environ 20 kW pour une montée rapide en température et une stabilité thermique élevée.  
  ▹Capacité de température d’huile jusqu’à environ 150°C pour les pires scénarios.

• Circulation sous pression  
  ▹Pression de service d’environ 18 kgf/cm2, garantissant l’alimentation des galeries internes et points critiques.  
  ▹Filtration multi-étages (grossière + fine) pour maintenir la propreté de l’huile et protéger la boîte et les pompes.

• Fenêtre thermique  
  ▹Température de retour d’huile ciblée autour de 100 ± 10°C pendant les essais.  
  ▹Cette plage permet d’évaluer l’étanchéité, les jeux, le bruit/vibration et le rendement en conditions chaudes.

En pratique, vous testez la boîte chaude, chargée et correctement lubrifiée — exactement comme en service.

2.2 Groupe de Puissance d’Actionnement (Embrayage, Changement de Vitesse & Frein)
La partie actionnement est un système hydraulique séparé qui commande l’embrayage, le changement de vitesse et le frein.

Ce sous-système inclut :
• Réservoir hydraulique de 40 litres  
  ▹Dédié aux fonctions d’actionnement, séparé de l’huile de lubrification.  
  ▹Réduit la contamination croisée et simplifie le contrôle.

• Circuit d’actionnement haute pression  
  ▹Pression de fonctionnement jusqu’à environ 40 kgf/cm2.  
  ▹Fournit la force et la vitesse nécessaires pour tous les vérins.

• Vérins dédiés pour chaque fonction  
  ▹Vérin d’embrayage – pour un engagement/désengagement contrôlé.  
  ▹Vérin de changement de vitesse – déplace le sélecteur vers le rapport requis.  
  ▹Vérin de blocage de rapport – garantit la tenue positive du rapport sélectionné.  
  ▹Vérin de frein – applique un couple de freinage contrôlé pour charger la boîte pendant l’essai.

• Mécanisme de distribution hydraulique  
  ▹Dirige le débit et la pression vers chaque vérin selon la séquence d’essai contrôlée par PLC.  
  ▹Permet des cycles complexes et reproductibles tels que :  
    ▪ Engager embrayage → sélectionner rapport → appliquer frein → fonctionner sous charge → relâcher → passer au rapport suivant.

Cela vous offre un actionnement programmable, répétable, reproduisant bien mieux les commandes réelles qu’un levier manuel.

3. Système d’Entraînement Électrique
3.1 Servomoteur Asynchrone Haute Puissance
L’énergie mécanique est fournie par un servomoteur asynchrone robuste, conçu spécialement pour les bancs d’essai.

Points essentiels :
• Puissance nominale : environ 78–80 kW  
• Vitesse maximale : jusqu’à environ 2500 tr/min  
• Conçu pour :  
  ▹Les fortes exigences de couple au démarrage.  
  ▹Les changements de vitesse fréquents et les transitoires.  
  ▹Les essais d’endurance en service continu.

Comparé à un moteur asynchrone standard, la configuration servo permet un contrôle précis de la vitesse et du couple, essentiel lorsque l’objectif est de disposer de conditions d’essai mesurables et reproductibles, et non simplement de “faire tourner pour voir”.

3.2 Servovariateur & Contrôle
Le servomoteur est piloté par un servovariateur intégré au PLC :

• Commande en boucle fermée utilisant un retour codeur sur le moteur.  
• Prend en charge :  
  ▹Le fonctionnement à vitesse constante pour les essais d’endurance et de chauffe.  
  ▹Les rampes de vitesse contrôlées pour les cartographies de performance.  
  ▹Les variations brusques et profils transitoires pour simuler les chocs/charges.  

• Intègre des fonctions de protection :  
  ▹Protection contre les surintensités et surcharges.  
  ▹Protection contre la surchauffe du moteur et du variateur.  
  ▹Arrêt contrôlé et mise en sécurité en cas de défaut ou d’arrêt d’urgence.

Vous disposez ainsi d’un profil d’entraînement programmable pour la boîte d’engrenages, plutôt qu’un moteur ON/OFF basique.

4. Mesure du Couple & des Performances
Le couple est mesuré directement sur l’arbre à l’aide d’un capteur de couple en ligne :

• Plage de mesure : typiquement 0–300 Nm  
• Installé entre l’arbre moteur et l’arbre d’entrée de la boîte.  
• Capture :  
  ▹Les caractéristiques couple/vitesse pour chaque rapport.  
  ▹Le comportement transitoire du couple lors des engagements d’embrayage et des changements de vitesse.  
  ▹L’évolution des besoins en couple à mesure que l’huile chauffe et que les composants se dilatent.

Grâce à cela, vous pouvez établir une signature couple-vitesse d’une “bonne boîte” et détecter toute déviation sur des unités suspectes.

5. Instrumentation & Capteurs
Ce banc est une plateforme d’essai instrumentée, et non un simple dispositif mécanique de charge. L’ensemble de capteurs offre une visibilité complète sur le comportement de la boîte d’engrenages.

5.1 Capteurs de Process et d’État  
Les capteurs principaux incluent :

• Capteur de RPM  
  ▹Mesure la vitesse de rotation sur toute la plage de fonctionnement.  
  ▹Permet de synchroniser couple, vibration et bruit avec la vitesse.

• Capteurs de Température (RTD PT100)  
  ▹Installés dans le réservoir de lubrification et dans les lignes critiques.  
  ▹Plage adaptée aux opérations d’huile chaude (0–150°C).  
  ▹Utilisés pour le monitoring, le contrôle en boucle fermée et la sécurité.

• Transmetteurs de Pression  
  ▹Installés dans les circuits de lubrification et d’actionnement.  
  ▹Surveillent :  
    ▪ L’état de la pression de lubrification.  
    ▪ Les pressions des vérins d’embrayage, de changement de vitesse et de frein.

• Capteur de Bruit  
  ▹Mesure le niveau de bruit global de la boîte.  
  ▹Utile pour les comparaisons NVH entre unités et dans le temps.

• Capteur de Vibration Tri-axial (Accéléromètre)  
  ▹Capture les vibrations selon trois axes orthogonaux.  
  ▹Large bande passante pour détecter fréquences d’engrènement, problèmes de roulements et résonances structurelles.

5.2 Pourquoi C’est Important
Avec tous ces signaux corrélés (couple, RPM, pression, température, bruit, vibration), le banc devient un outil de diagnostic et de développement :

• Vous pouvez distinguer les problèmes de lubrification des défauts de conception.  
• Vous pouvez détecter très tôt les anomalies mécaniques avant une défaillance majeure.  
• Vous pouvez générer des critères d’acceptation fiables et basés sur les données pour chaque boîte.

6. Automatisation PLC–HMI & Acquisition de Données

6.1 PLC (Automate Programmable Industriel)  
Le PLC est l’unité centrale qui coordonne tous les sous-systèmes.

Ses responsabilités incluent :

• Séquençage des routines d’essai  
  ▹Démarrage/arrêt du chauffage et de la circulation d’huile.  
  ▹Montée en vitesse, fonctionnement stabilisé et descente du moteur.  
  ▹Actionnement embrayage, changement de vitesse et frein selon un ordre défini.

• Mise en œuvre de la logique de sécurité  
  ▹Arrêt sur surchauffe.  
  ▹Alarmes de pression de lubrification basse.  
  ▹Traitement de l’arrêt d’urgence.  
  ▹Interverrouillages pour éviter des états mécaniquement dangereux.

• Contrôle en temps réel  
  ▹Ajuste vitesses ou pressions selon les retours capteurs.  
  ▹Garantit que chaque étape du cycle est complétée avant de passer à la suivante.

6.2 HMI (Interface Homme–Machine)
L’opérateur interagit avec le banc via un panneau HMI graphique :

• Visualisation en temps réel :  
  ▹Vitesse et couple de la boîte.  
  ▹Températures et pressions d’huile.  
  ▹État du système d’actionnement.  
  ▹Alarmes actives et avertissements.

• Fonctions opérateur :  
  ▹Démarrer/arrêter les séquences complètes d’essai.  
  ▹Sélectionner des recettes d’essai pour différentes variantes de boîtes.  
  ▹Accéder à des modes manuels limités pour maintenance ou diagnostic.  
  ▹Consulter les tendances de base et historiques de paramètres (selon configuration).

Ensemble, le système PLC–HMI garantit une utilisation quotidienne simple pour les opérateurs, tout en offrant la profondeur nécessaire aux ingénieurs de développement.

7. Implantation Mécanique & Intégration du Circuit Hydraulique
La disposition mécanique et hydraulique est conçue pour offrir clarté, accessibilité et facilité de maintenance :

• Agencement physique modulaire  
  ▹Le groupe de lubrification 400 L en module principal.  
  ▹Le groupe d’actionnement haute pression 40 L en module séparé.  
  ▹L’armoire électrique / servovariateur dans un cabinet dédié.  
  ▹La console opérateur / HMI positionnée ergonomiquement.

• Routage hydraulique logique  
  ▹Lignes d’aspiration et de retour dimensionnées pour éviter la cavitation.  
  ▹Filtres positionnés pour un entretien aisé et régulier.  
  ▹Collecteurs, vannes, manomètres et points de test clairement identifiés.

• Facilité de maintenance  
  ▹La structure permet de remplacer pompes, moteurs, vannes et capteurs avec un minimum de démontage.  
  ▹Documentation et schémas de circuit clairs pour un dépannage rapide.

Cela permet de maîtriser les temps d’arrêt et assure une exploitation durable du banc pendant de nombreuses années.

8. Spécifications Techniques

  

    
Catégorie
    
Paramètre
    
Valeur Typique / Description
  

  

    
Application
    
Type de boîte
    
Boîte d’engrenages latérale – variantes LH & RH
  

  

    
Fonction
    
Portée
    
Essais fonctionnels, de performance et d’endurance
  

  

    
Entraînement principal
    
Type de moteur
    
Servomoteur asynchrone
  

  

    

    
Puissance nominale
    
~78–80 kW
  

  

    

    
Vitesse max.
    
Jusqu’à env. 2500 tr/min
  

  

    

    
Méthode de contrôle
    
Contrôle vitesse/couple en boucle fermée via servovariateur
  

  

    
Système de lubrification
    
Capacité du réservoir
    
400 L
  

  

    

    
Fluide utilisé
    
Huile pour engrenages de haute qualité (ex. : IOC 030-GX-100)
  

  

    

    
Pression d’alimentation
    
Env. 18 kgf/cm²
  

  

    

    
Puissance du chauffage
    
Résistance d’immersion ~20 kW
  

  

    

    
Température max. d’huile
    
Jusqu’à env. 150°C
  

  

    

    
Température retour typique
    
~100 ± 10°C pendant l’essai
  

  

    

    
Filtration
    
Multi-étages (pré-filtre + filtre fin)
  

  

    
Système d’actionnement
    
Capacité du réservoir
    
40 L
  

  

    

    
Pression d’actionnement
    
Jusqu’à env. 40 kgf/cm²
  

  

    

    
Fonctions commandées
    
Embrayage, changement de vitesse, verrouillage de rapport, frein
  

  

    

    
Débit pompe
    
~30–40 LPM @ jusqu’à ~40 bar
  

  

    
Mesure du couple
    
Plage capteur
    
Env. 0–300 Nm
  

  

    

    
Montage
    
En ligne entre moteur et arbre d’entrée de la boîte
  

  

    
Capteurs – Process
    
RPM
    
~3–2500 tr/min
  

  

    

    
Température d’huile (PT100)
    
0–150°C
  

  

    

    
Transmetteurs de pression
    
~0–20 bar, sortie 4–20 mA
  

  

    

    
Bruit
    
Plage typique ~0–80 dB
  

  

    
Capteurs – Vibration
    
Type
    
Accéléromètre tri-axial
  

  

    

    
Plage fréquentielle
    
Large bande adaptée à l’analyse d’engrènement & vibrations structurelles
  

  

    
Contrôle & Interface
    
Contrôleur
    
PLC industriel
  

  

    

    
HMI
    
Panneau opérateur tactile graphique
  

  

    

    
Communication
    
Interface série/fieldbus industrielle (ex. : RS-485 ou équivalent moderne)
  

  

    
Modes de fonctionnement
    
Mode test
    
Séquences semi-automatiques et entièrement automatiques (configurables)
  

  

    

    
Enregistrement
    
Surveillance en temps réel, enregistrement tendances/données (selon configuration)
  

  

    
Environnement typique
    
Installation
    
Usines de véhicules blindés, arsenaux, centres d’essai de véhicules lourds
  


9. Applications Typiques
Ce banc est idéal pour les organisations qui ne peuvent pas se permettre d’approximation concernant la fiabilité des boîtes d’engrenages :

• Fabricants de véhicules blindés et plates-formes chenillées  
  ▹Essais de routine et acceptation finale des boîtes d’engrenages latérales.

• Arsenaux et dépôts de révision de véhicules lourds  
  ▹Vérification des performances après réparation ou révision, avant remise en service.

• Laboratoires de R&D et d’ingénierie de défense  
  ▹Validation de conception, benchmarking, essais comparatifs d’huiles et de configurations.

• Laboratoires d’essais indépendants et installations privées d’équipements lourds  
  ▹Essais contractuels pour OEM et organisations de maintenance.

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