cours hydraulique industrielle (1)

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Hydraulique industrielle

SOMMAIRECHAPITRE 1: GNRALITS SUR L'HYDRAULIQUE I. DFINITION DE LHYDRAULIQUE II. DOMAINES D'APPLICATION DE L'HYDRAULIQUE: III. DFINITION DES GRANDEURS: PRESSION & DEBIT IV. LE CIRCUIT DE BASE: V. COUPE D'UN GROUPE HYDRAULIQUE : CHAPITRE 2: LES COULEMENTS DES FLUIDES I. GNRALITS: II. LES RGIMES DCOULEMENT : III. THORME DE BERNOULLI POUR UN FLUIDE REL : IV. PERTES DE CHARGE : V. FLUIDE REL TRAVERSANT UNE MACHINE : CHAPITRE 3: LES FLUIDES HYDRAULIQUES I. INTRODUCTION II. CLASSIFICATION III. CARACTRISTIQUES DES HUILES HYDRAULIQUES CHAPITRE 4: LE RSERVOIR I. RLE II. CONSTITUTION III. SYMBOLISATION CHAPITRE 5: LES FILTRES I. RLE II. DESCRIPTION III. SYMBOLISATION IV. CARACTRISTIQUES V. FONCTIONNEMENT 1 1 1 2 2 3 4 4 5 7 7 9 11 11 11 12 19 19 19 20 21 21 21 22 22 22

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Hydraulique industrielleVI. POSITION DE MONTAGE DES FILTRES DANS LES CIRCUITS : VII. SCURIT DES FILTRES : VIII. EFFICACIT DES FILTRES : IX. REMPLISSAGE ET DPOLLUTION DES INSTALLATIONS : CHAPITRE 6: LES POMPES I. DFINITIONS II. LES GRANDEURS CARACTRISTIQUES DES POMPES III. CLASSIFICATION ET ANALYSE TECHNOLOGIQUE DES POMPES ET MOTEURS IV. ANALYSE TECHNOLOGIQUE DES MACHINES VOLUMTRIQUES CHAPITRE 7: LES ACCUMULATEURS I. DFINITION II. SYMBOLISATION III. DOMAINE DUTILISATION: IV. CONSTITUTION DUN ACCUMULATEUR: V. TYPES DACCUMULATEURS VI. FONCTIONNEMENT: VII. TRAVAUX SUR LES INSTALLATIONS : CHAPITRE 8: LES ORGANES DE LIAISON I. GNRALITS II. TUYAUX RIGIDES ET FLEXIBLES III. LES RACCORDS CHAPITRE 9: LES MODULATEURS DE PUISSANCE I. LE LIMITEUR DE PRESSION OU SOUPAPE DE SRET II. LE RDUCTEUR DE PRESSION III. LE LIMITEUR OU RDUCTEUR DE DBIT IV. LES CLAPETS ANTI-RETOUR V. LES DISTRIBUTEURS CHAPITRE 10: LES ACTIONNEURS 23 24 25 26 27 27 28 31 32 39 39 39 39 40 40 43 44 51 51 52 52 55 55 59 61 62 65 69

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Hydraulique industrielleI. LES VRINS HYDRAULIQUES II. LES MOTEURS HYDRAULIQUES CHAPITRE 11: LA NORMALISATION HYDRAULIQUE I. DISPOSITION DU PLAN : II. REPRSENTATION DES CONDUITES : III. LE REPRAGE DES COMPOSANTS : IV. LE REPRAGE DES ORIFICES DE RACCORDEMENT : V. LE REPRAGE DES CONDUITES HYDRAULIQUES : VI. RENSEIGNEMENTS TECHNIQUES : 69 73 81 81 81 81 83 83 83

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Hydraulique industrielle - Gnralits sur l'hydraulique

Chapitre 1: Gnralits sur l'hydrauliqueI. Dfinition de lhydrauliqueLhydraulique a pour racine le mot grec hudor (eau). Un systme hydraulique est un systme qui utilise leau ou un liquide quelconque pour son fonctionnement. Dans le systme industriel, lhydraulique se traduit par la transmission et la commande des forces par un liquide (huile) qui est le fluide hydraulique. Diffrentes formes d'nergie sont utilises en hydraulique : L'nergie potentielle (par gravit), exemple : un chteau d'eau. L'nergie cintique (par vitesse), exemple : une turbine hydrolectrique. L'nergie par pression:C'est cette forme d'nergie qui est utilise dans les systmes hydrauliques industriels et mobiles.

II. Domaines d'application de l'hydraulique:Machine-outil : presses dcouper, presses emboutir, commande d'avance et de transmission de mouvements, ... Engins de travaux public : pelleteuse, niveleuse, bulldozer, chargeuse, Machines agricoles : benne basculante, tracteur, moissonneuse-batteuse, Manutention : chariot lvateur, monte-charge, Les avantages des systmes hydrauliques: Les systmes hydrauliques offrent de nombreux avantages et permettent en particulier: La transmission de forces et de couples levs Une grande souplesse d'utilisation Une trs bonne rgulation de la vitesse des actionneurs du fait de l'incompressibilit du fluide La possibilit de dmarrer les installations en charge Une grande dure de vie des composants, du fait de la prsence de l'huile Les inconvnients des systmes hydrauliques: Les systmes hydrauliques engendrent aussi des inconvnients : 1

Hydraulique industrielle - Gnralits sur l'hydraulique Risques d'accident dus la prsence de pressions leves (50 700 bars) Fuites entranant une diminution du rendement Pertes de charge dues la circulation du fluide dans les tuyauteries Risques d'incendie, l'huile est particulirement inflammable Technologie coteuse (composants chers, maintenance prventive rgulire). Le but de cette partie est de faire une prsentation succinte d'une application industrielle de l'hydraulique.

Figure 1.

Exemple dapplication industrielle de lhydraulique

III. Dfinition des grandeurs: PRESSION & DEBITDans une transmission hydraulique : La pression n'existe dans un circuit que s'il y a rsistance l'coulement de l'huile, c'est l'quivalent mcanique de la force. Le dbit est l'quivalent de la vitesse.

IV. Le circuit de base:Pour transmettre l'nergie d'un point un autre, il faut constituer un circuit hydraulique comme suit:

2

Hydraulique industrielle - Gnralits sur l'hydraulique

Figure 2.

Circuit hydraulique de base

V. Coupe d'un groupe hydraulique :

Figure 3.

Coupe dun groupe hydraulique

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Hydraulique industrielle - Les coulements des fluides

Chapitre 2: Les coulements des fluidesI. Gnralits:1.Dfinition dun fluide :Les fluides sont des corps dont les molcules sont trs mobiles les unes par rapport aux autres. Un fluide prend automatiquement la forme du rcipient qui le contient. On peut classer les fluides en deux groupes : des liquides et des gaz. Les liquides ont un volume propre tant disque les gaz occupent tout le volume qui lui sont offert.

2.Compressibilit des fluides :Soit la masse volumique dun fluide. Dune faon gnrale, varie avec la pression et la temprature. On appelle un fluide incompressible lorsque est indpendante de p et T . Les liquides sont trs peu compressibles. Pratiquement : on considre que les liquides sont incompressibles et les gaz compressibles. sont

3.Viscosit :Les forces de cohsion intermolculaire ont tendance freiner lcoulement dun fluide. Cette proprit est appele viscosit : cest la capacit dcoulement dun fluide. Coefficient de viscosit dynamique : exprim dans le systme international en Poiseuille (Pl) ou en Pascal seconde (Pa.s) Coefficient de viscosit cinmatique : exprim dans le systme international en mtre carr par seconde (m/s)

4.Fluide parfait fluide rel :Un fluide parfait est un fluide dont les molcules se dplacent sans aucun frottement les uns par rapport aux autres ; donc sans viscosit = 0. (Cest thorique) 4

Hydraulique industrielle - Les coulements des fluides Un fluide est rel lorsque 0

II. Les rgimes dcoulement :Exprience : Soit un courant deau qui circule dans une conduite section circulaire. On introduit un filet de colorant dans laxe de cette conduite. Suivant la vitesse dcoulement de leau, on peut observer les phnomnes suivants :

Cas a

Cas b

Cas c

Pour des vitesses faibles, le filet colorant traverse le long de la conduite en position centrale. Pour des vitesses plus leves, le filet colorant se mlange brusquement dans leau aprs avoir parcouru une distance. Pour des vitesses trs leves, le colorant se mlange immdiatement dans leau. Rgime laminaire : (cas a) le fluide scoule en couches cylindriques coaxiales ayant

pour axe le centre de la conduite. Rgime transitoire : (cas b) cest une transition entre le rgime laminaire et ce lui turbulent. Rgime turbulent : (cas c) formation de mouvement tourbillonnant dans le fluide. Cette exprience est faite par Reynolds en faisant varier le diamtre de la conduite, la temprature, le dbit, etc, pour des divers fluides. La dtermination du rgime dcoulement est par le calcul dun nombre sans dimension appel nombre de Reynolds (Re).

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Hydraulique industrielle - Les coulements des fluides

Avec : D : diamtre de la conduite (en m) u : vitesse moyenne dcoulement ( en m/s) : masse volumique du fluide ( en kg/m3) : coefficient de viscosit dynamique ( en Pa.s) : coefficient de viscosit cinmatique ( en m/s) Si Re < 2000 le rgime est laminaire Si 2000 < Re < 3000 le rgime est transitoire Si Re > 3000 le rgime est turbulent Remarque : si la section nest pas circulaire, on dfinit le diamtre quivalent (De) par :

La nature du rgime dcoulement d'un fluide est dtermine par la valeur du nombre de reynolds. Les diffrents rgimes d'coulements sont visualiss par la reprsentation graphique du diagramme de Moody utilisant le nombre de Reynolds pour l'axe des X et le facteur de frottement F pour l'axe des Y. Le rgime d'coulement d'un fluide, se caractrise sous 3 formes : Un nombre de reynolds infrieur 2000 indique que l'coulement est calme et rgulier. Le nombre de reynolds situs 2000 et 3000 indique que l'coulement est instable entre le rgime laminaire et le rgime turbulent. Un nombre de Reynolds suprieur 3000 indique que l'coulement est sous forme de tourbillon et de remous.

Rgime laminaire

Zone critique

Rgime turbulent

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Hydraulique industrielle - Les coulements des fluides

Figure 4.

Courbe de Moody

III. Thorme de BERNOULLI pour un fluide rel :Lorsque le fluide est rel, la viscosit est non nulle, alors au cours du dplacement du fluide, les diffrentes couches frottent les unes contre les autres et contre la paroi qui nest pas parfaitement lisse do il y a une perte sous forme de dgagement dnergie ; cette perte appele perte de charge. La relation de Bernoulli peut scrire sous la forme :

H1,2 : cest lensemble des pertes de charge entre (1) et (2) exprim en hauteur. Les pertes de charge peuvent tre exprimes en pression: p1,2 = .g. H1,2

IV. Pertes de charge :Les pertes de charge sont lorigine :

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Hydraulique industrielle - Les coulements des fluides Des frottements entre les diffrentes couches de liquide et des frottement entre le liquide et la paroi interne de la conduite le long de lcoulement : ce sont les pertes de charge rgulires. De la rsistance lcoulement provoqus par les accidents de parcours (vannes, coudes,etc) ; ce sont les pertes de charge singulires ou localiss .

1.Pertes de charge rgulires : HrSoit un coulement permanent dun liquide dans une conduite de diamtre D. La perte de charge entre deux points spars dune longueur L est de la forme :

Avec v : vitesse moyenne du fluide : coefficient de perte de charge rgulire. Pour dterminer le coefficient de perte de charge rgulire , on fait souvent appel des formules empiriques tel que : Si lcoulement est laminaire, nous avons la loi de Poiseuille

Si lcoulement est turbulent, on a deux cas : Turbulent lisse R105 : il y a dautres lois tel que de Blench.

2. Pertes de charge singulires : Hs

Avec k : coefficient de perte de charge singulire qui dpend de la forme gomtrique de la conduite (rtrcissement de section, coude, vanne, etc). Remarque : Longueur quivalente de conduite (Le): La perte de charge singulire est parfois caractrise par une longueur quivalente (Le) telle que: 8

Hydraulique industrielle - Les coulements des fluides

Lavantage est de relativiser directement limportance des pertes de charge singulires par rapport aux pertes de charge rgulires et de faciliter le calcul du circuit lorsque les conduites sont toutes de mme diamtre :

V. Fluide rel traversant une machine :

M Z1, P1, V1, S1 1 Z2, P2, V2, S2

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Lorsque le fluide traverse une machine hydraulique, alors il y a un change dnergie entre le fluide et la machine. Soit E lnergie par unit de masse change entre le fluide et la machine. On pose E > 0 si la machine est motrice (pompe) E < 0 si la machine est rceptrice (turbine) Le bilan nergtique appliqu entre (1) et (2) : E(1) + E = E(2) + Eperdu Le thorme de Bernoulli scrit alors :

La puissance change est une puissance hydraulique :

Les pertes dnergie dans les machines sont traduites par un rendement. Ce dernier est le rapport

de la puissance utile par la puissance absorbe : 9

Hydraulique industrielle - Les coulements des fluides

Donc, la puissance mcanique est : Dans le cas dune pompe :

do :

Dans le cas dune turbine :

do :

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Hydraulique industrielle - Les fluides hydrauliques

Chapitre 3: Les fluides hydrauliquesI. IntroductionLe respect des performances prvues, la dure de vie, la scurit de fonctionnement et, en dfinitive la rentabilit dune installation hydraulique sont directement influencs par le choix du fluide hydraulique. Dans la plupart des applications, on utilise des fluides base minrale qui entrent dans la classe des huiles hydrauliques . A ct des types dhuiles hydrauliques bien connus et utiliss sans problme, on distingue les fluides difficilement inflammables qui imposent un examen de compatibilit avec les composants hydrauliques et souvent une limitation des performances de ces derniers. Les missions dun fluide hydraulique sont trs varies. Les principales sont les suivantes : Transmission de la puissance hydraulique de la pompe jusquau moteur ou vrin, Graissage de toutes les pices en mouvement telles que : pistons, tiroir de distributeurs, paliers, lments de commande et captage, etc., Protection contre la corrosion des surfaces mtalliques humidifies. vacuation des impurets, boue, eau, air, etc., Dissipation des calories dues aux pertes provoques par les fuites et frottements. En regard de ces missions, il faut prendre en considration les proprits particulires de chaque classe dfinies par une classification de la norme.

II. ClassificationLa norme DIN 51 524 et 51 525 donne les dfinitions pour les huiles hydrauliques. Type Dfinition Huiles hydrauliques sans additifs. Elles ont les caractristiques des huiles de H graissage type C selon DIN 51 517. Ces huiles sont de moins en moins utilises en hydraulique. Huiles hydrauliques avec additifs amliorant les performances anti-rouille et antiHL oxydation. Ces huiles sont gnralement utilises dans les circuits hydrauliques travaillant jusqu des pressions de services de 200 bars. Elles rsistent correctement aux sollicitations thermiques de ces circuits. 11

Hydraulique industrielle - Les fluides hydrauliques Huiles hydrauliques avec additifs permettant un usage en haute pression grce HLP leurs performances anti-usure. Ces huiles trouvent leur emploi dans les circuits travaillant des pressions de service au dessus de 200 bar (norme ISO future : HM). Huiles hydrauliques ayant des performances viscomtriques trs amliores. Les autres proprits sont identiques celles de la classe HLP.

HV

Cette classification en grande catgorie est complte par une srie de chiffres dfinissant lindice de viscosit. Dans beaucoup dapplications, du type mobile, pour des raisons de facilits dapprovisionnement, les constructeurs et surtout les utilisateurs adoptent les huiles moteurs et de transmissions selon la classification SAE. Il faut citer ici les huiles ATF (Automatic Transmission Fluid) qui sont utilises dans les coupleurs hydrauliques.

III. Caractristiques des huiles hydrauliquesLes caractristiques des huiles hydrauliques sont prsentes en vue dune utilisation dans la rgulation de systmes lectrohydrauliques. Lhuile est un fluide considr comme un milieu continu dformable, sans rigidit, qui peut s'couler, c'est--dire subir de grandes variations de forme sous l'action de forces qui sont d'autant plus faibles que ces variations de formes sont plus lentes. Les proprits physiques les plus importantes du point de vue mcanique sont l'isotropie, la mobilit, la viscosit, ainsi que la compressibilit. Les huiles que nous utiliserons seront isotropes, c'est--dire que leurs proprits seront identiques dans toutes les directions de l'espace. Elles seront galement mobiles c'est--dire qu'elles n'auront pas de forme propre : elles occuperont la forme du rcipient qui les contient ou elles s'couleront. En ce qui concerne la viscosit et la compressibilit, nous allons en donner quelques notions.

1.La viscositLa viscosit dun fluide est la proprit exprimant sa rsistance une force tangentielle. La viscosit est due principalement linteraction entre les molcules du fluide. Soient dans un coulement fluide de type laminaire, cest--dire qui se produit par glissement de lames et sans mlange entre les lames voisines, et un paralllpipde infiniment petit limit par plusieurs plans, alors la force retardatrice (due au frottement des molcules) qui prend naissance au sein du liquide entre les plans horizontaux, paralllement lcoulement, est proportionnelle la 12

Hydraulique industrielle - Les fluides hydrauliques surface , au gradient de vitesse et un coefficient caractristique du fluide appel

viscosit dynamique, lui-mme fonction de la pression et de la temprature.

Figure 5.

Schma de principe de la viscosit proportionnelle au gradient de vitesse est gale o

La force de contrainte de cisaillement est le gradient de vitesse et

est la distance entre deux lames.

La relation liant les viscosits dynamique et cinmatique est :

o

est la masse volumique fonction galement de la temprature et de la pression.

La viscosit cinmatique dpend fortement de la temprature. Il est donc ncessaire que la valeur de la viscosit de lhuile utilise soit donne pour une temprature prcise. La relation de Mac Coull dcrit la relation entre la temprature et la viscosit cinmatique :

o

est la viscosit cinmatique en , et

(centistokes),

est la temprature en

,

est une

constante gale 0.7 lorsque

sont des constantes caractristiques de lhuile.

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Hydraulique industrielle - Les fluides hydrauliques

Figure 6.

volution de la viscosit cinmatique

en fonction de la temprature

Une transformation logarithmique des coordonnes viscosit-temprature permet de convertir les courbes en lignes droites. La viscosit de lhuile augmente aussi avec la pression. Les variations de la viscosit en fonction de la pression sont donnes par la loi de BARUS :

o

est la viscosit absolue la pression

,

la viscosit absolue la pression .

atmosphrique et

un coefficient de viscosit/pression de valeur

La figure ci-dessous donne la variation de la viscosit en fonction de la pression.

Figure 7.

Evolution de la viscosit cinmatique

en fonction de la pression

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Hydraulique industrielle - Les fluides hydrauliques

2.La compressibilitEn hydraulique industrielle classique, lhuile est considre comme incompressible et les calculs effectus avec une valeur constante du coefficient de compressibilit procurent des rsultats satisfaisants. En lectrohydraulique, dans le cadre de la modlisation dun composant, lapproximation prcdente ne peut plus tre faite : lhuile doit tre considre comme compressible. Son module de compressibilit est caractris, une temprature donne, par la variation de sa masse volumique en fonction de la pression. La masse volumique o et dun corps, dfinie par lexpression suivante

sont la masse et le volume considrs, dpend de la temprature et de la

pression. On donne, titre dexemple (figure ci-dessous), le cas de lhuile Shell Tellus 37 :

Figure 8.

Masse volumique de lhuile Shell Tellus 37

On dfinit trois modules de compressibilit : le module de compressibilit isotherme, le module de compressibilit isentropique et le module de compressibilit effectif.

1 ) Module de compressibilit isothermeLe module de compressibilit isotherme est homogne une pression :

15

Hydraulique industrielle - Les fluides hydrauliques

o

est la variation relative de volume et

est la variation correspondante en pression. Il

peut aussi sexprimer partir de la masse volumique :

2 ) Module de compressibilit isentropiqueLe module de compressibilit isentropique est homogne une pression :

Ce module de compressibilit est une fonction de la temprature et de la pression. A titre indicatif, la figure ci-dessous reprsente le module de compressibilit de lhuile Shell Tellus 37 :

Figure 9.

Module de compressibilit isentropique de lhuile Shell Tellus 37

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Hydraulique industrielle - Les fluides hydrauliques

3 ) Module de compressibilit effectifA la compressibilit de l'huile, il faut ajouter d'autres effets intervenant sur le module de compressibilt (Bulk Modulus), en particulier l'lasticit des diffrentes enceintes, de la tuyauterie

et du rservoir de l'installation ainsi que l'air entran et dissous dans le fluide. On dfinit alors un module de compressibilit effectif prenant en compte tous ces phnomnes.

Par exemple, dans le cas d'une installation hydraulique classique, les conditions habituelles de fonctionnement sont effectif est gal , . . Pour ces valeurs, le module de compressibilit

A titre indicatif, nous donnons le graphe reprsentant linfluence de lair sur le module de compressibilit dans le cas isotherme o est le ratio air/huile.

Figure 10.

Influence de l'air sur le module

3.Equation dtat isotherme du fluideLquation dtat (au sens thermodynamique) est dfinie par la relation .

Lhypothse dun module de compressibilit constant permet dexpliquer la dpendance du volume avec la pression. En effet, daprs la dfinition du module de compressibilit exprim partir de la masse volumique, on obtient :

Lintgration de cette relation en supposant

conduit lexpression de la masse

volumique en fonction de la pression puis lexpression du volume en fonction de la pression : 17

Hydraulique industrielle - Les fluides hydrauliques

o

est une pression de rfrence arbitraire.

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Hydraulique industrielle - Le rservoir

Chapitre 4: Le rservoirI. RleLe rservoir sert principalement: Au stockage de la quantit d'huile ncessaire au fonctionnement correct du systme A protger l'huile contre les lments extrieurs nuisibles Au refroidissement de l'huile qui revient du systme Au support des autres composants du groupe hydraulique tels que le moteur qui entrane la pompe, le filtre...

II. ConstitutionLe rservoir se compose principalement d'une cuve en acier qui se subdivise gnralement (par une cloison) en deux parties qui sont: Une chambre d'aspiration Une chambre de retour Une porte de visite permet le nettoyage du fond du rservoir et les ventuels interventions de maintenance.

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Hydraulique industrielle - Le rservoir

III. Symbolisation

Rservoir conduite dbouchante au dessus du fluide

Rservoir conduite dbouchante au dessous du fluide

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Hydraulique industrielle - Les Filtres

Filtres Chapitre 5: Les FiltresI. RleLes polluants prsents dans un circuit hydraulique occasionnent des dommages et/ou une usure prmature des composants Ces polluants peuvent tre de deux types : - Solides, par exemple : Particules venant de lextrieur (exemple : silice) Particules dusure venant des composants - Solubles ou non solides, par exemple : Eau (condensation, infiltration) Lubrifiant, fluide de coupe, solvant Air en mulsion Gommes, boues provoquant des dpts Nous ne dcrirons que les filtres destins llimination des particules solides, en se rappelant quil existe des appareils et procds spcifiques pour les autres polluants (leau en particulier).

II. Description

Les filtres les plus courants sont constitus de: Un corps Une cartouche filtrante ou grille dont la maille est approprie la taille des particules 21

Hydraulique industrielle - Les Filtres retenir. Cette grille peut tre constitue de diffrents matriaux : grillage, feutre, papiers, synthtiques Un orifice d'entre et un orifice de sortie Dautres filtres utilisent un champ magntique pour piger les particules magntiques.

III. SymbolisationDsignation Symbole

Le filtre

IV. CaractristiquesLes principales caractristiques d'un filtre sont: Sa porosit moyenne ou degr de filtration (elle correspond au diamtre moyen des particules arrtes); si ce sont des grosses particules qui sont arrtes, le filtre est appel crpine. Son montage (aspiration, refoulement,...) Son dbit nominal Sa position de montage (verticale)

V. Fonctionnement

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Hydraulique industrielle - Les Filtres L'image ci-dessus montre le processus de L'image ci-dessus reprsente un filtre vide qui ne travaille pas pour le moment. filtration o le fluide qui contient d'impurets (reprsent en rouge) provenant de l'utilisation, a t "nettoy" de ses impurets par la cartouche filtrante, ce fluide est redevenu propre pour tre renvoy l'utilisation (reprsent en orange).

VI. Position de montage des filtres dans les circuits :Il y a plusieurs possibilits qui ont leurs avantages et inconvnients. Il est possible de combiner plusieurs de ces possibilits.

1.A laspiration:Le filtre est install avant la pompe. Avantages : tout le circuit est protg, pompe comprise. Inconvnients : la perte de charge provoque par le filtre devant tre faible (pour viter une cavitation de la pompe), la maille de celui-ci ne peut tre trs fine. Ces filtres, appels aussi crpines, sont presque toujours prsents dans les bches, mais ils ne suffisent gnralement pas la protection du circuit et doivent tre complts par une des solutions suivantes.

2.Au refoulement:Le filtre est install aprs la pompe (ou avant une portion de circuit). Avantages : la perte de charge tant indiffrente, la maille du filtre peut tre trs fine. Tout le circuit est protg. Inconvnients : la pompe nest pas protge, ce qui impose une bche confine (cest le cas gnralement). Les parois des filtres doivent supporter la pression du circuit, ce qui donne des filtres volumineux, lourds et chers. Ils doivent tre protgs contre le colmatage. On vite cette solution lorsque cest possible, bien que cela soit la filtration la plus efficace pour le circuit.

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Hydraulique industrielle - Les Filtres

3.Au retour:Le filtre est install sur les canalisations de retour dhuile. Avantages : la perte de charge tant indiffrente, la maille du filtre peut tre trs fine. La pression tant faible, les filtres sont plus lgers et moins chers. Les particules tant collectes et/ou produites dans le circuit, elles sont arrtes avant de polluer la bche. Inconvnients : la bche doit tre confine. Ils doivent tre protgs contre le colmatage. Cette solution efficace et conomique est trs souvent employe. A noter quil peut tre intressant de filtrer les retours de drains, car cest aux passages de tiges ou darbres que la pollution extrieure sintroduit.

VII. Scurit des filtres :Il sagit essentiellement dune protection contre le colmatage. A force darrter des particules, le filtre finit par se boucher (se colmater) et il est ncessaire de le remplacer. Si ce remplacement nest accidentellement pas fait, les parois du filtre colmat vont se dchirer sous leffet de la perte de charge ainsi occasionne et toutes les particules accumules vont se dverser dun coup dans le circuit ; on imagine aisment la catastrophe que cela reprsente ! Les protections courantes sont: Les indicateurs de colmatage: ils donnent une information lorsque la perte de charge provoque par le colmatage devient inacceptable. Cette information peut tre un voyant, un contact gr par la partie commande

Figure 11.

Les indicateurs de colmatage

Les limiteurs de pression bipasses : ds que la perte de charge provoque par le colmatage devient inacceptable, le dbit d'huile passe ct du filtre. Ce dispositif protge galement le filtre lors des dmarrages froid, lorsque la viscosit de l'huile est trop importante. La plupart des filtres sont quips de ce dispositif. 24

Hydraulique industrielle - Les Filtres

Figure 12.

Les limiteurs de pression bipasses

Les clapets anti-retour : ils vitent un dbit contresens, ce qui provoquerait un retour des impurets accumules dans le circuit. Cette protection est ncessaire en particulier pour les filtres au retour lorsque le circuit peut (ou doit) "raspirer" de l'huile (prsence de vrins en particulier).

Figure 13.

Les clapets anti-retour

VIII. Efficacit des filtres :L'efficacit d'un filtre s'exprime par la taille des particules arrtes par celui-ci, exprime en m (10-3 mm).

1.Efficacit absolue:On indique alors la taille minimale des particules qui seront toutes arrtes. Par exemple, un filtre absolu 10 m ne laissera passer aucune particule de taille > 10 m. C'est une indication contraignante pour le fabricant, ce qui explique pourquoi cette garantie est peu utilise; on parle plus souvent d'efficacit relative.

2.Efficacit relative:On donne l'efficacit relative d'un filtre, par taille nominale de particules, en indiquant le pourcentage de particules arrtes. Par exemple, un filtre ayant une efficacit de 95% 10 m ne laissera passer que 5% de particules de 10 m, en un seul passage. On peut indiquer plusieurs efficacits pour des tailles de particules diffrentes. Les fabricants utilisent souvent une autre faon de dsigner l'efficacit, le x. Ce x est indiqu par taille de particule et calcul de la manire suivante:

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Hydraulique industrielle - Les Filtres

Par exemple, un filtre ayant un 10 = 200 ne laissera passer que 0,5% de particules de 10 m (son efficacit relative est alors de 99,5%).

IX. Remplissage et dpollution des installations :1.Remplissage:Les huiles industrielles livres en fts sont garanties une classe de pollution maximale donne, qui peut tre insuffisante pour certaines installations. Il est alors ncessaire de remplir la bche avec un groupe de remplissage quip d'un filtre adquat. Cette mthode peut tre utile lorsque les fts sont ouverts depuis longtemps (nombreuses ouvertures et fermetures de la bonde), pour viter un remplissage d'huile pollue.

2.Dpollution:Lorsqu'une installation prsente une huile pollue (classe de pollution non acceptable) et que la vidange reprsente un cot important, on peut utiliser ce mme groupe pour filtrer l'huile en drivation jusqu' ce que celle-ci reprenne une classe de pollution acceptable. Le contrle de la pollution en cours d'opration est bien sr ncessaire. Ces groupes peuvent galement recevoir des "filtres" pour l'limination de l'eau.

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Hydraulique industrielle - Les pompes

Chapitre 6: Les pompesI. DfinitionsLes pompes et les moteurs sont des appareils qui convertissent l'nergie hydraulique en nergie mcanique (moteur) ou inversement (pompe). Dans le cas de la pompe hydraulique, celle-ci puise gnralement le fluide dans un rservoir appropri, par le ct aspiration et elle dbite ce fluide par son cot refoulement. Pour les moteurs hydrauliques, ceux-ci transforment nouveau lnergie produite par les pompes en nergie mcanique ncessaire un rcepteur mouvement de rotation. Les moteurs hydrauliques ont, en gnral, la mme constitution que les pompes hydrauliques de mme type.

1.Modle fonctionnel : Pompe hydraulique

Figure 14.

Modlisation de la pompe hydraulique Figure 15. Vitesse de rotation en tours/minute (tr/mn)

Caractristiques MOE Couple en Newton x mtre (N.m) Caractristiques MOS Le dbit en L/min

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Hydraulique industrielle - Les pompes

2.Symboles des pompes hydrauliques1 sens de dbit 2 sens de dbit

Pompe dbit fixe

Pompe dbit variable

Pompe dbit variable avec drain

II. Les grandeurs caractristiques des pompes1.La cylindreC'est la quantit d'huile engendre (aspire ou refoule) pendant un cycle. Elle s'exprime en volume/cycle comme par exemple cm3/tr (moteur et pompes). On distingue deux sortes de cylindres: La cylindre gomtrique (ou thorique) qui est calcule sur plan partir des dimensions et formes du composant. Cette cylindre ne tient pas compte des fuites internes, c'est celle qu'aurait le composant s'il tait parfait. La cylindre relle qui tient compte des fuites internes. Ces fuites dpendent de nombreux paramtres : viscosit de l'huile, pression d'utilisation, vitesse d'utilisation, ge du composant, etc. La cylindre relle est donc variable et fonction de ces paramtres. 28

Hydraulique industrielle - Les pompes Ces cylindres sont dtermines par les constructeurs (essais) et sont indiques dans les catalogues en fonction des diffrents paramtres.

2.Les rendementsLe rendement volumtrique rv caractrise les fuites internes de ces composants et dpend videmment des mmes paramtres que la cylindre relle. Le rendement mcanique rm caractrise les pertes par frottements et les pertes de charge internes. Le rendement global rg, lui, caractrise le rapport entre la puissance entrant dans le composant et celle en ressortant (dfinition de tout rendement nergtique). Ce rendement ne peut tre dtermin que par des essais et il est indiqu par les constructeurs sous forme de tableaux ou de courbes. Le rendement global est donn par la formule suivante : rg = rv x rm On tablit la relation entre les deux cylindres et le rendement volumtrique: Pour une pompe : Cylindre relle = Cylindre gomtrique x rv (En effet, la pompe relle fournit moins d'huile par tour que la pompe parfaite) Pour un moteur: Cylindre relle = Cylindre gomtrique / rv (En effet, le moteur rel absorbe plus d'huile par tour que le moteur parfait).

3.Le dbitLe dbit volumique Qv fourni (pompe) ou absorb (moteur) : Qv = N x Cylindre relle N : tant la frquence de rotation de l'arbre. L'unit de Qv sera en [unit de volume de la Cylindre] / [unit temps de N]

4.Le couple ncessaire l'entranement de l'arbreSi le rendement d'une pompe (ou d'un moteur) tait de 1, alors les puissances d'entre et de sortie seraient identiques, c'est dire que: p x Qv = C x on arrive : . En remplaant Qv par son expression prcdente

29

Hydraulique industrielle - Les pompes

or comme

alors

On considre galement que les pertes volumtriques (fuites) n'ont pas d'effet sur le couple, en effet seules la pression et les surfaces actives (pistons, engrenages, palettes, etc.) entrent en compte dans la dtermination gomtrique du couple. Seuls influent les frottements (paliers, joints, etc.) et les pertes de charges internes. Or on peut considrer, bas rgime, que ces pertes sont faibles devant les pertes volumtriques, en consquence on admet la formule suivante comme acceptable :

Si les pertes mcaniques et de charges sont considres comme ngligeables Si les pertes mcaniques et pertes de charge ne sont pas ngligeables, il faut multiplier le couple par le rendement mcanique rm. Si des moteurs sont raccords en srie ou s'il y a un freinage l'chappement, alors il faut prendre en compte, dans la formule prcdente, la diffrence de pression aux orifices de chaque moteur : (P = Padmission - Pchappement) . Pour tenir compte des pertes de charge et des pertes mcaniques, il peut tre ncessaire de disposer des courbes utilisateurs (figure ci-dessous) tablies par les essais du fabricant. Le couple est alors diffrent et dpend du rgime.

Figure 16.

Courbes utilisateurs Couple / vitesses

En B, le couple est plus important qu'en A, le moteur demande plus de dbit pour le mme rgime (fuites internes). En C, la vitesse est plus importante qu'en A, le moteur demande plus de pression pour le mme couple (frottements mcaniques et pertes de charge). 30

Hydraulique industrielle - Les pompes

III. Classification et analyse technologique des pompes et moteursLes pompes hydrauliques se classent en deux familles : hydromcaniques et volumtriques : Les trois figures qui suivent prsentent les caractristiques pompes ainsi que le domaine dapplication. des deux familles de

Courbe

typique

pour

les

pompes volumtriques

Figure 17.

Domaine dapplication des pompes

Nous nous intresserons plus spcialement dans ce cours aux pompes volumtriques utilises dans les asservissements lectrohydrauliques.

1.Les machines hydrodynamiquesElles se prsentent comme des faisceaux de conduites non fermes solidaires dun axe tournant qui les entrane en rotation et qui sont, de ce fait, soumises au champ centrifuge. Ce sont les forces 31

Hydraulique industrielle - Les pompes qui sexercent entre parois mobiles et fluide qui permettent la transformation dnergie mcanique en nergie hydraulique. Les pompes hydrodynamiques se situeront donc vers les grands dbits et faibles pressions, plus prcisment vers les grandes valeurs du rapport dbit sur pression.

2.Les machines volumtriquesLes machines volumtriques fonctionnent la manire dune seringue : une action mcanique (augmentation de volume) cre un vide partiel laspiration et une deuxime action mcanique (diminution du volume) oblige le fluide pntrer dans le circuit, cest la phase de refoulement. Ces machines volumtriques permettent, dans de bonnes conditions, la mise en uvre de grandes pressions et de dbits faibles. Ces considrations expliquent en partie que les pompes des systmes de commande et dasservissement fluide sous pression soient toujours des pompes volumtriques quils travaillent ou non pression constante. On peut classer les machines volumtriques de cette manire :

Figure 18.

Classification des machines volumtriques

Nous allons donner ci-aprs les schmas technologiques, photos, etc. des principales pompes et moteurs utiliss. Cette prsentation nest pas exhaustive.

IV. Analyse technologique des machines volumtriques1.Pompes et moteurs pistons axiauxOn entend par ce terme: unit dont les pistons sont disposs paralllement l'axe. Ces units sont adaptes, de par leur technologie, des vitesses relativement leves. Elles peuvent tre 32

Hydraulique industrielle - Les pompes cylindre fixe ou variable. La gamme de pressions pouvant aller jusqu' 450 bar. La course des pistons est provoque par l'inclinaison d'un plateau par rapport au barillet contenant les pistons. Si l'inclinaison est variable, alors la cylindre est variable. Le nombre de pistons dtermine la stabilit du dbit aux orifices : en effet chaque piston est soit l'aspiration, soit au refoulement, le dbit prsente donc des irrgularits d'autant plus grandes que le nombre de pistons est faible ou que celui-ci est pair.

Figure 19.

Pompe pistons axiaux axe droit, plateau inclinable

Certaines units, dites " axe bris", sont classes dans les units pistons axiaux cause de leur technologie et de leurs caractristiques similaires. Ces units ont une cylindre fixe, fonction de l'angle arbre/barillet.

Figure 20.

Pompe axe bris barillet inclinable

33

Hydraulique industrielle - Les pompes Dans ce principe (pompe axe bris, barillet inclinable), le barillet est entran par les pistons qui reoivent eux-mmes leur mouvement par le plateau dentranement. Le barillet est guid soit par un axe central soit log dans un roulement aiguilles. Il peut tre inclin par rapport laxe dentranement. La cylindre de la pompe varie en fonction de langle dinclinaison du barillet. Ce principe de construction permet de raliser des pompes dbit rversibles .

Figure 21.

Pompe plateau oscillant (pistons axiaux clapets)

Dans ce principe (pompe plateau oscillant), larbre dentranement fait osciller le plateau dentranement, qui transmet un mouvement alternatif aux pistons immobiliss en rotation. Les pistons sont appliqus par des ressorts de rappel sur le plateau. Un palier axial avec un roulement encaisse les forces dveloppes par le couple piston-plateau dentranement. Le redressement du sens des dbits des diffrents pistons est ralis, soit par une distribution clapets, soit par des fentes sur les pistons. Langle du plateau oscillant nest pas modifiable, de ce fait, la cylindre dune telle pompe est constante. De par ce procd trs simple, le dbit peut tre vari de faon continue.

2.Pompes et moteurs engrenagesLes pompes et moteurs engrenage sont constitues de 2 pignons engrenant dans un botier, lorsque les dents se quittent, le volume inter dents augmente ; c'est l'aspiration. L'huile transite ensuite entre les dents par la priphrie de l'engrenage. Lorsque les dents engrnent, le volume inter dents diminue ; c'est le refoulement.

34

Hydraulique industrielle - Les pompes

Figure 22.

Principe de la pompe engrenage

L'engrenage peut tre denture externe ou interne. Ces units sont adaptes des vitesses (> 250 bar, engrenage interne >> 250-300 bar). Elles sont cylindre fixe. Leur prix est modique, et elles sont assez bruyantes. Les pompes engrenages peuvent tre accouples les unes la suite des autres (jusqu' 4) sur le mme arbre, et entranes par le mme moteur. Les quilibrages hydrostatiques sur les paliers sont pousss, car les tanchits internes se font sur des distances faibles (dents). Les jeux doivent tre nuls, sans effort pices / pices. En consquence elles ne supportent souvent qu'un seul sens de rotation, moins de dmonter et d'inverser certaines pices.

Figure 23.

Source Rexroth - Pompe engrenage externe (p < 250 bar)

Figure 24.

Source : Rexroth- Pompe engrenage interne (p < 210 bar)

35

Hydraulique industrielle - Les pompes Les deux figures ci-dessous reprsentent le synoptique et la photographie dune pompe engrenage externe :

Figure 25.

Schma dune pompe engrenage externe

Figure 26.

Photo dune pompe engrenage externe

36

Hydraulique industrielle - Les pompes

3.Pompes et moteurs palettesUn rotor tourne dans un anneau excentr. Le volume compris entre ces deux lments est fractionn par des palettes coulissant dans le rotor. Sur un demi-tour le volume inter palettes augmente ; c'est l'aspiration. Sur l'autre demi-tour, le volume inter palettes diminue, c'est le refoulement (voir figure ci-dessous).

Figure 27.

Principe dune pompe palettes

Le modle de pompe palettes ci-dessus prsente l'inconvnient d'une action de pression sur le rotor importante. Pour remdier cela, les constructeurs rendent la pompe symtrique pour quilibrer les effets de pression sur le rotor. Les paliers de celui-ci ne supportent alors aucune action importante (voir figure ci-aprs).

Figure 28.

Principe dune pompe palette

37

Hydraulique industrielle - Les pompes Il existe des pompes palettes cylindre variable, la variation de cylindre s'obtient en faisant varier l'excentration entre le rotor et le corps (stator).

38

Hydraulique industrielle - Les accumulateurs

Chapitre 7: Les accumulateursI. DfinitionLes accumulateurs sont des appareils entrant dans la constitution des systmes hydrauliques. Ils servent emmagasiner une rserve dnergie. Ils se montent en drivation avec le circuit principal permettant de stocker une quantit de fluide sous pression et la restituer (donner) en cas de besoin, par exemple en cas de chute de pression accidentelle, compensation des fuites, quilibrage des forces... Dans certains cas lutilisation dun accumulateur est indispensable pour la scurit, ex lvateur des charges. Accumulateurs hydropneumatiques Ce sont des accumulateurs gaz avec lment de sparation entre le gaz et le fluide. Le gaz le plus souvent utilis est lazote (inerte et de bonne compressibilit)

II. Symbolisation

Accumulateur sans prcontrainte

Accumulateur avec prcontrainte au gaz

III. Domaine dutilisation:Les accumulateurs hydrauliques peuvent assurer des fonctions varies et en particulier : 39

Hydraulique industrielle - Les accumulateurs Le stockage dnergie permettant dconomiser la puissance des pompes dans les installations fonctionnement intermittent. Une rserve dnergie (en secours) pouvant intervenir lors dune panne de la pompe ou dune baisse de pression dans le circuit, ainsi que la compensation des fuites.

IV. Constitution dun accumulateur:

1 : corps 2 : soupape 3 : vessie 4 : valve de gonflage

V. Types daccumulateurs

Figure 29. membrane Forme approximativement sphrique, restituer tanchit. volume faible,

Types daccumulateur piston

vessie Volume restituer moyen, rapide,

Volume restituer important, bonne mauvaise tanchit qui cause la bonne tanchit et dure de vie. variation de la pression du gaz long raction terme. Temps de rponse important cause de linertie du piston.

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Hydraulique industrielle - Les accumulateurs

1. Laccumulateur piston:Les deux parties de laccumulateur sont isoles lune et lautre par un piston qui assure ltanchit. Le piston est gnralement muni dun systme de compensation dusure des garnitures. Laccumulateur piston ne ncessite aucun entretien, ni regonflage. Il peut fonctionner dans nimporte quelle position, mais il est prfrable de le monter verticalement (valve de gaz en haut), afin dviter le dpt de particules polluantes vhicules par lhuile sur les joints du piston.

2.Laccumulateur vessie :Lazote sous pression est contenu dans une enveloppe appele : vessie, qui isole lhuile de lazote. Le clapet install vers larrive dhuile empche la vessie de se dformer jusque dans lorifice darrive dhuile ; il empche un phnomne dextrusion. Ce clapet se ferme aussi si le dbit maximum, pour lequel lappareil est conu, venait tre dpass. Cet accumulateur peut fonctionner dans nimporte quelle position comprise entre : La verticale (valve de gaz en haut) Lhorizontale Il permet des cycles frquence leve pouvant atteindre les 120 hertz.

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Hydraulique industrielle - Les accumulateurs

Les accumulateurs vessie sont monts en principe verticalement (valve huile vers le bas).

3.Laccumulateur membrane :Lazote et lhuile sont spars par une membrane lastique mais tanche. La pastille situe en bas de la membrane empche lextrusion de celle-ci en cas de dcharge brusque.

Cet accumulateur sinstalle comme un accumulateur vessie. Les accumulateurs membrane sont monts indiffremment. Toutefois, la fixation doit tre robuste et lemplacement facile daccs.

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Hydraulique industrielle - Les accumulateurs

VI. Fonctionnement:Dans les circuits hydrauliques, le fluide ne peut pas tre comprim. Afin de sauvegarder une rserve dnergie sous pression, on se sert dun gaz : lazote. Ce gaz est comprim dans un rservoir par le fluide hydraulique. En cas de besoin, le gaz se dtend pour restituer le fluide sous pression dans le circuit. Le fonctionnement comporte trois phases : Phase n1 : Gonflage de la vessie : La vessie de l'accumulateur est gonfle avec de l'azote une pression p1 et occupe alors tout le volume V1 du rservoir. Lorsque la pression dans le circuit hydraulique est une valeur suprieure la pression de gonflage p1, l'huile pntre dans l'accumulateur : c'est la phase n3 de la charge de l'accumulateur. Phase n2 : Utilisation de l'accumulateur : Au cours du fonctionnement de l'installation hydraulique, si la pression dans le circuit diminue, l'nergie stocke dans l'azote est utilise et l'accumulateur fournit une quantit d'huile s'ajoutant celle de la pompe hydraulique. Cette phase correspond la pression de service minimale p2 o le volume est alors V2 Phase n3 : Charge de l'accumulateur : La vessie de l'accumulateur est comprime par l'huile du circuit hydraulique grce la pompe de la source de puissance du circuit hydraulique. Cette phase correspond la pression de service maximale p3 o le volume est alors V3.

Remarque: Le gaz et le fluide ne sont pas en contact. Ces deux lments sont spars dans deux chambres par une paroi lastique. Selon la paroi, il existe trois catgories daccumulateurs : 43

Hydraulique industrielle - Les accumulateurs piston vessie membrane

VII. Travaux sur les installations :Les installations quipes daccumulateurs permettent lexcution de mouvements, pendant un temps dtermin, lorsque la pompe est arrte, grce au fluide sous pression emmagasin dans la capacit. Lors dune intervention, il convient de dcharger hydrauliquement laccumulateur. A cet effet, il est impratif de prvoir des blocs de scurit avec valve de dcharge commande lectromagntique. Avant toute intervention sur une installation hydraulique possdant un accumulateur, il faut obligatoirement dcharger hydrauliquement linstallation. En aucun cas il ne faut effectuer des travaux de soudure ou des travaux mcaniques sur des accumulateurs. Il est donc recommand de sadresser des ateliers spcialiss ou des agents agrs de la marque en cas de rparation.

1.Le groupe de scuritChaque accumulateur doit tre accompagn dun groupe de scurit. Ce groupe ou bloc de scurit est mont sur laccumulateur, du ct de lorifice hydraulique. Il doit obligatoirement comporter : Un dispositif de limitation de pression qui limite la pression de lhuile dans laccumulateur Un dispositif de vidange qui permet la mise au bac de lhuile contenue dans laccumulateur Deux dispositifs de vidange sont possibles : A - Si le volume de laccumulateur ne dpasse pas 2,5 litres et si laccumulateur est utilis pour un maintien en pression ; le dispositif peut tre un robinet du type quart de tour , commande manuelle.

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Hydraulique industrielle - Les accumulateurs

Dans ce cas, un panneau davertissement doit tre appos visiblement et durablement proximit du robinet de vidange. Il doit comporter les indications suivantes :

B - Dans les autres cas, le systme de vidange sera un lectro-distributeur, ouvert au repos, qui assurera la vidange de laccumulateur lors de larrt du groupe gnrateur de pression. Il peut galement comporter: Une prise de pression permettant le raccordement dun manomtre Une commande manuelle pour le limiteur de pression, permettant la dcompression progressive de laccumulateur Un robinet permettant disoler laccumulateur du circuit de pression

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Hydraulique industrielle - Les accumulateurs

2.Rglementation:Si le produit de la pression maximum (en bar) par la contenance (en litre) est suprieur 80, les accumulateurs sont soumis la rglementation concernant les appareils sous pression de gaz, dfinie par les arrts et dcrets ministriels du 18/01/1943, du 23/07/1943, du 15/01/1978 et du 24/11/1982.

1 ) La mise en serviceLa mise en service dun accumulateur neuf est subordonn une premire preuve dans les conditions soumises la rglementation. Ils sont prouvs une pression gale 4 fois la pression dutilisation, sous la responsabilit du fabricant.

2 ) MaintenanceLe propritaire est tenu dassurer les nettoyages, rparations et remplacements ncessaires. Ces appareils doivent tre visits priodiquement la demande de lutilisateur. Une nouvelle preuve est obligatoire tous les 10 ans. Une nouvelle preuve est obligatoire tous les 5 ans, dans les cas o la face interne est en contact avec : Un gaz autre que lazote Un autre fluide autre quune huile minrale spcialement destine aux transmissions hydrauliques Avant une nouvelle preuve, une visite intrieure est obligatoire.

3 ) ScuritLa pression de remplissage en gaz doit tre porte sur chaque accumulateur, sous la responsabilit de lutilisateur. Le gaz de gonflage de laccumulateur est de lazote. En aucun cas de lair ou un autre gaz ne doivent tre utilis (risque dexplosion).

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Hydraulique industrielle - Les accumulateurs

3.Les diffrentes fonctions dun accumulateurs

1 ) En maintien de pressionLaccumulateur compense les fuites dun circuit sous pression et assure le maintien des efforts sur les rcepteurs. Quand le distributeur est pilot du ct X : le vrin sort et laccumulateur se dcharge. Quand le distributeur revient au centre : laccumulateur maintient la pression au vrin. Quand le distributeur est pilot du ct // : le vrin rentre et laccumulateur se dcharge.

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Hydraulique industrielle - Les accumulateurs

2 ) En rserve dnergieOn stocke une quantit dhuile dans laccumulateur et on restitue la totalit de cette huile sous pression. Deux cas peuvent se prsenter : A un moment donn, on a besoin dune pointe de puissance Exemple : cycle de presse injecter. Au lieu de dimensionner la pompe pour le dbit maximum, on la dimensionne pour un dbit moyen que lon complte par celui dun accumulateur, que la pompe a pralablement charg.

Lhuile stocke dans laccumulateur permet dalimenter des actionneurs pour initialiser le systme dans le cas dune dfaillance du groupe hydraulique.

3 ) En amortissement de chocsDeux cas peuvent se prsenter : Anti-coups de blier : Lorsque lon coupe brutalement une circulation dhuile sous pression, on provoque un choc dans le circuit. Plus la puissance transmise est importante, plus le choc d la dclration instantane est important. Laccumulateur est plac lendroit de la coupure, se remplit. Le coups de blier est absorb par laccumulateur qui joue ainsi le rle daccumulateur de choc. Antichoc mcanique : 48

Hydraulique industrielle - Les accumulateurs Lorsque des chocs mcaniques, externes au circuit hydraulique, viennent perturber ce dernier, on installe un accumulateur. Il absorbera lnergie due au choc en se remplissant dhuile quil restituera dans le circuit, aprs le choc.

4.Les courbe de calculBien que cette tche nincombe pas, gnralement un agent de maintenance, nous allons traiter deux exemples de calcul. Le problme consiste calculer V0 : Cest le volume dun accumulateur qui gonfl la pression P0 (fig. 1), est charg la pression P2 (le volume dazote tant alors gale V2 fig. 3), pourra restituer une quantit dhuile V, en assurant en fin de dcharge une pression gale ou suprieure P1 alors que le volume dazote est gal V1 (fig. 2). On peut crire : V = V1 V2 Les relations fixes entre les paramtres dun accumulateur sont les suivantes : V1 = V0 * 0,9 P0 = P1 * 0,9 (rserve de 10 % pour le coussin dhuile) La formule est donc : V0 = (P2 * V) / [0,9 * (P2 P1)] 5.1. Exemple 1 :

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Hydraulique industrielle - Les accumulateurs Un accumulateur doit pouvoir restituer 2 litres dhuile une pression comprise entre 100 et 150 bars. Si la frquence est lente et temprature constante (formule ci-dessus) : V0 = (P2 * V / [0,9 * (P2 P1)] = (150 * 2) / [0,9 * (150 100)] = 6,67 l P0 = P1 * 0,9 = 100 * 0,9 = 90 bars Si la frquence est rapide : moins de 1 min par cycle, il faut multiplier V0 par 1,4 Si la temprature extrieure est variable, les formules sont modifies (cas de figure non trait) 5.2. Exemple 2 : Sur une presse dbnisterie, aprs la mise sous pression, on souhaite assurer le maintien du serrage par un accumulateur pendant 30 minutes. La pression normale de serrage est de 150 bars, on tolre quelle descende 140 bars. Le dbit de fuite mesur sur les vrins est de 0,2 pour 30 minutes. Quel volume daccumulateur faudrait-il installer ? V0 = (P2 * V) / [0,9 * (P2 P1)] = (150 * 0,2) / [0,9 * (150 140)] = 3,33 l

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Hydraulique industrielle - Les organes de liaison

Chapitre 8: Les organes de liaisonI. Gnralits

Les liaisons entre les diffrents composants dun circuit hydraulique qui permettent ainsi le transport de lnergie hydraulique seffectuent par des tubes rigides ou flexibles, des canaux dans des blocs, des plaques de base, etc. La liaison entre ces diffrents lments se fait gnralement de faon dmontable grce des raccords.

Le choix des lments de liaison se fait avec des critres suivants : pression statique et dynamique, dbit, tanchit, vibrations mcaniques et hydrauliques, manipulation facile, influence de lambiance, prix. Les points essentiels considrer lors du choix des tuyaux et raccords sont la matire, le diamtre intrieur et lpaisseur de la paroi : Le diamtre intrieur dune tuyauterie et des raccords dtermine la valeur du dbit qui permet le calcul de la vitesse dcoulement du fluide. Le rgime dcoulement (laminaire ou turbulent) fonction du nombre de Reynolds o intervient la vitesse dcoulement du fluide dpend donc du diamtre intrieur. La section de passage se calcule avec la relation suivante :

o Q est le dbit et V est la vitesse dcoulement du fluide. Lpaisseur de la paroi du tube est fonction de la pression de fonctionnement P lintrieur du tube Cette paisseur dpend de la pression dclatement du tube. Pour la dterminer, il faut multiplier la pression de fonctionnement par un coefficient dont la valeur est comprise entre 4 et 6.

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Hydraulique industrielle - Les organes de liaison

II. Tuyaux rigides et flexiblesLes tuyaux rigides sont soit en tube acier (haute pression) et leur dsignation est dfinie par la norme NF A 49 330 donnant le diamtre intrieur et lpaisseur de la paroi, soit en cuivre ou en alliage daluminium (basse et moyenne pression). Les tuyaux flexibles sont constitus dun fourreau intrieur en caoutchouc synthtique rsistant aux hydrocarbures et assurant ltanchit, dune ou plusieurs tresses textiles (basse pression) ou tresses de fils dacier (moyenne et haute pression) qui lui confrent sa rsistance la pression, dune robe extrieure en caoutchouc synthtique qui le protge des agents extrieurs.

III. Les raccordsLes raccords ont pour rle dassurer une liaison dmontable entre les composants hydrauliques et les tuyaux rigides et flexibles. Les figures ci-dessous en donnent quelques exemples :

1.Les raccords bague coupanteLes raccords bague coupante sont adapts la plupart des conditions dutilisation qui se retrouvent dans lindustrie. Ce modle de raccord est ralis selon la norme DIN 2353. Le principe de ce systme rside dans lemploi dune bague coupante qui se glisse sur le tube pralablement prpar. Lcrou du raccord pousse la bague dans le cne interne de lembout du raccord. La lvre coupante de la bague repousse un bourrelet du tube vers le fond du cne.

Figure 30.

Raccord bague coupante

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Hydraulique industrielle - Les organes de liaison

2.Les raccords flasqus pour tube rigide et flexibleLes raccords flasqus sont plus particulirement utiliss sur les pompes haute pression. La liaison entre le tube et la bride du raccord peut tre du type soud ou viss . pour les flexibles, la liaison se fait par lintermdiaire d'un embout viss ou serti.

Figure 31.

Raccord flasqu pour tube rigide

Figure 32.

Raccord flasqu pour tube flexible

3.Les accouplements enfichables ou rapidesPour faciliter un dsaccouplement ou branchement rapide de centrale ou composants, on munit les flexibles daccouplements enfichables ou rapides.

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Hydraulique industrielle - Les organes de liaison

Figure 33.

Accouplement enfichable ou rapide

4.Les raccords tournantsLe raccord tournant assure le raccordement entre un lment fixe et un autre en rotation

Figure 34.

Raccord tournant

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Hydraulique industrielle - Les modulateurs de puissance

Chapitre 9: Les modulateurs de puissanceI. Le limiteur de pression ou soupape de sret1.Fonction :II a pour fonction de limiter la pression dans un circuit et de faire retourner au bac le dbit excdentaire. II est mont en drivation sur la conduite pression. En cas de blocage du dbit, la pression va monter dans le circuit jusqu' clatement d'une conduite ou d'un appareil. Le limiteur de pression intervient alors pour retourner au bac la totalit du dbit lorsque la pression atteint la valeur de tarage. Les limiteurs de pression peuvent tre : action directe, commande indirecte, commande pilote.

2.Symbole

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Hydraulique industrielle - Les modulateurs de puissance

3.Le limiteur de pression action directe :Il est constitu d'un clapet 2 pouss sur son sige par un ressort tarable 3 au moyen d'une vis 4. Lorsque la pression rgnant dans la conduite produit une force suprieure la force du ressort 3 il y a dcollement du clapet 2 et vacuation de l'huile. On distingue : La pression d'ouverture, qui permet de dcoller le clapet ; La pression de plein dbit, qui le maintient ouvert. Celle-ci est gnralement diffrente de la pression d'ouverture, car pour permettre la circulation de la totalit du dbit, le clapet doit reculer davantage, comprimant un peu plus le ressort et entranant une pression plus leve. II y a donc un dcalage entre la pression d'ouverture qui dcolle le clapet et la pression de plein dbit. Les limiteurs de pression action directe ont une marge de surpression leve (diffrence entre les pressions de plein dbit et d'ouverture) qui limite leur utilisation aux petits dbits sinon leur fonctionnement devient saccad et bruyant. De plus, il est gnrateur de vibrations et de coups de blier. En effet pour vacuer un dbit lev, il faut un clapet de grand diamtre. Lors de sa leve, celui-ci permet un dbit important amenant immdiatement une chute de pression dans la conduite, d'o fermeture brutale du clapet. Le dbit ne s'vacuant plus, la pression monte de nouveau provoquant l'ouverture du clapet et le processus reprend. La soupape fonctionne alors de faon saccade en rafales. Ce type de fonctionnement doit tre systmatiquement vit. L'utilisation du limiteur de pression en commande directe est gnralement limite 10 I / min et 140 210 bars selon les constructeurs. Pour les valeurs suprieures on utilise alors un limiteur de pression commande indirecte

4.Le limiteur de pression commande indirecte (ou clapet quilibr) :Le clapet n'est plus appliqu sur son sige par la seule force d'un ressort. La pression de l'huile s'exerce aussi sur la face suprieure, ce qui permet un quilibrage hydraulique. II suffit alors d'un faible ressort pour vaincre les frottements et assurer la fermeture du clapet. Le clapet est quelquefois,

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Hydraulique industrielle - Les modulateurs de puissance selon les constructeurs, remplac par un piston ou un tiroir. Mais le principe de fonctionnement reste le mme. Cette soupape comporte deux parties : une partie puissance constitue par le clapet quilibr 1, qui fait retourner la bche tout dbit excdentaire ; l'alimentation en huile de la face suprieure du clapet ou du piston se fait au travers d'une restriction 2 loge soit dans le clapet (ou le piston) ou dans un canal annexe. Cette restriction apporte une lgre temporisation au dsquilibre des forces agissant sur le clapet et provoque la leve de celui-ci, permettant ainsi l'vacuation du fluide excdentaire. Une partie pilote compose d'une petite soupape de sret action directe. Cette soupape est en communication avec la chambre situe la face suprieure du clapet principal et permet de tarer, avec une assez bonne prcision, la pression admissible dans la conduite. Cette soupape action directe, n'ayant rguler que le dbit pilote qui passe au travers de la restriction, peut donc tre de trs petite dimension. Le mouvement du clapet pilote tant de faible amplitude, il ne vibre pas et le fonctionnement du clapet principal est plus doux, la rgulation est plus fine et plus souple, et la pression d'ouverture atteint 90 95 %, de la pression de plein dbit. La consommation du clapet pilote varie, selon les appareils et les constructeurs, de 0,5 I / min 1 l / min . Le corps et la tte pilote du limiteur de pression sont gnralement en fonte hydraulique. Les clapets et siges sont en acier trait et les portes sont rectifies.

5.Dcharge de la pompe par pilotage du limiteur de pression :Pour ne pas laminer le dbit de la pompe durant les temps morts de la machine, ou en cas darrt durgence, on retourne alors directement au rservoir, sans contre-pression, la totalit de ce dbit. Une lectrovanne normalement ouverte assure la mise la bche du dbit pilote (celui qui traverse la restriction). N'ayant plus de pression pilote, le clapet principal se soulve et fait retourner au rservoir le dbit principal. La pompe tournant sans pression, il en rsulte une conomie d'nergie non ngligeable. Enfin l'huile n'tant plus lamine, sa temprature se stabilise, permettant l'arrt du refroidisseur, donc une conomie d'eau. 57

Hydraulique industrielle - Les modulateurs de puissance

Cette lectrovanne de petites dimensions (1 / 8") peut tre prvue sur la soupape ou dans celle-ci ou peut tre extrieure l'appareil et raccorde son pilotage. Seule la soupape de sret est dimensionne pour le dbit principal

6.Le limiteur de pression avec pilotage externe :C'est une soupape de sret piston quilibr commande distance par une soupape action directe. Le tarage de la soupape action directe doit tre infrieur celui de la soupape principale, sinon c'est le clapet pilote de celle-ci qui se dplace le premier, fixant ainsi la valeur du tarage. Dans tous les cas, on obtiendra comme pression maximale sous le clapet principal (donc dans la conduite) l'quivalent de la pression qui rgne au-dessus de celui-ci. Cette pression pilote sera celle autorise par le plus faible des tarages. On peut ainsi, en utilisant un distributeur, obtenir plusieurs valeurs de pression dans un mme circuit. Aussi pour viter le battement entre plusieurs, on laissera une marge de pression d'au moins 8 10 bars entre les diffrents tarages. Commande trois tages de pression avec dcharge de pompe : La pompe est dcharge par l'lectrovanne incorpore au limiteur de pression. Un distributeur trois positions oriente le dbit pilote vers l'un ou l'autre des limiteurs de pression commande directe. C'est la commande lectrique des bobines, qui dtermine la pression en service.

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Hydraulique industrielle - Les modulateurs de puissance

II. Le rducteur de pression

1.Fonction:Rduire la pression du rseau principal et la maintenir constante dans une partie du circuit. 2.Symbole:

Figure 35.

sans clapet anti retour 59

Hydraulique industrielle - Les modulateurs de puissance

Figure 36.

avec clapet anti retour

3.Fonctionnement:

Le fluide circule de B vers A. Le canal 3 permet la pression venant de A, d'agir sur la surface du tiroir 1. Ceci engendre une force laquelle s'oppose la force du ressort 4. Lorsque la pression en A cre une force suprieure la force du ressort 4, le tiroir 1 se dplace vers la droite et ferme le passage de B vers A. Ainsi le circuit A n'tant plus aliment, la pression est rduite et reste stable. En cas de surpression en A, le tiroir 1 se dplace encore plus vers la droite et met en communication le circuit A avec le rservoir par l'intermdiaire du canal 2 et du drain Y. Remarques: Le rducteur de pression se monte toujours en srie sur les circuits. Les rducteurs ne sont pas tous munis d'un canal interne, (comme le canal 2 sur le schma de principe ci-dessus) dans ce cas, ils sont incapables d'liminer les surpressions. Si le fluide doit pouvoir circuler de A vers B, il faut alors choisir un rducteur de pression quip d'un clapet anti-retour. 60

Hydraulique industrielle - Les modulateurs de puissance

III. Le limiteur ou rducteur de dbit1.Fonction:Limiter ou rduire la vitesse du dbit dans un circuit hydraulique afin de rgler la vitesse des actionneurs lorsque la charge est fixe.

2.Symboles :

Bi-directionnel influenc par la viscosit

Bi-directionnel influenc par la viscosit

non

Uni-directionnel

Repre:Q

3.Fonctionnement:

Des entailles en forme de V situes la base du tiroir 1, permettent un rglage progressif du passage du dbit entre les orifices A et La rotation de la molette 2 fait monter ou descendre le tiroir 1 (suivant le sens de rotation de la mollette). Ce modle est quip dun clapet anti-retour. Lorsque le dbit circule de B vers A, le tiroir 1 se soulve et laisse passer le dbit sans le freiner.

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Hydraulique industrielle - Les modulateurs de puissance Remarques. Il existe un grand nombre de principes de fonctionnement et donc de formes diffrentes Le limiteur de dbit se monte en srie sur les canalisations. Il peut se monter : Sur ladmission, on freine lhuile entrant dans le rcepteur, Sur lvacuation, on freine lhuile sortant du rcepteur, En soustraction, on dvie une partie du fluide vers le rservoir. On lappelle aussi trangleur. Si le dbit nest pas rglable, on lappelle striction. Pour un rglage donn, le dbit est constant que si la charge est constante, si la charge est variable il faudra employer un rgulateur de dbit.

IV. Les clapets anti-retour1.Fonction

Un tel dispositif permet de contrler le sens de circulation du fluide (huile pour l'hydraulique et air pour la pneumatique). Il permet le passage d'un liquide, d'un gaz, d'air comprim, ... dans un sens et bloque le flux si celui-ci venait s'inverser.

Permet la circulation de l'huile de A vers B et bloque de B vers A, pour le clapet tar il faut une pression gale ou suprieure la valeur de tarage.

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Hydraulique industrielle - Les modulateurs de puissance

2. Symbole

Clapet anti-retour non tar

Clapet anti-retour non tar

Clapet anti-retour pilot

3.ApplicationProtection d'une pompe contre les surpressions. Filtre avec clapet de drivation

Utilis comme systme de freinage d'un moteur hydraulique en agissant par contre pression

Mont en drivation d'un appareil

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Hydraulique industrielle - Les modulateurs de puissance

4.ExempleSoit maintenir une Charge (schma ci-dessous) en position haute.

Solution 1: Solution 2: Utiliser un distributeur centre ferm Utiliser un clapet anti-retour simple. Rsultat: Rsultat: Les fuites interne au niveau du jeu fonctionnel du tiroir. La charge n'est pas maintenue sa position 64 le clapet anti-retour permet la monter de la charge et rend la descente impossible

Hydraulique industrielle - Les modulateurs de puissance

Donc Il faut un clapet capable: 1 - de maintenir efficacement la charge. 2 - de permettre le passage du fluide dans les 2 sens Cet appareil est dsign sous le nom de clapet de anti-retour pilot. Dans la position flches droites du distributeur 1V, le fluide est admis en A, il soulve le clapet et s'coule vers B. On obtient la remonte du vrin 1A. En position centrale de 1V la charge tend provoquer la descente de 1A Le clapet se ferme, 1A est bloqu en position. Pour obtenir la descente de 1A. Il faut soulever le clapet. On place 1V en position flches croises, le fluide se dirige vers 1A cot fond et la pression admise aussi en P agira sur le piston de pilotage du clapet permettant l'ouverture donc le passage de B vers A. L'orifice Atant reli au rservoir par 1V.

V. Les distributeurs

1.Fonction : Aiguiller le dbit vers l'une ou l'autre partie du circuit, autoriser ou bloquer le passage du dbit

2.Constitution:Le distributeur est constitu de 3 parties : le corps, le tiroir, les lments de commande.

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Hydraulique industrielle - Les modulateurs de puissance

3.Fonctionnement : Les lments de commande agissent sur le tiroir et le dplacent vers la droite ou vers la gauche. En se dplaant, le tiroir met en communication les orifices.

4. Symbolisation:La symbolisation se ralise en 2 tapes : Construction du symbole de base (nombres d'orifices, nombres de positions). Reprsentation du type de commande. Construction du symbole de base : Chaque position des lments de commande interne du distributeur est reprsente par une case carre. Dans chaque case se positionnent des flches ou des traits qui indiquent les liaisons tablies entre les orifices et le sens d'coulement du fluide. Les canalisations aboutissent la case reprsentant la position repos. La lecture de la position travail s'obtient en dplaant par glissement l'autre case du symbole face la reprsentation des tuyauteries. Exemples:

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Hydraulique industrielle - Les modulateurs de puissance

Distributeur 4/3 centre ferm

Distributeur 4/3 centre ferm commande proportionnelle

En hydraulique, il existe un grand nombre de possibilits de cases centrales ( type 4/3 ) suivant le fonctionnement dsir. Les plus courantes sont les suivantes :

Schma des diffrentes commandes:

La majorit des distributeurs hydrauliques sont 2 ou 3 positions. L'identification d'un distributeur se fait de la manire suivante : Nombre d'orifices, nombre de positions, type de centre (si 3 positions), type de commande, type de rappel ou de maintien. Il peut y avoir plusieurs symboles sur une mme reprsentation Exemples:

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Hydraulique industrielle - Les modulateurs de puissance

Remarque:La taille d'un distributeur ainsi que la grosseur de ses orifices doit tre adapt au dbit qui le traverse.

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Hydraulique industrielle - Les actionneurs

10: Chapitre 10: Les actionneursI. Les vrins hydrauliques1.Fonction:

Le vrin est llment moteur des systmes hydrauliques, car nous pouvons dire que cest la fin du parcours du circuit hydraulique. Le vrin pour rle de transformer lnergie hydraulique reue en nergie mcanique comme par exemple la manipulation de la pelle mcanique , les trains datterrissage des avions, les monte-charges, les presses hydrauliques...et la liste est trs longue. Modle fonctionnel : vrin hydraulique

2. Symboles des vrins les plus utiliss:

Vrin simple effet

Vrin Double Effet sans amortissements

Vrin double effet avec double amortisseurs fixes

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Hydraulique industrielle - Les actionneurs

Vrin double effet amortissement rglables

Vrin double effet double tige

Vrin tlescopique

3.Domaine dapplicationLe domaine dapplication des vrins est trs vaste, des machines-outils aux engins des travaux publics, des presses hydrauliques aux monte-charges, de laronautique la construction navale, presque tous les systmes ncessitant de gros efforts font intervenir les vrins par le systme hydraulique.

4.Reprsentation d'un vrin en coupe:

Figure 37. Remarques:

Constituants dun vrin double effet

Les diamtres des tiges sont importants afin d'viter le flambage. Des abaques permettent de dterminer les caractristiques du vrin pour viter le flambage. Lors du remplacement ou de l'installation d'un vrin, il est impratif de purger l'air des chambres (de chaque ct du piston). 70

Hydraulique industrielle - Les actionneurs

Figure 38.

Coupe dun vrin double effet hydraulique

Grce des appareils de commande a appropris, qui peuvent tre galement actionns distance, l'inversion des sens s'oprent trs rapidement. Du fait qu'ils sont autolubrifis, les appareils sont fiables. Mais cela exige une trs grande propret. Abaque de dtermination de la longueur maximale de la tige sans risque de flambage

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Hydraulique industrielle - Les actionneurs

Figure 39.

Abaque de dtermination du cfficient K

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Hydraulique industrielle - Les actionneurs

Figure 40.

Abaque de dtermination de la longueur maximale de la tige du vrin

II. Les moteurs hydrauliques1.Dfinition :Dans ce type dactionneur, lnergie hydraulique fournie par un fluide sous pression est transforme en nergie mcanique. Il en rsulte un mouvement de rotation sur larbre de sortie.

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Hydraulique industrielle - Les actionneursLes moteurs hydrauliques prsentent deux caractristiques : le couple moteur et la vitesse de rotation. Modle fonctionnel : Moteur hydraulique

Remarque :Ces moteurs entranent des systmes mcaniques. Si le couple rsistant devient trop important, la pression monte. Quand elle atteint la valeur de rglage du limiteur de pression, le dbit retourne au rservoir. Leur avantage cest quils dveloppent une grande puissance pour un encombrement rduit 2. symbolisation

:Moteur rotation un sens de Moteur rotation 2 sens de

Type

Moteur fixe

cylindre

Moteur

cylindre

fixe avec drain

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Hydraulique industrielle - Les actionneurs

Moteur

cylindre

variable avec drain

3.Principaux types de moteurs hydrauliques :Les moteurs sont classs en deux familles : Les moteurs rapides (les moteurs palettes, les moteurs engrenages, les moteurs pistons axiaux, et les moteurs pistons radiaux) Les moteurs lents (cylindre leve)

Moteur palettes: Lhuile sous pression provoque la rotation des palettes implantes sur le rotor. Avantages: ralisation simple Inconvnients : relativement faible. puissance transmise

Moteur pistons axiaux : Les pistons en communication avec la haute pression se dplacent en tournant et par une liaison rotule avec le tourillon obligent ce dernier tourner. Cy = 2r.tan .n.s Avantages : couple trs important, possibilit de varier la cylindre, vitesse importante. Inconvenient: coteux.

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Hydraulique industrielle - Les actionneurs

Moteur engrenages : Mme conception que la pompe engrenage,

la pression du fluide entrane en rotation les roues dont lune est motrice. Avantages : conomique. Inconvnients: rendement limit. encombrement trs rduit,

Moteur pistons radiaux : Contrairement aux pompes pistons radiaux, les pistons peuvent tourner sur une came (stator) permettant davoir plusieurs courses par tour. Le nombre des pistons est impair pour la continuit de dbit et lquilibrage. Possibilit davoir une distribution cylindrique ou plane du fluide Avantages : couple trs important. Inconvnients : vitesse faible, encombrant, coteux, distribution s: surface du piston. Cy = n.n.c.s. n: nombre des pistons n : nombre de courses par tour. c: course. problmes dtanchit pour la

4.Problmes rencontrs:gavage des moteurs hydrauliques:Lorsque la pression est coupe, le moteur continu tourner sous leffet de linertie crant ainsi une dpression dans le circuit et fonctionne comme une pompe, risque dun phnomne de cavitation, do la ncessit dun circuit secondaire appel circuit de gavage permettant

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Hydraulique industrielle - Les actionneursdalimenter le moteur quand la pression dans le circuit principale sannule, le moteur sarrte alors progressivement.

Drainage des moteurs hydrauliques:Pour les moteurs pistons les fuites peuvent causer des perturbations de fonctionnement (accumulation dhuile derrire les pistons) pour cette raison il faut prvoir un circuit de retour de ces fuites vers le rservoir appel circuit de drainage.

Figure 41.

Circuit de drainage de moteur hydraulique

Rglage de la vitesse :Le rglage de la vitesse de rotation dun moteur hydraulique se fait en agissant sur le dbit dhuile utilis. Pour rgler ce dbit, il est possible dutiliser :

Une pompe dbit variable : dans ce cas, le moteur seul doit tre aliment par la Pompe Un limiteur de dbit : dans ce cas, le montage peut seffectuer de deux faon diffrentes. Remarque :La plupart des moteurs sont prvus pour tourner dans les deux sens. Pour inverser le sens de rotation, il suffit dinverser lalimentation et le retour au rservoir

1er Cas : Rglage sur lentre du moteur :Ce dispositif ne peut tre utilis seul, si le couple rsistant risque de devenir moteur.

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Hydraulique industrielle - Les actionneurs

Figure 42.

Rglage de la vitesse du moteur par lentre dhuile

2me Cas : Rglage en sortie du moteur :Ce dispositif quant lui, peut tre utilis dans tous les cas, mme si le couple devient moteur.

Figure 43.

Rglage de la vitesse du moteur par la sortie dhuile

5.Caractristiques associes aux moteurs hydrauliques :Vitesse de rotation (tr/min) mini 100 maxi 500 Pression maxi En bars 170 0.85

Grandeurs

Rendement

type Moteurs palettes Moteurs engrenages Moteurs pistons radiaux

400

2500

170

0.8

Quelques tours

500

20

0.9

1course / tour

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Hydraulique industrielle - Les actionneurs Plusieurs courses / tour Plateau inclinBarillet inclin

5

800

200

0.85

Moteurs pistons axiaux

50 50

350 3500

400 250

0.95 0.9

Puissance hydraulique: Cest la puissance dentre pour le moteur.

p en [Pa], QV en [m3/s]

Ph en [W].

Le fluide entre dans le moteur avec un dbit Qe dbit rellement par la pompe, mais le moteur ne peut refouler que le dbit Qs =Cy.N le dbit excdentaire constitue les fuites on peut crire alors : Qe =Qs + qfuites et le rendement volumtrique est :

v =Puissance mcanique:

Qs Cy . N = Qe Qe

(N en [tr/s])

Cest la puissance de sortie dveloppe par le moteur : Pm = C. avec C en [mN], en[rad/s] Pm en[W] Rendement:

g =Le rendement global du moteur est :

Pm C . = = m . v Ph Qe . p

O m est le rendement mcanique du moteur. En remplaant dans lexpression prcdente Qe par Cy.N/v et par 2N, on trouve :

m =

2 .C Cy.p

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Hydraulique industrielle - Les actionneurs6.Utilisation

de labaque :

Labaque ci dessous permet de vrifier ou de dterminer les caractristiques dun moteur hydraulique. Connaissant deux paramtres, il permet de dterminer le troisime lment.

Figure 44. Exemple

Abaque de dtermination des caractristiques de moteur hydraulique

Connaissant le couple Cm= 20 m.daN et la Cylindre du moteur Cyl = 60 cm3/tr On peut dterminer la pression de service ncessaire qui est P=200 Bars

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Hydraulique industrielle - La normalisation hydraulique

11: Chapitre 11: La normalisation hydrauliqueI. Disposition du plan :Les appareils sont disposs de bas en haut et de gauche droite.

En bas gauche : sources dnergie, alimentations... Au centre : la distribution. En haut : les actionneurs.

II. Reprsentation des conduites :Type de conduite Conduite de travail et dalimentation Conduite de pilotage Conduite de retour Conduite de drainage Conduite daspiration Conduite de gavage Couleur Trait continu rouge Trait interrompu rouge Trait continu bleu Trait interrompu bleu Trait continu jaune Trait continu vert

III. Le reprage des composants :Il se compose de 3 lments prcds du signe :

- Case I : repre dordre. Ce repre peut comporter des chiffres allant de 0 999. Commencer par 0 pour les accessoires monts sur la centrale. Continuer par les lments de gnration de pression et de retour.

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Hydraulique industrielle - La normalisation hydraulique Puis par les diffrentes chanes de distribution.

Exemple :

- Case II : Code de dsignation des composants.

Composants Pompe Moteur hydraulique ou lectrique Vrin Distributeur

CodeP

Composants Raccord, purge

CodeU

M

Rservoir

T

C D

Accumulateur Filtre Appareils de mesure (mano, thermo,...)

A F

Capteurs

S

G

Clapet anti-retour

N

Pressostat Groupe de scurit accumulateur

SP

Appareils de pression

R

J

Appareils de dbit

Q

Electrovanne

YV

- Case III : Code dtat ou daction (chiffre ou lettre) .

Actionneurs : non concerns.

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Hydraulique industrielle - La normalisation hydraulique Electrovannes : un chiffre pour chaque position du distributeur, le 0 est pour la position initiale.Exemple :

Capteurs associs aux actionneurs : le chiffre 0 est affect aux capteurs actionns ltat initial; puis la numrotation suit le sens de la squence.Exemple :

Appareils associs une chane de distribution : lettres A, B, P, T, X, Y, V, L suivant le repre de lorifice du distributeur auquel lappareil est raccord. Pour les appareils sur 2 voies indiquer AB.

IV. Le reprage des orifices de raccordement :Mettre ceux qui figurent sur le symbole normalis du composant.

V. Le reprage des conduites hydrauliques :Les repres sont placs paralllement au trait reprsentant la conduite, ils sont indiqus proximit des points de connexion, ils se composent : dune lettre correspondant lorifice du distributeur principal. dun chiffre correspondant au numro de la chane comportant le distributeur.

VI. Renseignements techniques :A cot des composants, indiquer les caractristiques suivantes : Rservoir : Capacit maximale en litres, type, catgorie et viscosit du fluide. Pompes : Dbit ou cylindre.

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Hydraulique industrielle - La normalisation hydraulique Moteur lectrique : Puissance, vitesse de rotation, valeur de tension. Appareils de pression et de dbit : Valeur de rglage des appareils. Vrin : Diamtre dalsage, de tige et course en mm, prcds de la lettre H. Ex: H 200 X 80 X 140 Force en N et vitesse en m/s. Prciser la fonction du vrin (serrage, levage, avance, ...). Actionneurs oscillants (vrin rotatifs) : Cylindre en cm3, couple, angle et vitesse de rotation. Moteurs hydrauliques : Cylindre. Accumulateurs : Pression de dcharge, nature du gaz, volume restituer en L et identification. Filtres : Degr de filtration en micromtre et dbit nominal. Tuyauteries : Diamtre extrieur et paisseur en mm.

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