P. GUIBERT 2008 HYDRAULI QUE I NDUSTRI ELLE APPLI QUE HYDRAULI QUE I NDUSTRI ELLE APPLI QUE 2008 0Introduction. 1Hydraulique thorique. 2Fluides hydrauliques. 3Systmes hydrauliques. 4Symbolisation, prsentation dun schma. 5Organes de rgulation et de commande. 5-1Organes de rgulation de pression. 5-2Organes de rgulation de dbit. 5-3Organes de commande. 5-4Valves cartouche. 5-5Composants commande proportionnelle. 5-6Servo-valves. 5-7Axe numrique : servo-vrin, servo-moteur. 6Organes de liaison et de rserve. 6-1Les tubes et raccords. Montages modulaires et blocs fors. 6-2Les rservoirs. 6-3Les filtres. 6-4Les changeurs de chaleur. 7Les accumulateurs. 8Gnrateurs de dbit : les pompes. 8-1Choix du groupe de pompage et pompes cylindre fixe. 8-2Pompes cylindre variable. 9Actionneurs hydrauliques. 9-1-1Les vrins-1 : caractristiques, montage diffrentiel, synchronisme. 9-1-2Les vrins-2 : nergie mini, raideur et frquence propre, taux de charge. 9-1-3Les vrins-3 : tude du dmarrage dun vrin en rgime transitoire. 9-2-1Les moteurs-1 : caractristiques et exemples de montage.9-2-2Les moteurs-2 : courbes caractristiques, frquence propre. 10Ralisation de fonctions hydrauliques courantes.11Centrales hydrauliques et organes de mesures et de contrles. 12Transmissions hydrauliques. 13Applications aux engins de Travaux Public. 14Applications aux Machines Outils. 15Informations sur les produits hydrauliques : maintenance et scurit. 16Annexes : Nouveauts en hydraulique industrielle. 17Annexes : Composants industriels. HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP. GUIBERT 04/06/2008 CHAP : 0page 1 AVANT PROPOS. Lhydraulique, technique de puissance assez ancienne, connat aujourdhuiunevolutionprofonde,etunegnralisation demploi trs large. Par sa souplesse dutilisation, sa puissance massique leve, sesrendementsexcellents,lessimplificationsde construction quelle autorise par llargissement de la gamme desescomposantsainsiquelesprogrsexponentielsen lectronique de puissance et informatique, elle a acquis sur le march une place importante ; machines outils, robotique, presses, manutention, quipements portuaires, travaux public, aronautique, Ce cours, ncessairement limit dans son tendue, na pas la prtention dtre complet, mais, jespre tre une base la connaissancedestechniqueshydrauliquesdansleurs applications industrielles. P. GUIBERT BIBLIOGRAPHIE (partielle) Lhydraulique industrielle appliqueJ. DiezUsine Nouvelle Manuel de lhydraulique M. BouveretSoproge Hydraulique et lectrohydrauliqueJ. Faisandier Dunod Olo-hydrauliqueC. DucosTec et Doc HydrauliqueAFORSID Cours dasservissementC. MerlaudCNTE HydrauliqueM. GuillonTech. de ling. Transmissions hydrostatiquesL. MartinTech. De ling. Informatique et systmes automatiquesM. GondranEducalivre Modlisation des actionneurs hydrauliquesC. MerlaudTech. et form. Technoguide EADEPA Commande et asservissement hydrauliquesM GuillonTec et Doc Conception des circuits hydrauliques R. Labonville Ed Ecole Poly Montreal Technologies automatismesC. MerlaudCNED F5424 Mcanismes hydrauliques et pneumatiques J. Faisandier Dunod Le mcanicien en circuits oleohydrauliquesJ. CompainSedom Hydraulique, machines et composantsG. FayetEyrolles Hydrostatique 1 et 2F. EsnaultEllipses Documents UNITOPUnitop Manuels des constructeurs, notices techniques et documentations de : REXROTH-BOSCH, HYDAC, VICKERS, SAUER-DANFOSS, OLAER, . HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP. GUIBERT 04/06/2008 CHAP : 0page 2 INTRODUCTION. Lhydraulique est la science qui tudie les fluides sous leur aspect physique. Hydrostatique : Science qui traite des lois des fluides ou liquides non lastiques au repos : Permet de transmettre de lnergie grce aux proprits des fluides : nergie de pression. Lnergie est transmise par le dplacement du fluide sous pression (le fluide se dplace faible vitesse < 10m/s, les forces dinertie sont ngligeables). Lapuissancehydrauliqueestconvertieenmouvementlinaireou/etenmouvement rotatif. Hydrodynamique : Science qui traite des lois des fluides ou liquides non lastiques en mouvement. Permet de transmettre de lnergie grce aux proprits des fluides : nergie de pression et de dbit. Met en vidence les frottements internes : viscosit. Fait apparatre la pression dynamique : pression cre par lnergie cintique du fluide. Remarque :Hydrocintique : Utilis pour dfinir des systmes de transmission de puissance qui utilisent Lnergie cintique. Le sens de dplacement du fluide La vitesse du fluide>80 m/s. Exemple : coupleur, convertisseur de couple, HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP. GUIBERT 04/06/2008 CHAP : 0page 3 Machines volumtriques. Ellessontcaractrisesparlefaitqueleurdbit,est,auxfuitesprs,dfinipardes caractristiques purement gomtriques. On les appelle aussi machines Hydrostatiques. Remarques : Si on obture le refoulement, cela entrane la destruction de la machine, il faut donc prvoir un organe de dcharge. Lapressionrgnedansunechambredtravailetestlammeentoutpointdecette chambre linstant T. Onpeutconsidrercommengligeableleseffetsduslnergiecintiqueetnetenir compte que de lnergie potentielle : Exemple : pompe ou moteur engrenage. HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP. GUIBERT 04/06/2008 CHAP : 0page 4 Machines hydrodynamiques. Ellesseprsententcommedes faisceaux deconduitsnonfermsdontcertaintrononsou parois de tronons sont mobiles et solidaires dun axe tournant. Exemple : pompe centrifuge Comparaisons entre les deux types de machines HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP. GUIBERT 04/06/2008 CHAP : 0page 5 LES SYSTEMES HYDRAULIQUES. Dans les premires annes du sicle. Miseaupointetralisationdelapomperversibleplateauoscillant,delapompepiston rotatif,utilisationdespompesaccouplesdirectementauxmoteurslectriquesetemploides fluideshydrauliquesbased'huileprirentrapidementlaplacedel'eauavecl'apparitiondes moto-pompesassociesauxmachinesentranesindividuellement.Desfluidesanti-gel(eau glycol) furent mis au point pour les systmes hydrauliques de la marine. Peu avant 1920. Adoption des freins hydrauliques sur les automobiles en utilisant des fluides de freinage base d'alcool-huile de ricin et des joints d'tanchit en caoutchouc naturel. Dans les annes 1920. Premiremiseaupointdessystmeshydrauliquesdeprcisionpourlesavionsavecdes pompes engrenages entranes par le moteur de l'appareil et des fluides hydrauliques base d'huile de ricin.Les pressions dans les systmes atteignaient dj 70 bar (1 000 psi). Dans les dernires annes 1920. La pression-, monte jusqu100 bar (1500 psi) dans les systmes utiliss sur les avions, avec la mise au point par diffrents constructeurs des pompes pistons axiaux. Dans les dernires annes 1930. Adoptiongnralisedesfluidesbased'huileminralepourlesavionsetextensiondes services hydrauliques. Au dbut des annes 1940. Travauxconsidrablesderechercheetdemiseaupointportantsurdiffrentsfluidesdestins aux systmes hydrauliques du type aviation. Au milieu des annes 1940. Essaisdequalificationsurleshydrolubesbased'eau-glycolparl'AroNavaleUS,dmarrant unprogrammederecherchessurlapossibilitd'utilisationgnralisedesfluideshydrauliques ininflammables.1948. Apparition des fluides base de phosphate ester. 1951. Utilisation sur les lignes ariennes du fluide Skydrol (phosphate ester). Pendant les annes 1950. Adaptationdefaonprogressiveetcontinuedestechniqueshydrauliquesdutypeaviationaux systmesetcomposantshydrauliquesindustriels.C'estainsiquelonamlioredefaon substantielle la dure de vie et la performance des fluides base d'huile minrale par l'utilisation d'additifs.Desmulsionseau-dans-huilefurentlargementadoptesentantquefluides ininflammablesdansdessystmeshydrauliquesindustrielsexpossunenvironnement dangereux. Dans les dernires annes 1960. Rapparitiondesfluidesininflammablesbased'eau-glycoldanslesapplicationsindustrielles. Deplus,lefluideSkydrolavecdesjointsd'tanchitbasedecaoutchoucsynthtique thylne-propylneetdesbaguesd'appuienPTFE(polytetrafluorethylne)estutilisparla majoritdesgrandsavionsdelignesciviles,ycomprisleBoeingJumbojet.Concordeutilisele fluideOroniteM2Vsousunepressionde280bar(4000psi)avecunchangeurdechaleurdu type huile/combustible. HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP. GUIBERT 04/06/2008 CHAP : 0page 6 AVANTAGES DES TOP daprs un article de lUNITOP. LesTransmissionsOlo-hydrauliquesetPneumatiquesapportentauxutilisateursdenombreux avantages, tant sur la plan purement technique que pour les conditions d'exploitation. PERFORMANCES TECHNIQUES. Contrle facile et prcis. Il est possible de dmarrer, d'arrter, d'acclrer, de ralentir, de modifier les forces avec une trs grande prcision. Contrle multi-fonction. Uneseulepompehydrauliqueouuncompresseurpneumatiquepeuventalimenteretcontrler plusieurs machines diffrentes en mme temps. Excellent rapport poids-puissance. Mmepourdvelopperdespuissancesleves,lescomposantspneumatiques et hydrauliques sont compacts et lgers. Dmultiplication et variation des forces. La force (linaire ou rotative) peut tre multiplie de quelques Newton plus de 106 Newton. Fort couple basse vitesse. ladiffrencedesmoteurslectriques,desmoteurspneumatiquesouhydrauliquespeuvent produire des couples levs, mme basse vitesse. Puissance et couple constants. C'est une qualit unique des transmissions olo-hydrauliques et pneumatiques. Scurit en environnement dangereux, Lestransmissionsolo-hydrauliquesetpneumatiquespeuventintervenirmmeenatmosphre explosible, sans risque. SECURIT. La scurit est d'importance vitale dans les transports ariens et spatiaux, dans la production et le fonctionnement des vhicules moteurs, dans les mines et dans la fabrication de matriel de prcision. Lessystmesolo-hydrauliquesetpneumatiquessontutiliss,parexemple,pourassisterla directionetlefreinagedesvoitures,descamionsetdesautobus.Lessystmesdecommande hydraulique des trains d'atterrissage assurent la scurit du dcollage, de l'atterrissage et du vol desavionsetdesvhiculesspatiaux.Lesprogrsrapidesdanslestravauxdesminesetdes tunnels rsultent de l'emploi de systmes modernes hydrauliques et pneumatiques. FIABILIT ET PRECISION. Fiabilitetprcisionsontncessairesdansunelargegammed'applicationsindustriellesoles utilisateurs exigent la plus haute qualit. Les systmes olo-hydrauliques et pneumatiques de manutention, d'assemblage et de soudage automatiques permettent une haute productivit, dans l'industrie automobile, par exemple.Dansl'industriedesplastiques,lacombinaisondel'hydraulique,delapneumatiqueetde l'lectronique permet une production entirement automatique, d'une qualit correspondant un degrdeprcisionlev.Lessystmespneumatiquesjouentunrlecldanslesprocdso l'hygineetlaprcisionsontdelaplushauteimportance,telleslesindustries pharmaceutiques et agroalimentaires. RDUCTION DES COUTS. Larductiondescoursestunfacteurvitalpourconserverlacomptitivitd'unenation industrielle.Lestechnologiesavancesdoiventtreconomiques,etlestransmissions hydrauliques et pneumatiques rpondant cette ncessit. Nombreuxsont,dansl'industrie,lesexemplesd'utilisationextensivedechariotslvateurs hydrauliques,d'excavateurs,d'enginsdeconstructionetdemachinesagricolescommandes hydrauliques.Lessystmespneumatiquesautomatisentlesphasesdelaproductiondutextile, de l'industrie du papier, le travail du bois et l'industrie des plastiques. HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP. GUIBERT 04/06/2008 CHAP : 0page 7 Les avantages particuliers des systmes hydrauliques l'huile sont : Rapport puissance/poids lev.Trs haut rendement dans la conversion de la pression. Extrme souplesse de fonctionnement et d'application. Extrme souplesse d'installation. Haute fiabilit avec un minimum d'entretien. Longueduredeviedescomposantsdueauxpropritslubrifiantesdufluidequi minimisent l'usure. Aptitude supporter des surcharges sans dommage. Facilit de contrle. Facilit d'adaptation aux oprations en squence. Faible inertie du systme. Rigidit leve (compare, par exemple, celle des systmes pneumatiques). Possibilit d'obtention de trs hautes amplifications. Fluide cot moyen et longue dure de vie de service. Les systmes hydrauliques l'huile prsentent cependant quelques inconvnients : Synchronisation difficile raliser entre deux ou plus de deux actionneurs, etc... Bonnetudeetbonneralisationindispensablespourobtenirunsystmeparfaitement tanche. Inflammabilit du fluide. Temprature limite de fonctionnement 65C 70C maxi. Compressibilitpouvantaffecterlarigiditdespressionsdefonctionnementdpassant 140 bar (2 000 psi). Lessystmeshydrauliquessontsansgauxlorsqu'ils'agitd'amplifierdepetitesimpulsionsde contrle, soit mcaniques, soit lectriques car leur aptitude remplir cette fonction est telle qu'un systmecomparativementsimplepeutassurerdesamplificationsquasiillimites.Lesmissiles tlguids,lesoutilsdemachinescommandenumrique,lesstabilisateursdebateaux contrls par gyroscope et les rgulateurs de turbines sont autant d'exemples choisis parmi tant d'autres, d'application des systmes hydrauliques dans ce domaine. Le vrin hydraulique a t et est encore de nos jours, le symbole de !a force brute et l'homme n'a jamaisfaitdemachineaussipuissantequelesplusgrossespresseshydrauliques.Queces derniresaientatteintleurscaractristiqueslimites, cela est difficile dire, mais, par contre, on peutaffirmerquelesplusgrossespressesquiaientjamaisttudiesetprojetesfurent renduesinutilesavantmmed'avoirtconstruitespardesmachines-outilsactionnes hydrauliquement et commandes par bande perfore (commande numrique). D'autres facteurs revtent une certaine importance: les moteurs hydrauliques prsentent un bon rapport puissance/poids ainsi qu'un faible moment d'inertie. Un moteur hydraulique peut avoir un encombrementgalauquartdeceluid'unmoteurlectriquedepuissancequivalenteetpeut tre arrt et invers dans sa marche en un temps nettement plus faible. HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP. GUIBERT 04/06/2008 CHAP : 0page 8 Rapportentrelapuissanceparunitdepoidsetlapuissanceparunitdevolume (puissance massique) Type deMOTEURS Puissance / Poids Watt / kg Puissance / Volume Watt / dm3 Thermique(diesel)70-15020-70 lectrique20-10070-150 Pneumatique (pistons)70-15070-300 Pneumatique (palettes)3001000-1200 Hydraulique600-8002000 Exemple : Centrale hydraulique PSA Borny, METZ Pompe palettes cylindre variable REXROTH type PV7 20cm3/tr, 160 bar maxi,Accouplement lectrique et refroidisseur air, Moteur lectrique LEROY-SOMMER type LS100L, 10 kW. HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP. GUIBERT 04/06/2008 CHAP : 0page 9 COMPARAISON DES SYSTMES. HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP. GUIBERT 04/06/2008 CHAP : 0page 10 GLOSSAIRE. Bar: Unit de pression gale 105 Pascal (1 Pascal = 1N /1m) et 1 bar = 1 daN / 1 cm). Calibration:Testdurantlequeluncapteurestsoumisdesvaleursconnues,etlessignaux correspondants enregistrs dans des conditions prcises. Compensation:Actiond'uneconstructionspciale,d'undispositifsupplmentaire,d'uncircuit oudematriauxspciaux,prvuepourneutraliserlessourcesd'erreurprovenantdevariations des conditions de fonctionnement spcifies. Conditionsd'Environnement:Ensembledesconditionsauxquellesuncapteurestsoumis pendant l'expdition, le stockage, la manutention et le fonctionnement. Dbit : Ecoulement d'un liquide ou d'un gaz sous l'action d'une force (par exemple une pression ou la gravit). Dbit d'un Fluide: Q = V x S Q = Dbit ;V = Vitesse moyenne du fluide ; S = Diamtre interne de la canalisation. DbitLaminaire:Ecoulementlinaired'unfluidedontlesforcesduessaviscositsont suprieures celles dues son inertie (nombre Reynolds infrieur 2000). Dbitmtre : Appareil de mesure de la quantit ou du dbit d'un fluide en mouvement. DbitTurbulent:Dbitd'unfluidedontlesforcesduesl'inertiesontplusfortesquecelles duessaviscosit.CelaseproduitenparticulierlorsquelenombreReynoldsestsuprieur 4000. Densit : Rapport entre la masse d'un certain volume d'un corps homogne et celle d'un mme volume d'eau 4C. Dpression : Toute pression infrieure la pression atmosphrique. Drive:Variationindsirabledelagrandeurdesortiependantunedurespcifique indpendante de la grandeur mesure. E.M. : Echelle de mesure. Erreur:Ecartentrelavaleurindiqueensortieetlavraievaleurdelagrandeurmesure.Gnralement exprim en pourcentage de la pleine chelle. Excitation : Tension lectrique extrieure applique au capteur en fonctionnement normal. Force Centripte : Force exerce sur un objet en rotation de l'extrieur vers le centre. Frquencedesortie:Signaldesortiesouslaformed'unefrquencequivarieenfonctiondu signal d'entre. Gallon Imprial : Mesure d'un liquide quivalent 277,42 pouces cubes (4,546 Litres). Gravit Spcifique: Comparaison entre le poids d'une substance et le poids d'un volume d'eau quivalent. Hystrsis : Phnomne reprsent par une courbe caractristique qui possde deux branches distinctes,l'unediteascendantepourdesvaleurscroissantesdepression,l'autredite descendantepourdesvaleursdcroissantesdecettemmegrandeur.S'exprimeen pourcentage de la pleine chelle pendant tout un cycle d'talonnage. Linarit : Degr de proximit que l'on peut obtenir entre la courbe d'talonnage d'un capteur et la droite spcifie en minimisant l'cart maximal. Membrane:Elmentsensibleconstitud'undiaphragmedplacparlapressionsoumise l'une de ses faces. Nombre Reynolds: Nombre dfini par la formule Re = V.D / ,o : V = Vlocit et D = Diamtre intrieur de la canalisation, = viscosit cinmatique. Plage de Lecture : Diffrence entre la pleine chelle et la lecture la plus petite. HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP. GUIBERT 04/06/2008 CHAP : 0page 11 Plaged'erreur:Dviationacceptabledusignaldesortiepartird'unenormederfrence.Habituellement exprime en pourcentage de l'chelle totale. Perte de Charge : Perte de pression dans un circuit entre deux points, mesure en pression. Prcision:Degrdeconcordanceentreunevaleurmesureetlavaleurconventionnellement vraie de la grandeur mesure. Pression Absolue: Pression relative + pression atmosphrique. Pression Ambiante : Pression absolue du milieu entourant le capteur. PressionDiffrentielle:Diffrencedepressionstatiqueentredeuxpiquagessitusendeux points d'un circuit. Pression Dynamique : Diffrence de niveau de pression entrera pression statique et la pression causeparunaccroissementdelavlocit.Lapressiondynamiques'accrotducarrdela vlocit. Pression Manomtrique (relative) : pression absolue pression atmosphrique sur le lieu de la mesure. PressionStatique:Pressiond'unfluideenmouvementouaurepos.Ellepeuttrerelevepar un petit piquage perpendiculaire affleurant le fluide de manire ne pas le perturber. P.S.I.D.:Poundspersquareinchdifferential.Pressiondiffrentiellemesureenlivrespar pouces carrs. P.S.I.G. : Pounds per Square Inch Gauge. Unit de pression rfrence par rapport la pression de l'air ambiant. Rptabilit:Propritd'uncapteurreproduireuncertainnombredemesuragessuccessifs effectus dans un intervalle de temps limit, pour une mme valeur d'entre et dans les mmes conditionsdefonctionnement,enparcouranttoutel'tenduedanslemmesens.L'erreurde rptabilitestladiffrencealgbriqueentrelesvaleursextrmesfournies,elles'exprime habituellement en pourcentage de l'tendue et n'inclut ni l'hystrsis, ni la drive. Rsolution:Intervalleminimalentredeuxlmentsdiscrets(numriques)voisinsquipeuvent tredistingusl'undel'autre.Habituellementexprimeenpourcentagedelasortiepleine chelle. Sensibilit : Rapport entre la variation en sortie du capteur et la variation correspondante de la grandeur mesurer. SortieAnalogique:Signallectriquedlivrparlecapteur,fonctioncontinueduparamtre mesur. SortieNumrique(Digitale):Signaldesortiereprsentatifdelavaleurd'entresousforme d'une srie de valeurs discrtes (numriques). Transducteur:Dispositifquireoituneinformationsouslaformed'unegrandeurphysique (grandeurd'entre)etlatransforme,selonuneloidtermine,enuneinformationfourniesous formed'unegrandeurphysiquedemmenatureoudenaturediffrente.Letermes'applique gnralementauxdispositifsconvertissantunphnomnephysique(pression,temprature, humidit, dbit, etc) en signal lectrique. Transmetteur:Termeusitenmesurepourdsignerunappareilquidonnel'informationen sortie exprime en intensit de courant (gnralement 4-20 mA) Vlocit : V = Vitesse moyenne du fluide dans une canalisation. Viscosit : Rsistance l'coulement inhrente une substance. On dfini viscosit absolue et la viscosit cinmatique. HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP. GUIBERT 04/06/2008 CHAP : 0page 12 Laplace (Pierre Simon, marquis de). Mathmaticien,astronomeetphysicienfranais(Beaumont-en-Auge,Normandie,1749 Paris,1827).Laplace,l'undesplusgrandssavantsfranais,fitdestravauxenanalyse mathmatique, en astronomie et en physique. Il entreprit en 1773 une tude des paramtres du systmesolaire(problmedestroiscorps).Ilendterminaleslois,jugesjusqu'alors inexplicables,enrecourantsystmatiquementauxmathmatiques,crantainsilamcanique cleste. Sa contribution au calcul des probabilits (Thorie analytique des probabilits, 1812), o il gnralise le calcul symbolique et traite en particulier de l'cart moyen sur un grand nombre de mesures, a favoris le dveloppement de la statistique contemporaine. Laplacetudiatoutd'abordlachaleurspcifiquedesgazparfaits:iltablitlarelation entrelapressionf,etlevolumeVaucoursd'unetransformationadiabatique : P.V = constant,(avec = rapportdeschaleursspcifiquespressionetvolume constants).Ilcalculaaussique,dansl'atmosphre,l'altitudeestproportionnelleaulogarithme delapression(tempraturesupposeuniforme).Enlectromagntisme,iltrouvalaforcedF (dite force de Laplace) qu'un champ d'inductionmagntique B exerce sur l'lment de longueur dl d'un fil parcouru par un courant lectrique dF = I.B.dl (loi de Laplace). Son tude des quations diffrentielles le conduisit dfinir la transformation qui porte son nom et qui consiste associer une fonction f, une autre fonction F, dfinie par F(z) = f(x)e-zx.dx, o le chemin d'intgration est une courbe dans le plan complexe. (Acad. des sc., 1783.) Euler (Leonhard). Mathmaticiensuisse(Ble,1707-Saint-Ptersbourg,1783).Sesconnaissancesetses recherchesdanstouteslesbranchesdelascienceenfirentundessavantslesplusuniversels du XVIllime. Il dveloppa les travaux de Leibniz et ouvrit la voie l'analyse du XIXime. Influenc parlesBernoulli,ilsjournalacourdeCatherine1ire,frquental'acadmiedeSaint-PtersbourgettravaillaBerlin,invitparFrdricleGrand.Ilperditl'usagedesesyeuxla suited'unecongestioncrbraleen1735,cequin'arrtapaspourautantsesrecherches.Ses travaux concernent notamment lesquations diffrentielles partielles, les fonctions elliptiques et lecalculdesvariations(Introductionauxinfinimentpetits,1748,Institutionsducalculintgral, 1768-1770).Ilafacilitl'applicationdel'analysemathmatiqueauxproblmesdephysiqueetdela dynamique des corps en mouvement (Trait complet de mcanique, 1736).Constante d'Euler: C = 0,57721566. On suppose que C est un nombre transcendant, mais sans avoir pu prouver mme son irrationalit. Pascal (Blaise). Mathmaticien,physicienetcrivainfranais(Clermont-Ferrand,1623-Paris,1662).Issu d'unefamilleauvergnatedefonctionnairesroyaux(sonpretaitprsidentlacourdesaides deClermont),ils'initiatrsjeuneauxmathmatiquesetdonna,seizeans,unEssaisurles coniques (1640), que Descartes admira; deux ans plus tard, il entreprenait la construction d'une machine arithmtiques , la premire calculatrice mcanique.Passionn galement par la physique, il effectua des recherches dans les domaines de la pneumatiqueetdel'hydrostatique.IlrenouvelaRouenl'expriencebaromtriquede Torricelli et, par la fameuse exprience de mesure de la pression atmosphrique, ralise au Puy de Dme, en 1648, par son beau-frre Prier, il vrifia sa propre thorie de la ralit du vide et de la pesanteur de l'air (Trait du vide, 1651; Trait de l'quilibre des liqueurs, 1663). HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP. GUIBERT 04/06/2008 CHAP : 0page 13 Il poursuivit son activit scientifique jusqu sa mort, posant les jalons du calcul des probabilits dans sa correspondance avec P. de Ferrnat et, par ses travaux sur la cyclode, mettant Leibniz surlavoiedeladcouverteducalculinfinitsimal.Lascience,cependant,nesuffisaitpas combler cet esprit angoiss. Aprs une courte priode mondaine (1651-1654), il revint aux dures exigences du jansnisme, doctrine laquelle il avait adhr, en 1646, avec sa famille, lors d'une premire conversion. L'extase mystique qu'il eut dans la nuit du 23 novembre 1654, et qu'il relata dansunmmorialtrouvsurluiaprssamort,consacrasaconversiondfinitive.RetirPort Royal des Champs, o sa soeur Jacqueline tait religieuse, il dfendu les jansnistes, attaqus parlesjsuites,danslesProvinciales(1656-1657).Enmmetemps,malgrlamaladie,il travaillait une Apologie de la religion chrtienne, que la mort ne lui permit pas d'achever.Pascal(loide) :Unepressionextrieures'exerantsurunfluideincompressibleest uniformmenttransmiseparlefluideenchacundesespointsetdanstoutesles directions. Bernoulli. Familledemathmaticiensetphysiciensblois.-Jacquesler(Ble,1654-id.,1705)a contribu au dveloppement du calcul diffrentiel et intgral, du calcul des variations, calcul des probabilits et du calcul exponentiel.LemniscatedeBernoulli.-Daniel(Groningue,1700-Ble,1782),neveudeJacques,fut mathmaticien et physicien. Aprs des tudes de mdecine, il a t professeur d'anatomie et de sciences naturelles. Son principal ouvrage, Hydrodynamica (1738), constitue le fondement de la thoriedesfluidesetcontientlapremireesquissedelathoriecintiquedesgaz.Polynmes de Bernoulli: polynmes Bn(x).L'quationdeBernoulliconcernel'coulementd'unfluideincompressibleetnon visqueux, en rgime permanent et sans transfert de chaleur. Elles'exprimesouslaforme:p + .V2 + .g.h = constante(leIongd'unelignede- courant) o p est la pression,la densit, V la vitesse, g l'acclration de la pesanteur et h la hauteur. Mariotte (Edme). Physicienetreligieuxfranais(Dijon,1620-Paris,1684).Ils'intressaaucomportement mcaniquedessolides(lasticit,quantitdemouvement,collisions,etc.),puisauxproprits desgaz.Enoptique,iltudialeshalosetdcouvritlatacheaveugledel'oeilhumain.Fondant sesconclusionssurlesdonnesdel'exprience,ilenvintformulerunethoriepurement physique de la gnration et du dveloppement des vgtaux.LoideMariotteoudeBoyle-Mariotte:pourunemassedonned'ungazparfaitquisubit des transformations isothermes, le produit de sa pression par son volume reste constant: P.v = n.R.T avec P = pression; v = volume; n = nombre de moles ou fraction molaire; R = constante valant 8,31 J/mole.degr dans le systme M.K.S.A.; T = temprature absolue ou de Kelvin. HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP. GUIBERT 04/06/2008 CHAP : 0page 14 PRESSE HYDRAULIQUE 1796 "En1796,M.BramahdeLondres,pritunepatente,commeinventeurd'une nouvelle Machine, fonde sur le principe hydrostatique de Pascal". Ce dernier tablit qu'un liquide (de l'eau, et plus tard de l'huile) tant sous pression, leseffortsappliqussurunpistonsontproportionnelssasection;en utilisant alors des cylindres de dimensions diffrentes, on peut obtenir une multiplicationdeforceassezimportante.Laralisationpratiquenefut possible qu'une fois rsolu le problme de l'tanchit, l'aide d'un joint decuiremboutimontsurundisquemtallique.Cettemachinefutaussitt introduiteenFranceparPrieretBtancourt,quiprirentunbrevet d'importation en 1797. Mais son emploi fut longtemps rserv des oprations exigeant une grande puissance, l'amortissement du prix de l'installation tant difficile. Les deux parties de la vue centrale (lvation avec coupe partielle) montrent: gauche la presse proprement dite, et ses deux mchoires (celle du haut tant fixe, celle du bas est mise en mouvement sous la pression de l'eau introduite dans le cylindre infrieur) ; droite, le mcanisme de levier, actionnant la pompe situe en dessous (et dont le dtail est figur en coupe sur la vue de ct, droite). La vue situe l'extrme gauche reprsente la presse, en vue extrieure de ct ; elle sera reproduite, sous forme de silhouette, sur une autreplanchegrave,pourservird'esquisseaudessinlavdemandaux lves. La vue de dessus situ en bas du plan fait apparatre les deux parties principales de cette machine, pendant que diverses vues complmentaires prcisent certains dtails. HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP.GUIBERT 05/06/2008 CHAP : 1 page 1 HYDRAULIQUE THORIQUE. 1. Mesures, units, symboles. 1.1 Masse. Symbole formel: m SI Unit:Kilogramme [kg] La masse est le poids dun corps dfini par le kilogramme talon en platine iridium. La masse est indpendante du lieu. Un dm3 deau 4Celsius a une masse de 1 kilogramme. 1.2 Force. Symbole formel: F SI Unit: Newton [N]N = kg.m / s2 Daprs la loi de Newton : Force = Masse * Acclration: F = m * a (on prendra souvent )Si lon remplace lacclration gnrale a par lacclration de la plante g (gravit), on obtient la force du poids :Force= Masse * Gravit.F = m * g . Unemassedun1kgoccasionneainsiuneforcede9.81NsurlaTerre.Danslapratique,on arrondit souvent 10 N ou 1 daN. 1.3 Travail. Symbole formel: W, on prendra souvent T SI Unit: Joule [J] Lorsquun corps est dplac dune certaine distance s par une force F, il en rsulte le travail W T = F * s Travail mcanique en J = Force en N*S en m. T = Vol * p Travail hydraulique en J = Vol en m3*p en Pa. 1.4 Energie.Symbole formel: E SI Unit: Joule [J] 1J = 1N.m = W.s Lorsquun corps est sur le point dexcuter une tche, il a une rserve de travail. On nomme ce stock de travail nergie . Le travail et lnergie sont mesurs par la mme unit. Selon le type de travail, on fait la diffrence entre : Energie potentielle (nergie par la position) Ep : Un corps, de par sa position en hauteur, peut descendre jusqu un certain niveau et ainsi excuter un travail. Celui-ci dpendra de la diffrence de niveau et du poids du corps. Ep = m * g *h Energie en J = masse en kg * acclerationen m/s * hauteur en m Energie cintique (nergie de mouvement) Ek : Si un corps en mouvement rencontre un corps qui ne bouge pas, le corps mouvant exerce un travail sur celui qui ne bouge pas (ex. travail de dformation). Dans ce cas, la rserve de travail se trouve dans le mouvement du corps. Ek = * m * V2 Energie en J = * masse en kg * vitesse en (m/s) 1.5 Puissance. Symbole formel: P on prendra souvent W. SI Units: Watt [W] W = J / s Lorsquun travail est ralis dans un temps dtermin, on parle de puissance. La puissance est le quotient du travail sur le temps. W = T / t Puissance en W = Travail en J/temps en s 1.6 Vitesse.Symbole formel: V SI Units: Mtres/Seconde [m/s]1m/s = 3,6 km/h LavitesseVestlequotientdeladistancexsurletempst,pendantlequelladistanceat parcourue. V = x / tVitesse en m/s = distance en m/temps en s HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP.GUIBERT 05/06/2008 CHAP : 1 page 2 1.7 Acclration. Symbole formel: a ou SI Units: Mtres / Seconde carre [m/s2] g = 9,81 m/s2 Si un corps se dplace avec une vitesse variable, il subit une acclration a. Cette acclration peut tre positive (acclration) ou ngative (dclration). Lacclration linaire a est le quotient de la vitesse v sur le temps t. = V / tAcclration en m/s = Vitesse en m/s*temps en s. g = 9,81 m/s2Acclration terrestre. 1.8 Pression.Symbole formel: P SI Units: Pascal [Pa] 1Pa = 1N/m2 = 105 bar Pourladescriptiondesmouvementsdesfluides,lapressionestuneunitdemesuretrs importante. Lorsquune force galement rpartie sexerce perpendiculairement sur une surface S, on nomme pression P le quotient rsultant de la force F sur la surface S P = F / SPression = Force / Surface 1 Pa = 1 N /m2 Pression mesure en Pascal1 bar = 1kg / cm2Pression mesure en bar (utilise en hydraulique industrielle). 1 bar = 100 000 Pa = 0,1 Mpa (Megapascal). En unit anglaise psi (pound per square inct) 1 psi = 0,06893 bar (1000 psi 70 bar). Echelles des pressions : pression absolue et pression relative. Dans la pratique, la pression atmosphrique vients'ajouterlasurpressionhydraulique (env.1barauniveaudelamer).Cette correctionestsansimportancedansles plagesdelamoyenneethautepression.Toutefois,ilfautentenircomptepourles dpressions dans les conduites d'aspiration.Ilestnoterque,surl'chelledes pressions,graduepartirdelapression absolue,le0desgraduationscorrespond au vide absolu.Danslecasdel'chelledespressions, gradueenpressionrelativele0des graduationscorrespondlapression atmosphrique.La dpression maximale admissible dans la conduited'aspirationd'unepompe engrenage est de: 0,7 bar (absolue) ou -0,3 bar (relative). En hydraulique industrielle, les manomtres indiquent lapression relative en bar. HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP.GUIBERT 05/06/2008 CHAP : 1 page 3 1.9 Dbit. Symbole formel: Q SI Units: Mtres cube / Seconde [m3/s], avec1 m3/s = 60 000 l/min Le dbit Q est le quotient du volume Vol des fluides sur le temps t. Q = Vol / tDbit = Volume / Temps Q = S * VDbit = Surface * Vitesse En hydraulique industrielle, le dbit Q est indiqu gnralement en [l/min]. Q = 6.V.S Dbit en l/min = 6 * vitesse en m/s * section en cm. 1.10 Puissance hydraulique.Symbole formel: P on prendra souvent W SI Units: Watt (J/s) On calcule la puissance en fonction de lexcution dun travail dans un temps dtermin. W = T / t etW = F * x / t En hydraulique industrielle,on se sert de: F = P * S avec W = P * S * x / t par ailleurs : Vol = S * x W = P * Vol / t Q = Vol / t W = P * QPuissance hydraulique Il existe diffrentes formules pour calculer la puissance hydraulique (selon les units choisies): W = P * Q [W] = [Pa] * [m3/s] W = P * Q / 600 Puissance en kW = pression en bar * dbit en l/min/ 600. Rappel: Puissance mcanique : en translation : W = F. V[W] = [N] * [m/s] en rotation : W = C. [W] = [m.N] * [rad/s] avec = .n / 30 [rad/s] avec n en tr/min HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP.GUIBERT 05/06/2008 CHAP : 1 page 4 Transformation de la puissance dans une installation hydraulique. Exemple : cric hydraulique. CommandeACTIONNEURS Manuelle. lectrique. Thermique POMPE HYDRAULIQUE Appareils hydrauliques de commande et de rgulation Vrinou Moteur hydraulique Elment de travail commander PUISSANCE MCANIQUE N(tr/min) C(m.daN) F(N)V(m/s) PUISSANCE HYDRAULIQUE Q(l/min) P(bar) PUISSANCE MCANIQUE N(tr/min) C(m.daN) F(N)V(m/s) HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP.GUIBERT 05/06/2008 CHAP : 1 page 5 2. LOIS PHYSIQUES. 2.1 Pression hydrostatique. Parpressionhydrostatique,oncomprendlapressiongnreparlefluidelui-mme,deparsa masse et sa hauteur. Pression hydrostatique: P =. g . h P Pression [Pa] Densit du liquide [kg/m3] g Acclration terrestre [m/s2] h Hauteur du liquide [m] La pression statique est indpendante de la forme ducontenant. Elle est seulement fonction de la hauteur et de la densit de la colonne de fluide. 2.2 Cration dune pression. Lorsquon applique une force F sur un liquide clos sur une surface S, une pression P sexerce sur toutes les parois. Cet effet est appel la loi de Pascal. Loi de Pascal: (Transmission de pression) P = F / S p Pression [Pa] F Force [N] S Surface [m2] 1 Pa = 1 N / m21 bar = 1 kg / 1 cm2 Commelespressionsdeservicedanslessystmeshydrauliquessontengnraltrsleves, onpeutmesurer,calculerlespressionssansprendreencomptelapressionhydrostatiquequi joue aussi un rle mais qui est ngligeable. 2.3 Transmission de la force. La pression dans un systme ferm sexerce de la mme manire partout, la forme du contenant ne joue ainsi aucun rle. Imaginons un contenant de cette forme, on peut traduire les forces.

12122 x1 xFFSS= =

Dans ce cas, on a : P1 = F1 / S1Pression dans le premier vrin (pompe). P2 = F2 / S2Pression dans le deuxime vrin (actionneur vrin). P1 = P2La pression est la mme partout. F1 / S1 = F2 / S2 Loi de la transmission de la force. x1 x2S1 S2 F2F1 HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP.GUIBERT 05/06/2008 CHAP : 1 page 6 2.4 Transmission de la course. Daprs le principe nonc ci-dessus, si lon soulve la charge F2 sur une distance x2, le piston 1 va dplacer une certaine quantit de liquide qui va ainsi relever le piston 2 sur une distance x2. Le volume de dplacement ncessaire est calcul ainsi : Vol1 = x1 * S1 volume de dplacement du vrin 1. Vol2 = x2 * S2 volume de dplacement du vrin 2. x1 * S1 = x2 * S2 Principe de continuit. 2.5 Transmission de la pression. La pression du liquide P1 agit sur la surface S1 avec une force F1 (Loi de Pascal). Celle-ci va tre transmise sur S2 par une tige de piston et traduite par la pression P2. F1 = F2 et donc P1 * S1 = P2 * S2 Par consquent: P1 / P2 = S2 / S1 Commelaforceresteconstante,lapressionsurS2augmentedemanireinversement proportionnelleaurapportdessurfaces.Cecipeutconduiredesmontesdepressionnon dsires dans des vrins diffrentiels, do un risque daccidents. Surlimagesuivante,enraisondelachambre dedroiteobture,lapressiondutilisationP1, vatremultiplieparlerapportentreles surfaces S1 / S2 pour donner la pression P2. Ceci conduit la plupart du temps une cassure dans le vrin. On dfinira :S2 / S2 = kavec0 < k 1 2.6 Loi de la continuit. Dans tous les systmes hydrauliques, on travaille avec un certain dbit Q (constant ou variable). Q = Vol / tDbit = Volume / temps. Cette valeur est prendre en considration lors du dimensionnement de la tuyauterie. Q = S * V ... Dbit [m3/s] = Surface (section) [m] * Vitesse du dbit [m/s] Atraversuntuyauayantdessectionsdiffrentes,chacunedecessections,scouleenun mme temps le mme volume. Cela signifie que la vitesse de dplacement du liquide augmente dans la section troite. Q = constant,le dbit ne change pas. Loi de la continuit. S1*V1 = S2*V2 Engnral,enhydraulique,ilfaudraitquelessectionssoienttoujourschoisiesassezgrandes pourviterautantquepossiblelesfrottements(pertesdecharge)surlesparoisdestuyaux(et ainsi des contre-pressions dans le systme).S1 S2 S1 S2 HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP.GUIBERT 05/06/2008 CHAP : 1 page 7 2.7 Loi du maintien de lnergie. La loi du maintien de lnergie (sapplique aux liquides en mouvement) stipule que lnergie totale dun liquide ne peut pas tre change tant quaucune nergie extrieure ou vers lextrieur ne lui est applique. Lnergie totale se compose en gnral de lnergie potentielle et de lnergie de mouvement : Lnergie potentielle (hydraulique). Dpend de la position du liquide dans la colonne et de la pression statique Lnergie de mouvement (hydraulique). Dpend de la vitesse du dbit et de la pression dattente. Il en rsulte le principe de Bernoulli (traduit pour lhydraulique): P = Pst +* g * h +/ 2 * V2 Pst Pression statique, * g * h Energie potentielle, / 2 * V2Energie de mouvement. Dans un essai dapplication simple, on peut constater ce principe comme suit: Lorsquunrtrcissementapparatdansun tuyau, lhuile qui passe lintrieur va passer plus vite cet endroit (principe de continuit) etsonnergiedemouvementvaainsi augmenter. Commelnergietotaledoitresterlamme, (Bernoulli), il faut que lnergie potentielle se rduise cet endroit. Celasignifiequelapressiondanscette partie plus troite du systme est plus faible quedanslapartieprcdenteetdansla partie suivante. Relation de BERNOULLI. Enrgimedcoulementpermanent,dansunfluideparfaitincompressible,lasommedes variations dnergie de pression, dnergie potentielle et dnergie cintique est nulle. V .21h . g . P V .21h . g . P 2 2 2 1 1 1 + + = + +Remarque : Enfait,danslesinstallationshydrauliquesindustrielles,onnetientpascompteengnraldes termes de lnergie potentielle et de lnergie cintique. Eneffet,unediffrencedeniveaude5mparexemple,pourunfluidedemassevolumiquede 900 kg/m3, quivaut seulement : P = . g . h = 900 * 9,81 * 5 =44145 Pa soit 0,44 bar. De mme, les vitesses dcoulement dun fluide dans une canalisation est gnralement faibles, le terme de pression due la vitesse estpour une vitesse de 1 m/s : P = . . V = * 900 *1=450 Pa soit 0,0045 bar. pour une vitesse de 5 m/s : P = . . V = * 900 *5= 11250 Pa soit 0,11 bar. pour une vitesse de 10 m/s : P = . . V = * 900 *10 = 45000 Pa soit 0,45 bar. 1 2 HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP.GUIBERT 05/06/2008 CHAP : 1 page 8 Vitesses dcoulement du fluide dans une conduite. Conduite daspiration 0,51,5m/s Conduite de pression < 50 bar 45m/s 50 100 bar56m/s > 100 bar 68m/s Conduite de retour 23m/s Plage de pressions dans les installations hydrauliques. (daprs BOURGOGNE HYDRO ) HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP.GUIBERT 05/06/2008 CHAP : 1 page 9 3. FORMULES USUELLES. Exemple : Cric hydraulique. POMPEACTIONNEUR Vrin Moteur q = cylindre en cm3/tr Q = dbit en l/minP = pression en bar N = vitesse en tr/min C = couple en daN.m P = pression en bar Q = dbit en l/min q = cylindre en cm3/tr N = vitesse en tr/min C = couple en daN.mQ = dbit en l/min P = pression en bar S1 = section piston en cm F = effort en NV = vitesse en m/s HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP.GUIBERT 05/06/2008 CHAP : 1 page 10 Vitesse du fluide. Pour calculer la vitesse V dun fluide dans une conduite. V = Q / 6 * S

V = vitesse en m / s. Q = dbit en l / min. S = section de la conduite en cm2. Pompe hydraulique. Dbit dune pompe. Pour calculer le dbit Q au refoulement de la pompe. Q = (N * q * 10-3 ) * vol Q = dbit en l / min. N = vitesse de rotation en tr / min. q = cylindre en cm3 / tr. vol = rendement volumtrique. ( 0,90 0,95) Couple mcanique absorb par une pompe. PourdterminerlecouplemcaniqueCncessairepourlefonctionnementdunepompe avec une pression en sortie de pompe. C = (q * P / 200 ) / hm C = couple en daN. q = cylindre en cm3 / tr. P = pression en bar.hm = rendement hydro mcanique. ( 0,80 0,90) Puissance hydraulique absorbe par une pompe. Pour dterminer la puissance mcanique W ncessaire par une pompe dlivrant un dbit sous une pression. W = (P * Q / 600) / tot W = puissance en kW P = pression en bar. Q = dbit en l / min. tol = rendement total = vol *.hm

Moteur hydraulique. Vitesse de rotation dlivre par un moteur. Pour calculer la vitesse N. N = (103 Q / q) * vol N = vitesse de rotation en tr / min. Q = dbit lalimentation en l / min. q = cylindre en cm3 / tr. vol = rendement volumtrique. ( 0,92 0,97) Couple mcanique dlivr par un moteur. PourdterminerlecouplemcaniqueCdlivrparunmoteuravecunepression diffrentielle entre lalimentation et le refoulement. C = (q * P / 200 ) * hm C = couple en daN. q = cylindre en cm3 / tr. P = pression en bar = Paspirationsi Prefoulement 0. hm = rendement hydro mcanique. ( 0,80 0,85) Puissance mcanique dlivre par un moteur. PourdterminerlapuissancemcaniqueWdlivreparunmoteursousunepression diffrentielle entre lalimentation et le refoulement. W = (P * Q / 600) * tot W = puissance en kW P = pression en bar = Paspirationsi Prefoulement 0. Q = dbit en l / min. tol = rendement total = vol * hm

HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP.GUIBERT 05/06/2008 CHAP : 1 page 11 Rendement volumtrique : vol, rendement hydro mcanique : hm et rendement total : tol

Lesvaleursdesdiffrentsrendementsdpendentdelapression,delavitessederotation,des caractristiques du fluide (en fonction de la temprature et de la viscosit) et de la dure de vie du composant (usure). tol = rendement total = vol *.hm vol fonction des dbits de fuites Qf du fluide entre des picesmcaniquesenmouvement(ltanchit statique est quasiment parfaite). hm fonctiondesPduesauxfrottementsmcaniques (picesenmouvements)etvisqueux(pertesde charge dues la viscosit du fluide). Courbes caractristiques dun moteur pisons axiaux de 182 cm3/tr. (doc REXROTH)

entre sortievol hm HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP.GUIBERT 05/06/2008 CHAP : 1 page 12 RELATION PRSSION DEBIT :coulement par un orifice paroi mince. Ondsigneparorificeparoimince,unorificeplacsurletrajetdunfluideafindelimiterle dbit en augmentant la vitesse et perc dans une paroi dont lpaisseur est faible par rapport au diamtre intrieur du tuyau ou du composant hydraulique (ex : limiteur de dbit, distributeur,). Un tel orifice provoque une perte de charge importante quon dtermine en utilisant lquation de BERNOULLI en et , se qui nous donne la relation suivante : V . .21gz P V . .21gz P 2 2 2 1 1 1 + + = + +avec P1 et P2, pressions en 1 et 2 ; V1 et V2, vitesses en 1 et 2 ; = masse volumiquede lhuile, g = acclration due la pesanteur ; z1 et z2 = hauteurs (ici z1 = z2) ; D1 et D2 = diamtres en 1 et 2 ;S1 et S2 sections en 1 et 2

Avec Q1 = V1 . S1 et Q2 = V2 . S2,ici Q1 = Q2 = Q, EncrivantP1 P2 = P,etavecD2 < D1(1/S1devenantngligeabledevant1/S2),onobtient une relation entre le dbit et la pression : =P . 2. S Q 2Enralit,lejetcontinuesecontracteraprssonpassagedanslorificeetlesfrottements internes rduisent la vitesse dcoulement. Le dbit rel devient : =P . 2. S . c Q 2avec c = coefficient dorifice (0,6 < c < 0,75) P . K Q = avec=2. S . c K 2Allure de la courbeP . K Q =pour une valeur de K = 1 Cest lallure des courbes de pertes de charge relles donnes par les constructeurs pour leurs composants. Q1 P1D1 Q2 P2D21 2 HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP.GUIBERT 04/06/2008CHAP : 2 page 1 FLUIDES HYDRAULIQUES. Fluide : C'estuncorpsdontlesmolculesn'ontpasunegrandecohrenceentreelles.Cesmolcules sont trs mobiles et prennent la forme du rcipient dans lequel elles sont contenues. Les fluides peuvent tres des gaz ou des liquides. Liquide : C'est un fluide peu compressible dont les molcules sont en quilibre.Elles peuvent se dplacer les unes sur les autres tout en conservant des distances quasi constantes. Dansledomainedel'hydraulique,onutiliselesliquidesafindetransmettredel'nergie.Ils peuventeneffetrestituerl'nergiereueaumoyendelapressionpouruneapplication dtermine o la commande d'un lment rcepteur. Caractristiques d'un fluide. Masse volumique: C'est la masse de l'unit de volume : en kg / m3. La masse volumique moyenne des huiles minrales utilises dans les installations hydrauliquesest comprise entre 850 et 950 kg / m3. Pourleshuilessynthtiques,lamassevolumiquepeutatteindredesvaleursplusleves, jusqu 1400 kg / m3. Remarque :Dans les pays anglo-saxons density correspond notre masse volumique temprature F. d60/60F = specific gravityC'est le rapport des masses d'un volume de liquide sur un mme volume d'eau 60F (15,5C). La gravity A.P.I.s'exprime par la relation : densit en API = 141,5 / d60/60F - 131,5 Chaleur massiqueou Capacit thermique massique : Lachaleurmassique(Cp)estuncoefficientquitraduitlafacultduncorps,icidesfluides, absorberunequantitdechaleur,parunitdemasse,pourunelvationdetempraturedun degr KELVIN (ou dun degr Celsius).Ce coefficient qui dpend de la nature du fluide et de sa temprature est dautant plus lev que la masse volumique du fluide est faible.OnlenoteCp,avec p pourpressionconstante,sonunitestJ/ kg . K.Silatemprature slve de 100C, la chaleur massique augmente de 20% pour les huiles minrales.A pression constante la chaleur massique des huiles est environ la moiti de celle de leau. A 40C, la chaleur massique Cp est : 1875 J / kg.Kpour une huile de densit0,934. 1997 J / kg.Kpour une huile de densit0,825. Pour les huiles minrales on peut retenir les valeurs moyennes suivantes : 1500 J / kg.K 0C. 2000 J / kg.K 100C. En gnral on prend comme valeur moyenne pour des huiles minrales : 1880 J / kg.C HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP.GUIBERT 04/06/2008CHAP : 2 page 2 Conductivit thermique : Laconductivitthermiquedterminelefluxthermique(unitWatt)passanttraversuncorps sousleffetdungradientdetemprature.Enfaitlaconductivitthermiquetraduitlafacultdu fluide absorber et vacuer la chaleur produite en diffrents points dun circuit hydraulique. Elleestfonctiondelatemprature(de10C120C,ellechutede7%)etvariedefaon inversement proportionnelle la densit. volumique Masse * massique Caleurthermique t Conductivi diffusivit de t Coefficien =Dilatation : Onappelledilatationl'augmentationdevolumesubiparlefluidelorsquesatemprature augmente.Onpeuttraduirecetteaugmentationdevolumeparl'intermdiaireducoefficientde dilatation cubique de l'huile : g, qui est donn par la relation suivante : 0019 , 03 , 20= (avec g exprim en kg / m3) Pour les huiles minrales : g 62.10-5 Cette dilatation du fluide entrane aussi une diminution de la masse volumique. On peut calculer la temprature t (C) connaissant 0 t0 = 0C. ) t 1 .(t . 100 += ou t .VV =avec V = Volume. Remarque :Le coefficient de dilatation cubique de lacier est de lordre de 36.10-6. Il faudra tenir comte de ce paramtre, en cas de monte en temprature dun composant (exemple un vrin), sil ny a pas defuitepossible,lhuilevasedilaterbeaucoupplusquelecylindreenacierducontenant, entranant une forte augmentation de pression pouvant aller jusqu la destruction de celui-ci.Compressibilit :Attention ici V est un volume et V une variation de volume. Les fluides liquides utiliss dans les installations hydrauliques sont peu compressibles. Compressibilit isotherme :(netientpascomptedelavariationdetempratureduelavariationdepressiondu fluide). Cettepropritestimportantecardanscesinstallationslefluidedoitsouventassurerla transmission de puissance. Do lintrt de minimiser les pertes dues sa compressibilit : Coefficient de compressibilit :PVVPVV1 = = . ou soninverse =1B , module de compressibilit (Bluck Modulus). VVPB =avec VV variation relative de volume et P variation correspondante de pression. Pour les huiles minrales : B 15 000 bar, et pour les huiles synthtiques : B 18 000 bar. HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP.GUIBERT 04/06/2008CHAP : 2 page 3 Mais pour tenir compte de la dilatation de volume du contenant (tuyaux, cylindre de vrin, ), on prendra des valeurs plus faibles, par exemple : B 12 000 bar. Remarque : = PVV1 = PVP .ce qui donne entre deux tats et( )BPP P12e eVV2 1 = = . Bestdonclaugmentationdepressionquilfautdonnerunfluidepourdivisersonvolumepar e = 2,718. La variation de volume pour une augmentation de pression de 100 bar avec B = 10 000 bar, nous donne une variation de volume de 1%Cette compressibilit joue un rle trs important dans les servomcanismes (raideur hydraulique et frquence propre), et un moindre niveau dans le rendement volumtrique des pompes. Compressibilit adiabatique :(tient compte de la variation de temprature due la variation de pression du fluide). Lorsque lon comprime une quantit dhuile donne en la faisant passer dune pression P1 une pression P2, on constate quil se produit au sein du liquide une lvation de temprature : Cp .. TPTadia= T=tempratureambiante(enKou C). T = lvation de temprature. P = lvation de pression. = coef. de dilatation 62.10-5 /K. = masse volumique 850 kg / m3. Cp = chaleur massique 1880 J / kg.K Application : 40C : Pa / K 10 . 2 , 11880 . 85010 . 62 . 315Cp .. T75 = Soit une variation de 1,2C pour une variation de pression de 100 bar. Cettenotionestsurtoutimportantelorsquelonveutfaireunbilannergtiquedu fonctionnement dune pompe ou dun moteur. Lecoefficientdecompressibilitadiabatiqueest : = PVV1adiaadia,sousleffetdune compression P, la variation de volume peut tre dcompose en : variation de volume isotherme : V = -.V. P, accroissement du volume d laugmentation de temprature T : VT = .V.T. orPCp .. TT = P .Cp . . T . VP .Cp .. T. V . VT = = au total : Vadia = V + VT P .Cp . . T . VP . V . Vadia+ = Cp . . Tadia = Cetaccroissementderigiditintervientdefaonfavorabledanslastabilitdes servomcanismes. Application : avec : B = 14 000 bar, Cp = 1880 J/kg.C, = 62.10-5, = 850 kg/m3 ; on trouveadia 7,14.10-5 - 7,6.10-11Dans la pratique, on ngligera le terme du la compressibilit adiabatique. HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP.GUIBERT 04/06/2008CHAP : 2 page 4 Exemples : Mesure indirecte du rendement dune pompe par releves de temprature. Soitunepompedbitant50l/mindansuneinstallationdela pression de 200 bar.La temprature en rgime tabli la sortie de la pompe est de 46C. La temprature de lhuile dans le rservoir est de 40C. Les caractristiques de lhuile sont :masse volumique, = 850 kg / m3,chaleur massique, Cp = 1875 J / kg.K,coef. de dilatation cubique, = 0,62.10-3 K-1.0P0Z140 C0Z246C0Z3200 barLa compressibilit adiabatique nous donne : Cp .. TaP = donc : pour un P = 1 Pascal Pa / C 10 . 2 , 11875 . 85010 . 62 , 0 ). 40 273 (73 =+ soit pour une variation de 200 bar : 2,4C. Si le rendement de la pompe tait parfait, laugmentation de temprature due la compressibilit de lhuile pour une augmentation de pression de 200 bar serait de 2,4C. Or laugmentation est de 6C.Donc la pompe gnre une augmentation de temprature de : 6 2,4 = 3,6C. La perte dnergie par unit de masse (kg) dans la pompe est alors :Ep = Cp . = 1875 . 3,6 = 6750 J. Le travail utile par unit de masse (kg) de la pompe est : J 2353085010 . 200 PEu5= ==Le rendement de la pompe est donc :78 , 06750 2353023530Ep EuEu=+=+

Mmeexemple,maiscettefoisonmesurelatempraturedelhuile aprsladtentedansunevannedtranglement.Celanousdonne 56,1C. 0P0Z140 C0Z256,1C 0Z3200 barLa relation Cp .P . . Ta = nous donne comme il ny a pas de diffrence de pression, donc etTanintervientpas, Cp .P= 1593750P1875 . 850P == soitpour1bar : 16P = , ce qui reprsente une lvation de temprature pour 200 bar :C 5 , 1216200 = = Or laugmentation est de 16,1C. Donc la pompe gnre une augmentation de temprature de : 16,1 12,5 = 3,6C. Le rendement de la pompe est donc :78 , 01 , 165 , 12reltho= =

HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP.GUIBERT 04/06/2008CHAP : 2 page 5 Dbit de compressibilit. Attention ici V est un volume et V une variation de volume. Le terme de dbit de compressibilit est associ un phnomne de variation de volume d la compressibilit et la variation de volume qui engendre un dbit. Apartirdeladfinitiondudbitmassique,ondduit,pourunemassemdefluideisole(sans fuite) :( )dtd. VdtdV.dtV . dD+ ==BdP davecBdP.dtVdtdV d.dtVdtdVdtd.VdtdV DQ =+ =+ =+ ==dtdP.BVdtdVQ + = dtdV= Qd = dbit de dplacement, d une variation de volume sur une diffrence de temps. BdP.dtV= Qc = dbit de compressibilit, d a un volume fonction de la variation de pression. Q = Qd+ Qc Remarque : Le dbit instantan entrant dans la chambre cot fond dun vrin est utilis : pour compenser, ou provoquer le dplacement du piston :dtdx. SdtdVQd 1 = =pourassurerledbitdlacompressibilit :dtdP.BVQc =pour compenser (si fuites entre piston et cylindre), un dbit de fuite : Qf = f(P1 P2). Variation du volume dhuile en % en fonction de la pression et de la temprature. Diminutiondevolumed'unehuile minrale paraffinique de viscosit gale 55mm2/s40C(gradeISO intermdiaire entre VG 46 et VG 68) en compressionadiabatiquepour diffrentestempraturesinitiales d'huile. x F dx/dt P1 S1S2 P2 V2 Q1Q2 V1 HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP.GUIBERT 04/06/2008CHAP : 2 page 6 Calcul de la temprature d'chauffement d'un fluide, suite un laminage. Latempraturemaximaledel'huiled'unsystmeolo-hydrauliquenedoitpasdpasser unetempraturedel'ordrede65C70C.Au-del,lefluidevoitsesqualitss'altrer rapidement.Aussi,est-ilncessairedepouvoirdterminerlatempraturepriseparl'huiled'un circuit olo-hydraulique aprs une certaine dure de fonctionnement. Unepremirevaluationapproximativedecettetempratureconsisteadmettrequetoutela puissance dissipe en chaleur chauffe l'huile du rservoir. Un deuxime calcul plus prcis tient compte, en plus, de la perte de puissance par rayonnement au niveau du rservoir. A - Echauffement de l'huile d'un circuit, sans tenir compte du rayonnement. La chaleur ncessaire pour chauffer de en C une masse M d'huile est, par dfinition de la capacitthermiquemassiqueCp(quantitdechaleurqu'ilfautfournirl'unitdemassed'un fluide pour lever sa temprature de 1C)M.Cp. = .Vol.Cp.avec Vol = Volume en huile du rservoir. Si la chaleur dissipe pendant le temps t est W.t, l'chauffement produit est gal : Cp . Vol .t . W= ou W est la puissance dissipe. Ils'agitparexemple,d'undbit,dundbitQ,passantlapressionPparunlimiteurde pression.Cp . Vol .t . P . Q = La capacit thermique massique Cp d'un fluide est approximativement gale : huiles minrales 1,9 kJ / (kg .K) mulsions d'huile dans l'eau 3,8 kJ / (kg .K) mulsions d'eau dans l'huile 2,8 kJ / (kg .K) solutions de polyglycols 2 3 kJ / (kg .K) fluides de synthse 1,2 1,7 kJ / (kg .K) Pour calculer , il est prfrable d'utiliser les units du systme SI.Rappelons que 1 degr Celsius est gal 1 degr Kelvin. Cependant, certains olo-hydrauliciens utilisent la formule pratique suivante : Si on exprime : Q en I/min, p en bar, t en min, en kg / l, Vol en l, Cp en kJ / (kg .C) et en C: ) C . kg / kJ ( ) l ( ) l / kg ((min) ) bar ( min) / l () C (Cp . l Vo . . 10t . P . Q = On peut simplifier la relation en posant1Volt . Q=et en crivant alors :Cp .P= Il faut alors comprendre que l'chauffement est produit par cycle de fonctionnement.UncycledefonctionnementestgalVol/ QoVolestlevolumedurservoiretQledbit retournant la bche. La capacit du rservoir tant gnralement gale de 3 6 fois le dbit de la pompe pendant 3 6 minutes, un cycle de fonctionnement est donc gal de 3 6 minutes. L encore, il est prfrable d'utiliser les units du systme SI. HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP.GUIBERT 04/06/2008CHAP : 2 page 7 Toutefois, il est encore possible d'utiliser les formules pratiques suivantes :Si on exprime :P en bar, en kg/l, Cp en kJ / kg.Cet en C, on obtient: ) C . kg / kJ ( ) l / kg () bar () C (Cp . . 10P= Remarque : en prenant = 0,9 kg / letCp = 1,9 kJ / kg .C,on obtient : ( C) = 5,85.10-2.P(bar)=P(bar)/ 17,1, et cela est vrifi par une formule empirique couramment utilise : 17) bar ( P) C ( T B - Echauffement de l'huile d'un circuit en tenant compte du rayonnement. Unepartiedelapuissancedissipeenchaleurestvacueparrayonnement,l'autrepartie continuant chauffer l'huile. Gnralement, on ne tient compte que des pertes par rayonnement au niveau du rservoir.En appliquant le principe de conservation de l'nergie, on peut crire : W . dt = Vol . . Cp. d() + E . Su . . dt o W est la puissance dissipe pendant le temps dt, Vol le volume du rservoir, Cp la capacit thermiquemassiquedel'huile,l'lvationdetempraturedel'huileau-dessusdela tempratureambianteobtenuependantletempsdt,ElecoefficientderayonnementetSula surface totale de refroidissement du rservoir ou surface utile. En posant Cp . . VolSu . EA= et Cp . . VolWB=,on obtient : B . Adt) ( d= + ) C . kg / kJ ( )3m / kg ( )3m () m ( )) C . m ( / kW (Cp . . VolSu . EA= a pour dimensions-1. Ils'agitd'unequationdiffrentiellelinairedupremierordre,coefficientsconstantset second membre constant. La rsolution de cette quation diffrentielle nous donne, en appelant o l'chauffement initial de l'huile au-dessus de la temprature ambiante : At Ate . o ) e 1 .(Su . EW + = La relation nous permet de calculer le temps mis par l'huile pour passer d'une temprature une autre. En particulier, on peut calculer le temps mis par l'huile d'une installation au repos avec o = 0, pour passer de la temprature ambiante initiale une temprature finale donne.On peut alors crire ) e 1 .(Su . EWAt = En rgime permanent (t = +) l'chauffement est donn par la relation : Su . EW= Pour calculer ces diffrents termes, il est prfrable d'utiliser les units du systme SI. HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP.GUIBERT 04/06/2008CHAP : 2 page 8 Cependant,certainsolo-hydrauliciensproposentlaformulepratiquesuivante,permettantde calculer la formule . Si on exprime W en kW, E en kW / m.C,Su en m eten'C,on obtient : ) m ( ) C . m / kW () kW () C (Su . EW = LecoefficientderayonnementE(appelaussicoefficientdetransfertthemique),dpend de l'emplacement de montage du rservoir et de la circulation d'air autour de celui-ci : Rservoir dhuile : sans ventilation E 1030 J /m.C.s avec bonne ventilation E 3075 J /m.C.s(valeur usuelle 40 J /m.C.s) avec ventilation force E 140 350 J /m.C.s Echangeur de chaleur : de type air / huileE 140 350 J /m.C.s de type eau / huileE 450 600 J /m.C.s Tuyau dacier de 50 mm E 58 J /m.C.s Gnralement, ces rservoirs sont en tle d'acier. La plupart du temps, on ne peut faire intervenir quelerayonnementdurservoircarilesttrsdifficilededterminerlerayonnementdes tuyauteries et des appareils d'utilisation. Proprits de transfert thermique. Conductibilit thermique : W / m.K Capacit thermique massique : J / kg.K Temprature20C50C100C20C50C100C Eau0,590,630,684184 Huile minrale0,140,130,125185019502150 Polyglycols0,170,1550,145210023002500 Remarque : la conductibilit thermique nest pas le cof. de rayonnement. RAPPEL. 1 cal = 4,18 J 1 W = 1 J / s Cp = 1880 J / kg.C=0,45 kcal / kg.C J /m.C.s=W /m.CetkJ /m.C.s=kW /m.C E=40 J / m.s =4.10-2 kJ / m.C .s=0,95.10-2 kcal / m.C . s HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP.GUIBERT 04/06/2008CHAP : 2 page 9 Viscosit.La viscosit est la proprit quont les substances fluides scouler, ou la rsistance quont les molculesdufluideseglisserlesunessurlesautres.Elleestinfluencepardautres paramtres(temprature,pression,tauxdecisaillementdufluide).Pluslaviscositest importante, plus le passage dans un tube est difficile. Viscosit dynamique (absolue).Cest la mesure du frottement interne dun fluide.Considronsuncoulementlaminaireentredeux surfacesSplanes,paralllesetdistancededz, dontlunesedplaceparrapportlautreune vitesse du. Si lon dsigne par , la tension de cisaillement, ou effort de frottement par unit de surface F/S, au quelle est soumis le fluide entre les deux surfaces, la relation de NEWTON, en coordonnes cartsiennes x, y, z nous donne : dzdu. = ouest la viscosit dynamiqueet dzdu. le taux de cisaillement. Cette relation est valable pour les fluides newtoniens (eau, huiles minrales, ) pour lesquels la viscosit ne dpend pas du taux de cisaillement. Unit : en SI : en N / m etdzdu en s-1 en N.s / m ou Pa . sou en poiseuille. Viscosit cinmatique.Laviscositcinmatiquecorrespondauquotientdelavitessedynamiqueparlamasse volumique : Cest cette viscosit qui est mesure facilement et qui donne par les industriels. = ou = viscosit cinmatique, la viscosit dynamique etla masse volumique. Unit : en SI s / m en doncm / kgm / s . Nen232 ,on utilisera des Stockes (St) : cm/s ou des cSt = 10-2 St. Remarque : Cetteclassificationremplaceofficiellementlessystmesutilisantlesviscositsexprimesen ENGLER, en seconde SAYBOLT et seconde REDWOOD. Indice de viscosit : Lindicedeviscosit,notV.I.correspondunsimplecoefficientobtenuencomparantla viscosit 100F de lhuile essaye (exprime en cSt) celle de deux huiles de rfrence. Pourlesfluideshydrauliquesonexigeunindicedeviscositprochede100,ousuprieursil sagit de liquide synthtique.Cest la pente de la droite comportement viscosit temprature. Plus lindice est lev, moins il y a de risqueque le fluide subisse des changements importants avec la variation de temprature : 60 70 : Trs moyen80 90 : Bon 90 100 : Trs bon 100 ou suprieur : Excellent xy z dz S Su u + du F HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP.GUIBERT 04/06/2008CHAP : 2 page 10 Variation de la viscosit en fonction de la temprature. La viscosit dune huile diminue lorsque la temprature augmente. Cest pourquoi, la valeur de la viscosit doit tre donne une temprature dtermine. La classification ISO spcifie :la viscosit des huiles est dfinie en cSt 40C. LarelationdeMACCOULetWALTER(1936)nous donne : log [log( + a)] = m.log T + b avec : = viscosit cinmatique en cSt, T = temprature en K, a=constante0,7etmetbconstantesli lhuile. Toutefois,unetransformationlogarithmiquedes coordonnesviscosit-tempraturepermetde convertirlescourbesenlignequasimentdroite (anomorphoserectiligne)cequisimplifiela reprsentation graphique et lexploitation des donnes. En effet, lemploi de ce diagrame logarithmique adopt parlASTMalaventagedenencessiterquedeux mesurespourconnatrelaviscositdunehuileune temprature quelconque.On remarque que pour les huiles minrales, la viscosit cinmatique diminue de moiti pour une augmentation de temprature de 10C. DiagrammeASTM1101001000-20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80Temprature ( C )Viscosit ( cST ) HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP.GUIBERT 04/06/2008CHAP : 2 page 11 Variation de la viscosit en fonction de la pression. Lorsque la pression P augmente, la mobilit des molcules diminue et la viscosit augmente. Les variations sont donnes par la loi de BARUS. (si on nglige la variation de la masse volumique en fonction de la pression) p = p0 . ek.P avec, p=viscositcinmatiquelapressionP (bar), p0=viscositabsoluelapression atmosphrique (bar), k = coeficient de viscosit / pressionk0,004 bar-1 pouruncoulement adiabatiqueet0,002 bar-1pourun coulement isotherme. Lavariationestplusimportantepourdeshuiles faible indice de viscosit (VI < 100). Il faut noter que ce calcul devient imprcis au-dela de 1 500 bar. On remarque que pour les huiles minrales, la viscosit cinmatique double pour une augmentation de pression de 350 bar. Viscosits recommandes. Lesvaleursdeviscositrecommandespourlesdiffrentsappareilsfiguretoujoursdansles fichestechniquescorrespondantes.Cependant,letableauci-dessousdonneunordrede grandeur des valeurd admissibles par diffrents types de pompes et de moteurs hydrauliques. Les valeurs de viscosit nominales sont donnes en cSt pour une temprature de 40C, Les tempratures de fonctionnement recommandes : 50 60 C. Typedmarragenominalefonctionnement Pistons en ligne Pistons, axe bris Palettes Engrenage externe Engrenage interne 220 800 770 700 maxi 1000 maxi 32 68 49 70 32 49 10 mini 16 mini 13 54 13 54 13 54 32 48 35 45 HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP.GUIBERT 04/06/2008CHAP : 2 page 12 Caractristiques viscosit / temprature des huile minrales type ISO VG Choix de la classe de viscosit. Parmiles18classesdeviscosit(ISO VG) numres dans la .Classification de viscosit ISO pour les lubrifiants liquides. (ISO3448,DIN51519)lessectionsISO VG10ISOVG68prsententun intrt pourlesinstallationshydrauliques.Le chiffreindiquaprsISOVGcorrespond laviscositnominalepourune tempraturederfrencede40C.Le comportementthermiqueindiqudansle diagrammecorrespondceluid'huiles hydrauliques minrales.Enraisondesdiffrencesentreles fabricants,ilconvientdeclarifierles valeurslimitesdeconsignesuivanteset delescompareraveclesplagesde viscosit admissibles : Viscosit 40C. Viscositpourlatemprature (admissible, exige) la plus basse. Viscositpourlatemprature (admissible,exige)laplusleve (afindeprserverladuredevie desjointsd'tanchit,cette tempraturenedoitpasdpasser 80C !) Valeurs indicatives. VG 10, VG 15 : Installation en service temporaire pour une utilisation l'air libre ou pour des dispositifs de serrage. Installation en service continu (en cas d'utilisation l'air libre, uniquement utilisation en hiver) VG 22, VG 32 : Utilisation gnrale (en cas d'utilisation l'air libre, uniquement utilisation en t) VG 46, VG 68 : Installationsdansdeslocauxfermsunetempratureambiantejusqu'40Couconditionsclimatiques tropicales (Tenir compte de la viscosit initiale!). Proprits physiques de lhuile minrale ISO VG 46 TempratureViscositChaleurConductibilitDensit CcStkJ / kg.CW / m.Ckg / m3 -2036521,7080,133913 -1011911,7470,132906 04751,7860,132899 102201,8230,131892 20114,41,860,130885 3065,31,8970,130878 4040,11,9330,129872 5026,21,9690,128865 6017,942,0040,127858 7012,822,0390,126852 809,4872,0730,126845 907,232,1070,125839 1005,662,140,124832 HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP.GUIBERT 04/06/2008CHAP : 2 page 13 Documents HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP.GUIBERT 04/06/2008CHAP : 2 page 14 ECOULEMENT ET PERTES DE CHARGE. Exprience de Schiller-Reynolds. Ontudielcoulementdunfluideau traversduntubetransparentmunide2 prises de pression. Description de lexprience : La vanne V1 est ferme, le fluide est au repos et les hauteurs h = h1 = h2. OnouvrelgrementlavanneV1,le fluideestenmouvement,ledbitest faibleetonremarqueunepertede charge entre A et B, le filet color reste net et dans laxe de la veine de fluide. On augmente louverture de la vanne V1, le dbit augmente et la perte de charge augmente, le filet color ondule, puis si on augmente encore plus lepassage alors,il y a turbulence du filet color.Ecoulement laminaire : Lavitessedufluideestnulleprsdelaparoietaugmentemesurequonsenloigne.Le profil des vitesses est parabolique. Ceci est d laviscositdufluide.Cesforcesde frottement interne sont fonction de la viscosit et de la vitesse du fluide. Ecoulement laminaire : Vmoy = Vmax / 2 Ecoulement turbulent : Lorsquelavitessedelaveinefluide augmente, il ny a plus de glissement parallle deslamesfluidesentreellesmaisdes tourbillons.Ladistributiondesvitessesnest plusparabolique,cesmouvements dsordonns dissipent en chaleur une certaine quantit dnergie et augmentent les pertes de chargeproportionnellementaucarrdela vitesseetenfonctiondelarugositdes parois. Ecoulement turbulant : Vmoy = 0,84 .Vmax HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP.GUIBERT 04/06/2008CHAP : 2 page 15 Nombre de Reynolds . Reynoldsadterminexprimentalementque,lorsquelenombresansdimensionRe,quelon nomme nombre de Reynolds en fonction de :V : vitesse moyenne de lcoulement dans un tuyau, D : diamtre intrieur du tuyau, : viscosit cinmatique du fluide. =D . VRe;avec V en m/s,D en m et en m/s ou V en cm/s,D en cm et en cm/s ou en St (Stoke) Formule pratique : =. DQ. 2 , 21 Reavec Q en l/min,D en cm et en St. lorsque Re est infrieur 1200, on a un coulement laminaire. lorsque Re est suprieur 2500, on a un coulement turbulent. Les lois des pertes de charge varient suivant que lon se trouve dans un rgime dcoulement ou dans un autre. Pertes de charge rgulire. Ledplacementduneveinefluideabsorbeunecertainenergiepourvaincrelesforcesde frottement interne. Cette nergie absorbe par les forces de frottement est appele : pertes de charge.Elle se dsigne par J dans la relation de Bernoulli pour un fluide visqueux. ( ) ( ) ( ) J h h g P P1 V V21W 2 1 2 1 2 1 12 + + + =Entre les points 1 et 2 dune canalisation, pour un fluide de masse volumique . Equation gnrale de la perte de charge dans une canalisation. Lexprience montre quepour une canalisation lisse et droite, la perte de charge est : proportionnelle la longueur de la canalisation (L), inversement proportionnelle au diamtre intrieur de la canalisation (D), proportionnelle au carr de la vitesse du fluide (V), proportionnelleuncoefficientdepertedecharge()quiestfonctiondutype dcoulement et du nombre Re. D . 2 V . L. J =en Joule / Kg avec L en m, D en m et V en m/s. en introduisant la masse volumique (Kg/m3). . J = P donne la perte de charge homogne une pression en N/m ou Pa. V .2.DL. P = en Pascal multiplier par 10-5 pour avoir des bar. 2 1 HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP.GUIBERT 04/06/2008CHAP : 2 page 16 Dtermination du coefficient de perte de charge :. Ladterminationde(ouf)sefaitpartirdunombredeReynoldssurlescourbes exprimentales de Karman-Nikurads. 00 12 Re siRe0.316 et 00 2 1 Re siRe64

0.25 = = coulement LAMINAIREcoulement TURBULENT HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP.GUIBERT 04/06/2008CHAP : 2 page 17 HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP.GUIBERT 04/06/2008CHAP : 2 page 18 Pertes de charge singulire. Cesontlespertesdechargeduesauxaccidentsdeparcours(coude,t,rtrcissement, robinet,)etquiviennentsajouterauxpertesdechargenormale(rparties)duesaux frottements visqueux dans les partie droites des conduites. Pertes de charge singulire : V2P = avec = coef. de perte de charge Ces pertes de charge peuvent sexprimer : envaleurquivalente :enremplaantlavaleurdelapertedechargeparunelongueur fictive de tuyauterie rectiligne qui aurait la mme perte de charge. en valeur directe : - perte en nergie : 2 Ven J / Kg, - perte en pression : V2en Pa Exemples de coefficients de pertes de charge ( = K) dans les rsistances locales : HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP.GUIBERT 04/06/2008CHAP : 2 page 19 HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP.GUIBERT 04/06/2008CHAP : 2 page 20 INCONVNIENTS DES COULEMENTS LAMINAIRES. A premire vue, les coulements laminaires sont plus agrables que les coulements turbulents : eneffet,lespertesdechargeturbulentessontproportionnellesV2(puisqueV2figure danslesrelationsdebaseetetquelescoefficientsetturbulentssont pratiquement constants), alors que les pertes de charge laminaires sont proportionnelles V(puisque,etunpeupoinsrigoureusement,sontinversementproportionnels =D . VReon sait que le rgime turbulent correspond aux fortes valeurs de Re et le rgime laminaire aux faibles valeurs, donc, dans une installation donne, le fait de remplacer les tubes par des tubes plus gros ce qui, videmment, diminue les pertes de charge, tend transformer le rgime turbulent, si c'tait le cas initial, en un rgime laminaire, puisque : V diminuantcomme 2D1, =D . VRediminue comme D1 Cependant, il faut d'abord se rendre compte que le dimensionnement ncessaire pour assurer un coulement laminaire serait souvent prohibitif. Ainsi,sipourdufluidehydrauliquestandard50'C(viscositcinmatique~12centistockes) circulant 5 m/s dans une canalisation de diamtre intrieur 6 mm, le nombre de Reynolds vaut justement2500126 . 5000= ,ilpasse12500pourdukrosne0C,(viscosit2,4 centistockes) circulant dans les mmes conditions. Mais surtout, il fautfairetrsattentionaufaitquelespertesdechargelaminaires,fonctiondu nombre de Reynolds, dpendront en consquence de la viscosit du liquide, donc, de sa nature et de sa temprature. Il en rsulte : qu'uneinstallationmiseaupointenambiancelaboratoireverrasonfonctionnement d'autantplustroubleparlefroidqu'ellecomporteraplusd'lmentscoulements laminaires,que les systmes dans lesquels les valeurs des rsistances hydrauliques constituent des paramtresdefonctionnement,nepourrontfonctionnercorrectementsansrgulationde temprature, que si tous les lments sont turbulents. Parcontre,lescoulementsturbulentsprsententcertainsavantagespratiquesd'abordleur quasiinsensibilitlaviscosit,donclatempraturedufluide,maisaussileursensibilitau paramtrevitesse(P=k.V2)quipermetdeminimiserlespertesdechargedesorganesde liaisonsanssurdimensionnementexcessif,ouencored'obtenirunediminutionsignificativede ces pertes par un gonflement minime des organes de liaison les plus critiques. De plus, les coulements turbulents prsentent par le brassage et les turbulences gnres par lcoulement,unemeilleuredissipationthermiquedescanalisationsquicontribueun refroidissement supplmentaire de lhuile du systme. V2P = V .2.DL. P= HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP.GUIBERT 04/06/2008CHAP : 2 page 21 Point dinflammabilit (point dclair) :Cest la temprature partir de laquelle les vapeurs dhuiles dgages senflamment au contact duneflammeetsteignentaussitt.Latempraturedupointdclairrenseignesurlavolatilit de lhuile, et la prsence ventuelle de matires inflammables. Point de combustion ou point de feu :Cest la temprature partir de laquelle les vapeurs dhuiles dgages senflamment au contact dune flamme et demeurent allumes au moins cinq secondes. Les points dinflammabilit et de combustionvarientaveclapression,onpeutadmettrequecettevariationestlinaire.Largle decorrectionde1/40Kparmillibardevariation,parrapportlapressionnormalepeuttre retenue.Point dauto-inflammation :Il sagit de la temprature laquelle il faut chauffer le fluide pour quil senflamme spontanment aucontactdelair.Latempraturedauto-inflammation(environ400Caumaximum)est nettement suprieure celle du point dclair. Point de conglation :Gnralementlesfluideshydrauliquesntantpasdescorpspurs,contrairementleau,leur refroidissementprogressifnestpascaractrisparunchangementliquide-solideune temprature bien dfinie. Ondistinguetroispointsparticuliersquicaractrisentlerefroidissementpuislaconglationdes fluides hydrauliques base dhuiles : Pourleshuilesminralescaractreparaffinique,onremarquelapparitionduntrouble,dune opacit due la cristallisation de la paraffine ; Point trouble :Correspond la temprature dapparition du trouble dans lhuile. Point de figeage :Aprs le point de trouble, il sagit de la temprature laquelle lhuile ne peut plus scouler. Les huiles caractre naphtnique passent progressivement de ltat fluide un tat semi-solide. Point dcoulement :Cestlatempraturelaplusbasseolhuilepeutencorecouler.Lhuileestrefroidiesans agitation, dans des conditions normalises. Solubilit :Il sagit du comportement du fluide vis vis de lair, plus particulirement de la solubilit de lair danscedernier.Toutfluideestsusceptiblededissoudreunecertainequantitdairsans changementdesescaractristiques(volume,aspect,compressibilit).Au-deldecette quantitildevienttroubleetlairsecomportecommesielletaitindpendantedufluide.Ona alors le module dlasticit qui diminue fortement risquant de mettre en jeuxla vie des organes du circuit hydraulique. Coefficient de solubilit (ou de Bunsen ou dOswald ) est dfini par le rapport entre le volume de gaz dissous et le volume de liquide satur en gaz. La dsaration dans le rservoir (bche) ne se produit pas instantanment, il faut compter entre une dix minutes, do un volume du rservoir une trois fois le dbit maximum de la pompe en l/min. Dmulsibilit :La dmulsibilit traduit le degr de dispersion dun fluide dans un autre fluide, un bon indice de dmulsibilit est infrieur ou gal 40. HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP.GUIBERT 04/06/2008CHAP : 2 page 22 Proprits anti-corrosives (indice dacidit) :Lindicedaciditcorrespondaunombredemilligrammesdepotassencessairespour neutraliserungrammedelhuiletester.Lamesuresefaitsuivantleprocessusdetitragepar indicateur color. Les causes de lacidit sont principalement la dtrioration par usure de lhuile, et le raffinage lacide pour les huiles neuves. Les fluides hydrauliques ne doivent pas attaquer les mtaux usuels, tels que lacier, le cuivre, le chrome.Carbone rsiduel :La dtermination du taux de carbone rsiduel, consiste mesurer aprs une longue priode de chauffagedunchantillondhuile,laquantitdecokersiduel.Cettedterminationdecarbone rsiduel permet de dterminer la tendance naturelle de lhuile laisser des dpts sur les paroies des appareils lorsquelle est soumise des tempratures importantes.Point daniline :Notionintroduiteparlindustrie,pourtenircomptedufaitsuivant.Deuxhuilesidentiques apparemment du point de vue viscosit, indice de viscosit, puret, acidit, etc se comportent diffremmentenversunmmecaoutchoucsynthtique(gnralementutilispourlafabrication desjointsdtanchit).Lepointdanilinepermetactuellementengnraldedterminerle gonflementourtrcissementduncaoutchoucdterminaprssonimmersiondansunehuile. Le but tant davoir une variation de volume la plus faible possible. Onctuosit :Ilsagitdelaptitudedunfluiderduirelesfrottementsentredeuxsurfacesendplacement relatif.Propritdordremolculairequirsulteduneattractionphysico-chimiqueentreune surface mtallique et le film qui le recouvre. Plus le film dhuile est permanent et le glissement facile, plus lonctuosit est marque. Diagramme de slection des huile ISO VG HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP.GUIBERT 04/06/2008CHAP : 2 page 23 Vitesse de propagation des ondes de pression dans un fluide. Lorsquelonfaitvarierlapressiondunfluidedansuncircuit,onsupposequelapressionest transmise instantanment en tous points du circuit. En ralit, cette pression se transmet suivant une loi de propagation des ondes, une vitesse qui est celle du son dans le milieu considr. Ilconvientdevrifierqueleretarddcettepropagationestfaibleparrapportauxconstantes de temps dans les circuits hydrauliques. Dansuntubeinfinimentrigide,parexemple :tuberigide,lavitessedepropagation(u)estla mme que celle que lon observe dans un volume infini. =Buu = vitesse de propagation en m/s. B = module de compressibilit 12 14 108 Pa. = masse volumique 850 900 kg/m3. Ce qui donne pour un fluide hydraulique 1200 m/s Lesretardduscettepropagation(delordrede10001400m/s)sontdelordrede 1 milliseconde par mtre de longueur dun tube pour de lhuile minrale. Danslescircuitshydrauliquesclassiques,cetempsdepropagationestngligeabledevantles autres constante, par exemple : le temps de rponse dun lectro distributeur est de lordre de 20 40millisecondesetlesdistancesentrelescomposantsnedpassentpasunedizainede mtre. Dans les servomcanismes, les constantes de temps sont de lordre du 5 15 de millisecondes, etcommelesdimensionsducircuitdpassentrarementlemtre(vrincompact),lefaitde ngliger ce temps de propagation est justifi. Dans un tube non infiniment rigide. par exemple : tube flexible. On dmontre que la vitesse de propagation (u) est augmente de 3 6%. Cette influence est donc faible, par contre, la compressibilit augmente en fonction de la teneur en air dissous et de la pression. Compressibilit en % sous Huile minrale30 bar50 bar100 bar200 bar400 bar Dsare Avec 0,2% dair 0,5% dair 1 % dair 2 % dair 5 % dair 10 % dair 0,30 0,42 0,70 1,20 2,10 4,90 10,00 0,50 0,60 0,90 1,40 2,30 5,00 10,00 0,80 1,00 1,30 1,90 3,00 5,50 10,00 1,61 1,90 2,20 2,80 3,90 6,50 10,50 2,90 3,20 3,80 4,30 5,30 8,60 12,00 Augmentation de compressibilit en % avec la teneur en air et avec la pression HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP.GUIBERT 04/06/2008CHAP : 2 page 24 Priode propre dune canalisation. Soit une canalisation OA de longueur L, se terminant en A par une paroi rigide (robinet ferm). Toute perturbation effectue en O, linstant t, se retrouvera au mme endroit linstant :uL . 2t =Si la perturbation en O est priodique, on aura rsonance pour la frquence f de priode :uL . 2T =Si la perturbation se termine en A par un accumulateur, suffisamment grand pour assurer la constante de la pression, on montre que la priode est le double de la prcdente, soit : uL . 4T =Exemple :Soit un tuyau de 5 m de long, li un accumulateur, avec u = 1000 m/s, la frquence sera : Hz 50 s 02 , 010005 . 4T = = =Cestunefrquenceassezlevpournavoirgnralementaucuneactionsurles servomcanismes, mais il convient de sassurer que les interactions avec les divers mcanismes ducircuit(valves,clapets,distributeurs,)neconduisentaucunsynchronismedangereux (rsonance) ; ce derneir peut tre contrari par la mise en place judicieuse daccumulateurs. Coups de blier. Si on ferme brutalement (cest dire en un temps infrieur la priode propre de la canalisation), on montre que la surpression instantane qui se produit au droit de la fermeture est : P = .u.Voavec P en Pa, .en kg/m3, u en m/s et Vo = vitesse initiale dcoulement en m/s, Exemple :Soituntuyauoulavitessedufluideestde10m/s,avecunfluidedemassevolumiquede850 kg/m3, on prendra u = 1000 m/s: La surpression sera : P = 850 * 1000 * 10 = 8 500 000 Pa = 85 bar. x O L HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP.GUIBERT 04/06/2008CHAP : 2 page 25 Schma rcapitulatif des fluides hydrauliques : FluidesHydrauliquesCatgorie HHHuileshydrauliquesHuilesminrales(HLP)Catgorie HMCatgorie HLCatgorie HVHuilesminralesparticuliresHuilesvgtalesFluidesaronautiquesFluides detransmissionde puissanceFluidesdifficilementinflammablesFluidessynthtiquesnon acqueuxEmulsions base d'eauCatgorie HFDCatgorie HFCCatgorie HFBCatgorie HFAEauHui l esmi nral esl gresadditifspolymres,pourbassest emprat ures, di f f i ci l ementinflammable (MIL H83 282, AIR3520)IdentiquesauxhuilesHMavecdemeilleureviscositspourdestempratures ngatives.Proprits antiusure particulires.Pures proprits antioxydantes etanticorrosion.Couvre les besoins habituels, auxal ti tudescourantes,convi entpourl amari ne, l eBTP, l esat el i ers(H570, THmari ne,INVAROL 54).Emulsion d'huile dans l'eau, avecunmaxide20%decomposantscombustibles,enprincipe95%,tempratured'utilisation+5+50C.A bases d'huile de rcin et d'alcool ,trs utilise avant-guerre.Bonnesqualitslubrifiantesetmouillantes,permettentl ' empl oi ducaoutchoucvgtal dontl esqual i tssontsuprieurescellesducaoutchoucsynthtique.Parcontreelles se modifient avec le temps, deviennient oxydantes, ellessont pratiquement abandonnes de nos jours.Emulsion d'huile dans l'eau, laproportiond'huileestde5060%, la viscosit reste entre 50et 70 Cst.So l u t i o n s a c q u e u s e s d epolymrescontenantaumoins35%d'eau,l'eau-glycolrentredans cette catgorie (60% glycol,40% eau).Fluidesdesynthses(esters)necontenantpasd'eau.(PYRELFDR46, FLUID DU 68 et 46).Suivant les applications, on peut utiliser:- L'eau de ville (eau potable): industries alimentaires- L'eau industrielle: sidrurgie, industries lourdes- L'eau de rivire: barrages hydrolectriques- L'eau dminralise: industrie nuclaire- L'eau de mer: bateaux, sous marins.Pouvoir de lubrification mauvais. HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP.GUIBERT 04/06/2008CHAP : 2 page 26 Tableau comparatif des proprits physiques des fluides hydrauliques : CARACTERISTIQUESEAUHFAHFCHFDHLP Appellation Eau douce95/5Eau glycol Ester Phosphate Huile minraleDensit 15C (Kg/m3)10009971065870 Coefficient moyen de dilatation (%/C)5.87 * 10-45.80 * 10-4 2.6 * 10-4 6.7 * 10-4 Module de compressibilit (Pa)2.1 * 1092.3 * 1093.5 * 1092.5 * 109 1.7 * 109 Chaleur massique 20C (J/Kg/K)41804183300015601890 Conductibilit thermique 20C (W/m2*C)1.500.590.300.500.11 0.14 Temprature de travail (C)2 - 4530 5030 5070 9060 70 Gamme de temprature (C)4 505 - 5530 650 - >15020 90 Point de combustion (C)245210 Temprature dinflammation (C)NonNon< 1000593310 360 Temps dinflammation (sec)0.350.300< 1 Coefficient de BUNSEN 20C (air dissous)0.020.01 0.020.012 0.020.08 0.09 Pression de vapeur 50C (bar)0.120.100.1 0.1510-5 4.7 * 104 Effets rosifs li la cavitation Trs marquTrs marquModrFaibleFaible Protection contre la corrosionFaibleAdquateBonneBonneBonne Attaque des mtauxNonNonZn,Cu,AlNonNon PHNeutre7.5 8.27.5 11Neutre Rduction dusureTrs faibleTrs faibleModrTrs bonTrs bon ViscositcinmatiqueT=-40C(mm2/sec)ou (cSt) 1115 150 ViscositcinmatiqueT=0C(mm2/sec)ou (cSt) 1.81.91.845 ViscositcinmatiqueT=54C(mm2/sec)ou (cSt) 11110 Relation viscosit-temprature Trs bonTrs bonTrs bonTrs faibleMoyen Cot relatif du fluide (eau = 1)14 122.7 3.8560 700100 Cotrelatifpourlinvestissementdquipements (huile = 1) 1.4 51.4 31.2 1.31.11 Cot de stokageNulTrs faibleBasElevElev Impact sur lenvironmentNulTrs faibleMoyenElevElev Cot de traitement des fluides ussPresque nulTrs faibleMoyenElevElev HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP.GUIBERT 04/06/2008CHAP : 2 page 27 LA CAVITATION. La variation de la pression ou de la temprature influence le changement d'tat d'un corps .Prenons l'exemple de Ieau, en augmentant la temprature, des bulles de vapeur se produisent. Au niveau de la mer, l'eau passe de Itat liquide Itat gazeux la temprature de 100C. En altitude,leseuild"bullitiondel'eaudiminuedufaitdeladiminutiondelapression atmosphrique.Ducoup,ilestpossibledefairepasserl'eaudeItatliquidel'tatgazeuxtemprature constante si nous faisons baisser suffisamment la pression (figure 1).Lorsquecettedpressionestlocalise,ilyacavitations'ilapparatdespochesdairoudes bulles dans le milieu liquide. Lapparition de ces bulles gazeuses entrane un r-quilibrage des pressions par implosion.C'est cette implosion qui est source de bruit et d'ventuels dommages des lments se trouvant proximit du phnomne (figure 2). Figure1 :Apparitiondebullesde cavitationsurlespalesdune hlice. Figure2aet2b :Dtriorationdepicesmcaniques soumises une exposition prolonge la cavitation. Cephnomnepeuts'observerenparticulierl'aspirationdespompes,lorsquelapressiondu fluide est infrieure sa tension de vapeur la temprature de fonctionnement. Il se forme alors des bulles de vapeur du liquide qui, lors de leur compression dans la zone de refoulement du fait delapressioncreparlesystmeimplosentunevitesseextrmementlevedel'ordredu millime de seconde ce qui conduit une onde de choc importante de plusieurs milliers de bar. Si ce phnomne a lieu prs d'une surface, les contraintes appliques sur cette surface peuvent dpasserlalimitedersistancelafatiguedumatriau.Desparticulesmtalliques, extrmementtnuespeuventalorsdedtacher,seglisserentrelespicesenmouvementet augmenter l'usure. Signalonsquelesrisquesdecavitationd'unepompesontleplussouventdusunehuilede viscosittropleve,unetuyauteried'aspirationtroplongueoudesectiontropfaible,une diffrence de niveaux trop grande entre la pompe et la bche (de l'ordre de 0,5 m au maximum), unfiltre(s'ilyenaunl'aspiration)encrass,unetuyauteried'aspirationobture(chiffon, bouchon plastique, etc. ... ). Cephnomnepeutaussis'observerlorsdudplacementdelatigedunvrinhydrauliqueou dunarbredunmoteurhydraulique,lorsquelachargeestmotriceestquelavitessede dplacement devient plus grande que la vitesse permise par le dbit hydraulique du systme. HYDRAULIQUE INDUSTRIELLE APPLIQUEUFR MI MP.GUIBERT 04/06/2008CHAP : 2 page 28 FLUIDE HYDRAULIQUE.Doc ATOS. Dans les circuits hydrauliques, le fluide est le moyen de transmission de la puissance et lubrifie les composants: pour une bonne conservation de linstallation, il faut absolument utiliser du fluide dequalit,degrandeviscositetcomportantlesadditifsanti-mulsionetanti-oxydation conformment aux normes internationales (DIN 51524 et 51535). La viscosit de lhuile doit tre choisie suivant les types de pompes et de moteurs hydrauliques et latempraturedeservicedelinstallation.Avanttout,contrlerlesprescriptionstechniques fournies par le constructeur de pompes et de moteurs. Lechoixdufluidehydrauliquedanslecadreduneplagespcifiquedeviscosit,doittre effectusurlabasedesexigencesdusystme,deslimitesdueslaprsence de composants critiquesoudesperformancesdecertainesunits. Des viscosits excessives aux tempratures demiseenroutepeuventprovoquerdubruitetendommagerlespompessuiteleffetde cavitation.Pendantlefonctionnementcontinu,lesviscositsexcessivesonttendancelaisser unecertainequantitdairensuspensiondanslefluidecequipeutprovoquerdubruitet endommagerrapidementlespompes,lesmoteursetlesvalves.Lesviscositstropbasses entranentladiminutiondurendementdusystmeetunappauvrissementdelalubrification dynamique. Lediagrammeindiquelescourbes moyennesdeviscosit / temprature pourlesfluidesutilissgnralement; ellessontruniesentroisgroupesde viscosit diffrente. Lefluideleplussouventutilis correspond la courbe B, cest- dire une viscosit de 40 50 cSt 40C. Onpeututiliserdesfluidesmoins visqueux, courbe A (28 36 cSt 40C) oudesfluidesplusvisqueux,courbeC (jusqu5872cSt40C)entenant comptedufaitquonatendance utiliserdesfluidesmoinsvisqueuxpour lesbassespressions(pourlimiterles pertesdecharge)etdesfluidesplus visqueuxauxhautespressions(pour rduire les fuites internes). :plagerecommandepourunservice continu. : Minimum admis (problme de lubrification). Nepasoublierquelutilisationdefluidetropvisqueuxpeutretarderlamiseenroute tempratureambiante,vuquelaplupartdespompeshydrauliquesnefonctio