diapo hydrau MMRI

7/21/2019 diapo hydrau MMRI

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1 / 204Hydraulique Thierry Boulay

HYDR ULIQUE

INDUSTRIELLE


Permettre aux étudiants d'appréhender un système hydraulique pour enmodifier le cahier des charges et lui donner une fonctionnalitésupplémentaire.

Permettre aux étudiants d'appréhender un système hydraulique pour luiredonner la fonctionnalité pour lequel il avait été prévu, en changeant,

modifiant des éléments n'assurant plus leur fonction ou ayant un mode defonctionnement dégradé.

Objectifs



2


• 1A Relations entre énergie mécanique et énergie hydraulique (6)• 1B Viscosité (14)• 1C Régimes d'écoulements (17)• 1D Compressibilité et dilatation (21)• 1E Pertes de Charges (24)

Principes généraux

Le fluide hydraulique

La symboliquehydraulique

• 2A Les produits aqueux (32)

• 2B Les huiles minérales (34)

• 2C Les huiles de synthèse (36)

• 2D Caractéristiques (37)

• 2E Désignation des huiles minérales (47)

• 2F Contrôles (49)

• 3A Autour du réservoir (52)

• 3B Autour du groupe de pompage (53)

• 3C Autour des distributeurs (54)

• 3D Autour des actionneurs (55)

Sommaire

Hydraulique Thierry Boulay

• 4A Le Réservoir (56)

• 4B Le Filtre (61)

• 4C Les Canalisations (63)

• 4D Les Accumulateurs (77)

• 4E Le clapet anti-retour (88)• 4F Le limiteur de pression (91)

• 4G Le réducteur de pression (98)

• 4H Le limiteur de débit (103)

• 4I Le régulateur de débit (107)

• 4J Le diviseur de débit (111)

• 4K Le distributeur (113)

• 4L La pompe (125)

• 4M Le vérin (179)

• 4N Le moteur

• 4O Synthèse sur la technologie

La technologie

Sommaire

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3


Risques etpréventions en

intervention

Sommaire

Problèmes etsolutions

technologiques

Bibliographie (203) Conclusion (204)

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Principes généraux• 1A Relations entre énergie mécanique et énergie hydraulique

La pression

AC

F2D

B

F1M

Soit une surface ABCD (S) de centreM, le liquide exercede chaque coté de

la surface uneforce. Les forces

sont égales etopposées.

Si l’on fait tendre ABCD vers 0 le rapport dF/dS tend vers une

valeur finie p que l’on appelle la pression

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4



Théorème du travail

Pour faire passer un volume V de (1) (2) si p1<p2, onexerce sur le système de transfert un travail mécanique W.

W=V.(p2-p1)

Pour faire passer un volume V de (2) (1) si p1<p2, onrécupère sur le système de transfert un travail mécanique W

identique au précédent.

Volume V1

Pression p1

Volume V2

Pression p2(1) (2)

Système

de

transfert

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Théorème des puissances

qv est le débit volumique par seconde et p la pressionrelative

pq p pq p pt V

t W P vv 1212

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5



Comportement des fluides en mouvement

Q1 ; S1 ; c1 Q3 ; S3 ; c3 Q2 ; S2 ; c2

Dans le cas d’un fluide

qui s’écoule dans un

tube de section variable,le volume ou débit qui

passe par une section enun temps déterminé estle même quelle que soit

la section considérée

3322111 cS cS cS Q Equation decontinuité

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Comportement des fluides en mouvementL’énergie contenue dans un

fluide qui passe dans un tubese décompose en :

Énergie potentielle elledépend de la hauteur de lacolonne de fluide et de la

pression statique

Énergie cinématique elledépend de la vitesse du fluideet de la pression dynamique

cstec z g p 2

2

1

Q1 ; S1 ; c1 Q3 ; S3 ; c3 Q2 ; S2 ; c2

Equation del’énergie selon

Bernoulli

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6


pour la longueur pour la masse pour le temps pour l’intensité pour la température pour la matière

pour l’intensité lumineuse


1 bar =105 Pa 1 N/mm²=1 MPa1 N/m²=1 Pa 1 ch. = 736 W

T (K) = T (°C) + 273,18 A retenir :

Le mètre (m)

Le kilogramme (kg)

La seconde (s)

L’Ampère (A)

Le Kelvin (K)

La mole (mol)

Le candela (cd)

• Par décret du 03/05/61 modifié le 04/12/75, le système légal est le S.I. soit :

Les unités fondamentales

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200 bars sont équivalents à 20 000 voltsPour fixer les idées :

En hydraulique :

En hydrauliqueaéronautique :

L’unité est le bar. 1 bar = 1 daN/cm²Les unités retenues sont alors :

le cm longueurla tonne massele déca newton force

L'unité est le psi (Pound per Square Inch).1000 psi = 68,944 bars

Les unités fondamentales

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• W = F . l système en translation• W = M . q système en rotation• W = p .V système hydraulique• W = I . U . t système électrique


• Travaux ou énergies :

F : force l : longueur M : couple c : vitesse linéaire

p : pression V : volume U : tension w : vitesse angulaireI : intensité t : temps q : angle q : débit volumique

• Puissances :

• P = F . c système en translation

• P = M . w système en rotation

• P = p .q système hydraulique• P = U . I système électrique

Relations importantes

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Principes généraux• 1B Viscosité

Viscosité dynamiquem

(Mu)

Soit deux particules fluidestrès voisines en contact

suivant une petite facette dS

dcdS

dy F d t

.

.

m

dS

dF1/2 dFn

dFt dy

c

c +dc

2

1

L’unité est :

le Pa.s

ou

le Poiseuille

Viscositédynamique

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8



Viscosité dynamique m (Mu)

fluide Température

(°C) Viscosité

dynamique m

(Pa.s)

Masse

volumique

(kg/m 3)

Eau 20 10-3 998

Eau 50 0,55.10-3 987

Pétrole 15 1,85.10-3 800

Huile Glycérine 20 1,49 1260

20 10-2

à 4.10-2

880 à 950

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Viscosité cinématiquen

(Nu)

Autres viscosités

m

est la masse volumique du fluideconsidéré.

L’unité est le m²/s ou le St (Stoke). Leplus souvent on utilise le centi-Stoke.

1cSt = 1 mm²/s

En Europe le degré Engler °E

En Angleterre la seconde de Redwood " R

Aux USA la seconde de Saybolt " S

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Principes généraux• 1C Régimes d’écoulements

Nombre de Reynolds Re

d c Re

Re est

sansunité

n : viscosité cinématique (m²/s) ou (St)d : diamètre intérieur de la conduite (m)c : vitesse d'écoulement (m/s)

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Régime Laminaire

Champ derépartition desvitesses

Re < 2000

A retenir :Un système en

régime laminaire

peut devenirturbulent sousl'action des

vibrations induitespar un moteur ou

pompe.

Les filets fluides restent // entre eux. Dans les conduites hydrauliques de

sections circulaires et lisses, on obtientun régime laminaire tant que :

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10



Régime Turbulent

Re > 3000

Champ derépartition desvitessesdésordonné

Remarque :Si Re > 105, on

qualifiel'écoulement de

turbulent rugueuxet entre 3000 et105 de turbulent

lisse.

Les filets fluides s'orientent de façonaléatoire. Dans les conduites

hydrauliques de sections circulaires etlisses, on obtient un régime turbulent si :

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Régime Transitoire

2000< Re < 3000

Les filets fluides s’organisent et se

désordonnent au grès des variationsde la canalisation. Il existe une plaged'écoulement dont le régime est dit

incertain.

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Principes généraux• 1D Compressibilité et Dilatation

Compressibilité

Pour les calculs de puissance et de travail dans le domaine hydrostatique lefluide utilisé est considéré comme incompressible mais cette notion reste

essentielle pour le calcul des servomécanismes.

V

p

Soit un fluide, sous unepression p dans un récipientde volume V et obturé par un

piston mobile.

DV

VDV

p+D p On fait varier le volume V

d'une quantité DV négative,alors la pression augmented'une quantité Dp positive.

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CompressibilitéDV

V V-DV

p p+D p

dp

dV

V 1

A retenir :Pour les huiles minérales on aexprimé en Pa-1.

1111 10.80;10.60

Le coefficient de compressibilité est noté etest défini par :

On parle également de module de compressibilité du fluide EF, il est défini par :

1 F E

A retenir :Pour les huiles minérales on aexprimé en MPa.

1700;1250 F E

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Coefficient volumique de dilatation thermique

Ce coefficient a est défini, à pression constante, par :

A retenir :Pour les huilesminérales on aa=0,7.10-3 °C-1.

T

V V

D

Da

V : volume initialDV : variation de volumeDT : variation de température (°C)

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Principes généraux• 1E Pertes de charges

Introduction

z

Entrée (E)

Sortie (S)

Dès qu'il y a une chute de pression D p entre la sortie et l'entrée d'un système,

on dit qu'il y a perte de charge.

L'équation de Bernoulli s'écrit donc pourune canalisation correspondant au

schéma précédent : p : pression (Pa)c : vitesse d'écoulement (m/s) : masse volumique (kg/m3)z : cote (m)g : accélération de la pesanteur(m/s2)

JSE est l'énergie correspondant aux pertes de charge (0) en J/kg.

SE E S

E S E S J z z g cc p p

2

22

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13



Introduction

Dans le cas d'une conduite hydraulique, la variation de cote (z) est négligeableainsi que la variation d'énergie cinétique . On obtient alors :)( 22

E S cc

SE S E J p p p D

Il existe 2 types de pertes de charges :

•Les systématiques ;

En régime laminaire ;En régime turbulent lisse ;En régime turbulent rugueux.

•Les singulières.

On retrouve les pertes decharges systématiquesdans les canalisations

simples et les pertes decharges singulières pourtoutes les anomalies dansles circuits (étranglements,coude,…).

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Pertes de charges systématiques en régime laminaire

d

c

p 2

2

D

l : longueur de la conduite (m)c : vitesse d'écoulement (m/s)

: masse volumique (kg/m3)d : diamètre intérieur del'écoulement (m)n : viscosité cinématique (m2/s)

e R

64

A noter : La température influence la viscosité, elle influence donc aussi lespertes de charges.

Systématiqueen régimelaminaire

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Pertes de charges systématiques en régime turbulent lisse

d

c p

2

2D

l : longueur de la conduite (m)c : vitesse d'écoulement (m/s) : masse volumique (kg/m3)d : diamètre intérieur del'écoulement (m)n : viscosité cinématique (m2/s)

25,0316,0 e R Systématique

en régimeturbulent lisse

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Pertes de charges systématiques en régime turbulent rugueux

d

c

p 2

2

D

l : longueur de la conduite (m)c : vitesse d'écoulement (m/s)

: masse volumique (kg/m3)d : diamètre intérieur del'écoulement (m)n : viscosité cinématique (m2/s)

A noter : Pour atteindre le régime turbulent rugueux, il faut des vitesses d'écoulementtrès rapides donc inutilisées en transmission de puissance hydrostatique.

d

79,0

: hauteur moyennedes aspérités (mm)En pratique pour lestubes en acier soudés :

25,0;15,0

Systématique enrégime turbulent

rugueux

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Pertes de charges singulières

c : vitesse d'écoulement (m/s) : masse volumique (kg/m3)x (Xi) une constante fonction dela singularité

Voir le tableau fourni :

2

2c

p

D x

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Hydraulique Thierry Boulay 30 / 204



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Le Fluide Hydraulique

Introduction

Il existe 3 types de fluide :•les produits aqueux •les huiles minérales•les huiles de synthèse

Les huiles minérales sont de loin les plus utilisées dansles transmissions de puissances hydrauliques. Pour descas spécifiques, on peut utiliser les 2 autres.

Les produits aqueux sont des liquides à base d'eau.

L'huile de synthèse est composée d'une structuremoléculaire unique.

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Le Fluide Hydraulique• 2A Les produits aqueux

L'eau est le fluide qui remplit le mieux la caractéristiqued'ininflammabilité.

On y rajoutait souvent de la glycérine pour abaisser sa température decongélation ainsi qu'améliorer son pouvoir graissant.

Aujourd'hui c'est le glycol qui remplace la glycérine.

A noter :Le principal problème est l'évaporation de l'eau. Cela change les propriétésinitiales du fluide, il faut donc vérifier régulièrement les proportions dumélange et rajouter de l'eau.

Les produits eau + glycol sont utilisés dans les systèmes agroalimentaires.Ils retrouvent aujourd'hui aussi un intérêt dans les systèmes "écologiques".

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Le Fluide Hydraulique• 2A Les produits aqueux

Eau + glycol Eau + huile

Plage de température -20 à + 60 °C +5 à +60 °C

Masse volumique(kg/dm3)

1,1 1

Prix De 2 à 4 fois plus cher que l'huile minérale

Applications Fonderie, sidérurgie, mines, aéronautique

Caractéristiques

Précautions d'emploi

Faible pouvoir lubrifiant

Très faible viscositéFaible durée de vieGonflement des organes en polyuréthaneUtilisation de cartouches filtrantes adaptées Agressivité envers le cadmium, le zinc, lemagnésium

Tableau comparatifs

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Le Fluide Hydraulique• 2B Les huiles minérales

Pétrolebrut

Distillationà pa

Distillationsous vide

Huilebrute

Hydrocarburesaturé

Hydrocarbure

non saturé

Aromatique

Paraffinenormale

Isoparaffinenaphtène

benzèneéthylène…

L'huile minérale est obtenue par transformation chimique du pétrole.

La composition de l'huile minérale est une chaîne complexe comportantgénéralement :

•Une huile aromatique•Un hydrocarbure saturé de type naphtène•Un hydrocarbure saturé de type paraffine normale

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Le Fluide Hydraulique• 2B Les huiles minérales

A noter:On ajoute très souvent des additifs pour répondre à des fonctionsspécifiques à assurer par le fluide.

Pour éviter une usure prématurée du fluide hydraulique, on limite satempérature en tout point du circuit à 60°C.

A retenir :Le fluide hydraulique est cancérigène ; si une blessure s’infecte à lasuite d’un contact avec un fluide hydraulique, consulter un médecin.

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Le Fluide Hydraulique• 2C Les huiles de synthèse

Tableau comparatifs

Ester phosphatique(skydroll)

Hydrocarburechloré

Plage de température -20 à + 150 °C -20 à + 150 °C

Masse volumique(kg/dm3)

1,2 1,4

Prix De 2 à 4 fois plus cher que l'huile minérale

Applications Mines, Aéronautique

CaractéristiquesPrécautions d'emploi

Masse volumique importante Agressivité envers les matériaux non ferreux(téflon)Utilisation de joint en Éthylène PropylèneFiltration lenteUtiliser des tuyaux de grosses sections

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Le Fluide Hydraulique• 2D Caractéristiques

Indice de Viscosité Vi

Huile série L

Huile série H

Huile examinée

température210 °F100 °F

H U

L

"S

Cet indice est fondamental dans le domaine de l'hydraulique industrielle. Ils'agit en effet d'un indice qui prend en compte la variation de la viscosité en

fonction de la température.

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Indice de Viscosité Vi

Huile série L

Huile série H

Huile examinée

température210 °F100 °F

H

L

"S

L'huile de série L est une huile asphaltique ayant une variation de viscosité importante avecla température et à laquelle on attribue un indice 0.

L'huile de série H est une huile paraffinique ayant une faible variation de viscosité avec latempérature et à laquelle on attribue un indice 100.

L'indice de viscosité Vi estcalculé à la températurede 100°F (38 °C)

100

H L

U LV i

U

Les deux huiles deréférence ont une viscositéà 210 °F (99 °C) identique.

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A retenir :Pour les fluides hydrauliques, on exige un indice de viscosité proche de100.Plus l'indice est élevé moins il y a de risque que le fluide subisse unchangement de viscosité avec une variation de la température.

A froid on observe souvent des phénomènes de cavitation.

La viscosité double au-delà de 350 bars.

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Le point d'aniline est la température correspondant au changement d'aspect d'unmélange d'aniline et d'huile (en parties volumétriques égales) pendant sonrefroidissement. A haute température, le mélange est limpide et lors de son

refroidissement il se trouble, c'est ce changement d'aspect qui donne le point d'aniline.Hydrauliquement, cette notion est très importante car 2 huiles de caractéristiquesvoisines (acidité, viscosité, pureté,…) auront des comportements différents envers le

caoutchouc, élément largement utilisé dans la fabrication des joints d'étanchéité. Cepoint d'aniline permet dans la plupart des cas d'utilisation de caoutchouc synthétique,de déterminer si celui-ci gonflera ou rétrécira. L'objectif est que la variation de volumedu joint soit la plus faible possible. En général, plus le point d'aniline est élevé et plus le joint se contracte, devient donc dur et cassant, et inversement plus le point d'aniline estbas (en dessous de 80) et plus le joint gonfle et devient donc mou. Une bonne valeurde PA est aux environs de 100.

Point d’aniline

A retenir : Attention aux nettoyages aux hautes pressions avec des agents solvants, ilsagressent les joints.

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21



L'onctuosité est l'aptitude à réduire les frottements entre deux surfaces. Plus lapellicule fluide interposée entre les surfaces est permanente et plus le glissementest facile et plus l'onctuosité est importante.

Onctuosité

A retenir : Pour les huiles minérales il est aux environs de 120 °C.

Point éclair ou d’inflammabilité

C'est la température à laquelle il faut chauffer le fluide pour que les vapeursproduites s'enflamment au contact d'une flamme ET s'éteignent aussitôt.

Point de feu ou de combustion

C'est la température à laquelle il faut chauffer le fluide pour que les vapeursproduites s'enflamment au contact d'une flamme ET demeurent allumées aumoins 5 secondes.

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Point d’auto inflammation

C'est la température à laquelle il faut chauffer le fluide pour qu'il s'enflammespontanément au contact de l'air .

Il y a 3 moments :Point de trouble : C'est la température où apparaît une opacité due à lacristallisation de la paraffine lorsque la température s'abaisse.Point de figeage ou d'écoulement : C'est la température où l'huile ne peut pluss'écouler.Pour les huiles minérales il est de –30°C.Point de fluage : C'est le point inverse du figeage mais en partant d'une huilecongelée. Lorsque deux pièces congelées, avec l'huile qui les entoure,redeviennent mobiles par un réchauffement lent on obtient le point de fluage.

Point de congélation

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22



Propriétés anti-corrosives ou indice d’acide

En hydraulique de nombreuses pièces sont en cuivre et en acier. Il est importantque le fluide n'agresse pas ces matériaux. En plongeant une lame de cuivre dansle fluide pendant 3 heures à 100°C on apprécie ou non la présence d'acide danscelui-ci si il y a un changement d'aspect de la lame.L'indice d'acide est le nombre de milligramme de potasse nécessaire à neutraliser1 gramme du fluide.

Après chauffage sous certaines conditions du fluide étudié il ne reste plus que ducoke. L'importance et l'aspect de celui-ci renseigne sur l'aptitude du fluide à ne pastrop se déposer sur les parois lors d'utilisation à des températures très élevées.

Carbone résiduel

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Comportement vis-à-vis de l’air ou dés émulsion Tout fluide est capable d'absorber

une certaine quantité d'air sans pourautant que ses caractéristiquessoient notablement modifiées.

Au delà d'une certaine quantité d'air le fluide est "diminué" car les molécules d'air se juxtaposent. On définit donc un coefficient de solubilité appelé coefficient de Bunsen oud'Oswald.La quantité d'air est proportionnelle à la pression. Il est donc très important dans lessystèmes hydrauliques d'en tenir compte. Plus la pression est élevée et moins il y a d'air.

Molécules d'huile

Molécules d'air

A retenir :Pour l'air dans l'huile le coefficient vaut 0,09 soit environ 10 %Pour l'air dans l'eau le coefficient vaut 0,02

A noter :Pour des températures, du fluide, supérieures à 60°C, chaque tranche de 10°C

supplémentaire, double l’oxydation à l’air ; il faut penser alors à le refroidir.44 / 204



23



Conductibilité thermique

Elle caractérise l'aptitude du fluide à évacuer la chaleur produite par les diversfrottements mécanique ou hydraulique.Un mauvais refroidissement par conduction du fluide peut obliger l'adjonction d'unéchangeur huile air.

Elle caractérise l'aptitude du fluide à ne pas conduire l'électricité en cas de court-circuit.

Il est important pour le bon fonctionnement des organes électriques que lacontinuité électrique ne soit pas remise en cause par une fuite de courant par lefluide hydraulique.

Non conductibilité électrique

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Autres caractéristiques

Un certain nombre d'autres caractéristiques permet d'améliorer le fluide, il s'agit :

•Du pouvoir détergent :

Caractérise l'aptitude du fluide à nettoyer en permanence les surfacescontaminées dans lequel il circule.

•Du pouvoir de désaération :Caractérise l'aptitude du fluide à permettre aux bulles d'air de remonter àla surface, au niveau de la bâche.

•Du pouvoir anti-usure :Caractérise l'aptitude du fluide à limiter l'usure des pièces métalliques enmouvement à son contact.

•Du pouvoir anti-mousse :Caractérise l'aptitude du fluide à s'opposer à la formation de mousse ensurface lors des remontées de bulles d'air.

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24


Le Fluide Hydraulique• 2E Désignation des huiles minérales

Il s'agit d'une classe de viscosité, on aura donc une valeur mini et une valeur maxiautour de la valeur nominale. Il existe 7 classes : 15 ; 22 ; 32 ; 46 ; 68 ; 100 et 150.

viscosité cinématique n enmm2/s à 40 °C

ISO VG 100

Classe 15 22 32 46 68 100 150

Mini 13.5 19.8 28.8 41.4 61.2 90 135

Maxi 16.5 24.2 35.2 50.6 74.8 110 165

Elle est établie à partir de la norme ISO ASTM. International StandardOrganisation American Society for Testing and Materials.

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Le Fluide Hydraulique• 2E Désignations des huiles minérales

Autres caractéristiques

HH : huile minérale brute

HM : HL + pouvoir anti-usure

HV : HM + viscosité élevée

HG : HM + anti-stick-lip (broutement)

Pour chaque classe il existe 5 catégories HH ; HL ; HM ; HV et HG allant de laplus simple à la plus élaborée.

HL : HH + pouvoir anti-rouille + pouvoir anti-oxydation

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Le Fluide Hydraulique• 2F Contrôles

Qualitatif

Effets Causes

Visuel Mousse couleur particules Eau, air Oxydation par l'air métaux

Auditif Bruits anormaux Air dans le circuit

Olfactif Odeurs anormales Fluide en décomposition du à q élevée

QuantitatifIl est effectué sur un échantillon prélevé ( 100ml). C'est le fabricant d'huile

qui fournit le flacon et effectue le contrôle, il vérifie :La couleur ; La viscosité ;La teneur en eau ; La présence de composées ;La présence d'additifs ; La présence de sédiments ;Le nombre de particules et leur taille ;…

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QuantitatifIl existe 14 classes de pollution. On fait passer sur un filtre de 1mm 100cm3 de fluide, ondénombre automatiquement alors les particules en fonction de leur taille. Norme ISO 4406de 1999. Si pas de comptage automatique (APC) le code ne contient que 2 chiffres

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> 4 mm > 6 mm > 14 mm Codede à de à de à

4000000 8000000 500000 1000000 64000 130000 23/20/17

2000000 4000000 250000 500000 32000 64000 22/19/16

1000000 2000000 130000 250000 16000 32000 21/18/15

500000 1000000 64000 130000 8000 16000 20/17/14

250000 500000 32000 64000 4000 8000 19/16/13

130000 250000 16000 32000 2000 4000 18/15/12

64000 130000 8000 16000 1000 2000 17/14/11

32000 64000 4000 8000 500 1000 16/13/10

16000 32000 2000 4000 250 500 15/12/9

8000 16000 1000 2000 130 250 14/11/8

4000 8000 500 1000 64 130 13/10/7

2000 4000 250 500 32 64 12/9/61000 2000 130 250 16 32 11/8/5

500 1000 64 130 8 16 10/7/4

22/19/16

19/16/13 16/13/10

20/17/14



26



Quantitatif : tableau de références selon classe de propreté

A noter : L’huile se

retraite, avec 3litres d’huile

usagée, on enrefait 2 litres.

Attention toutefoisà ce qu’elle ne

soit pas chloréecar l’opération est

alors impossible.Si elle est troppolluée, elle estincinérée.

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Utilisation 19/16/13 21/17/13 22/18/15 23/20/17

Servovalves

Vannes de régulation

Soupapesproportionnelles

PompesP > 160b

PompesP < 160 b

Hydraulique bassepression


La Symbolique Hydraulique

Introduction

On peut décomposer la constitution d'un système hydraulique en 4 zones.

Le réservoir

Le groupe depompage et sa

protection

Le système dedistribution

Les actionneurs

Doit contenir le fluide dans son état initialde propreté et de caractéristiques

Doit assurer le bon guidage du fluide souspression et respecter le débit

Sans eux pas de système utile. Ils doivent

résister aux efforts moteurs et récepteurs

C’est lui qui doit délivrer le débit

permettant d’assurer les bonnes vitesses

de déplacement et assurer le besoin depression aux actionneurs

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27

Réchauffeur


La Symbolique Hydraulique• 3A Autour du réservoir

Réservoir

Manomètre FiltreRefroidisseur Accumulateur

de pilotage de travailde retour

Les canalisations

Raccordementnon séparable

Raccordementséparable

Conduiteflexible

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Raccord rapide à clapet

couplé

fermé

Raccord :branché

bouché

Clapet anti-retour piloté


La Symbolique Hydraulique• 3B Autour du groupe de pompage

Pompe àcylindréefixe et à unsens deflux

Pompe à cylindréefixe et à deuxsens de flux

Clapet anti-retour

Sans ressort

Clapet anti-retour

avec ressort

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Pompe à cylindréevariable et à unsens de flux

Débitmètre

A c c o u p l e m e n t

Limiteur de

pression réglable



28


La Symbolique Hydraulique

/ 2 positions

• 3C Autour des distributeurs

Vanne d'isolement NO

mécanique

manuellePoussoirà crans

Poussoir

électriqueà deux

enroulementsà un

enroulement

5 voies / Galet Ressort

Poussoir Pédale Levier

Exemple de réalisation

4/3 commande électrique et rappel aucentre par ressort

P

A B

T

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fluidiquepneumatique hydraulique

Commandes :


La Symbolique Hydraulique• 3D Autour des actionneurs

Réducteur dedébit réglable

Moteur àcylindréefixe et à unsens de flux

Schéma simplifié d'un vérinsimple effet à rappel par ressort

Vérin rotatif

Schéma détaillé d'un vérin double effetavec

Moteur àdeux sensde flux et àcylindrée

variable

56 / 204Vérin télescopique

amortisseur arrière réglable



29


La Technologie• 4A Le réservoir

Il sert à stocker le fluide, une grande capacité est nécessaire pour assurer lerefroidissement et sa désaération. En outre il doit permettre la vidange et lavisualisation du niveau.Sur le couvercle sont fixés le groupe moto-pompe, un manomètre et unclapet by-pass.

Voir le document fourni

57 / 204

Hydraulique Thierry Boulay 58 / 204



30



A

RETENIR

…/

…

La cloison sert de refroidisseur par conduction avec le milieu extérieur.Cette cloison de stabilisation permet aussi de séparer la chambre

d'aspiration de la chambre de retour.

En circuit ouvert la quantité convenable estimée est de 3 fois le volumerefoulé par la pompe pendant 1 minute.

Le filtre à l'admission est en général une crépine de 150 mm.

Les tuyauteries de refoulement et d’aspiration seront coupées en biseau

et tournées vers l’extérieur de la paroi.

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…

/

…

A

RETENIR

La vidange s'effectue généralement toutes les 2000 à 3000 heures ou aumoins une fois par an. Au niveau du remplissage un filtre de 10 à 20 mm est

installé, le filtre doit en fait avoir un pouvoir supérieur au besoin.

Pour respecter les nouvelles directives environnementales, il doit y avoirautour du réservoir un bac de récupération du fluide hydraulique, ce bacdoit être capable d’accueillir la quantité de fluide qu’il y a dans le circuit.

Sur l’un des bouchons de vidange, placer un robinet qui permettra

d’évacuer l’eau du fond du bac. Pour les systèmes qui fonctionnent

souvent, il y a condensation régulière et il faut prévoir une purge toutes lessemaines.

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31



Schéma de principe des constituants Le clapet by-pass estouvert au repos etpermet au démarraged’éviter le pic de

pression. Quand lapompe est en régimeétabli, on actionne le by-pass.

61 / 204


La Technologie• 4B Le filtre

Elément indispensable, il retient les particules solides et évite lesgrippages, les rayures et donc participe à l'augmentation de la MTBF.Si les jeux d’un mécanisme hydraulique sont de l’ordre de 5 mm, il estnécessaire de filtrer le fluide avec un tamis de 3 à 4 mm.

Techniques de filtrations

Il existe 3 techniques.

le fluide passe dans un filtre (papier, toile, fibres,…)

les particules magnétiques sont attirées

les particules tombent dans la réserve

Par tamisage

Par effet magnétique

Par décantation

Inconvénient : occasionne des pertes de charges singulières élevées

Inconvénient :

Inconvénient :

ne retient que les particules magnétiques

la masse volumique de la particule doit être

supérieure à celle du fluide62 / 204



32


La Technologie• 4B Le filtre

C'est le filtre le plus utilisé. On le trouvaitau niveau de l'aspiration mais il crée descavitations et est donc maintenant installésur la boucle de retour. Il est égalementinstallé sur les éléments eux mêmes pourles protéger.Les toiles métalliques ont un pouvoir defiltration jusqu'à 20 mm. Les toiles depapier imprégné ont elles un pouvoir derétention des particules jusqu'à 5 mm.Pour le nettoyage des toiles métalliques on

utilise des bains à ultrasons. Les toiles depapier sont jetables.Pour les systèmes pollués rapidement(systèmes avec beaucoup de vérins), onpeut dialyser le système pendant lespériodes de repos.

Le filtre à tamisage

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Introduction

La Technologie• 4C Canalisations

Elles doivent résister à la pression et aux agressions intérieures et extérieures.Elles ne doivent pas engendrer de grandes pertes de charge. Leurdimensionnement est normalisé.

Il existe deux types de canalisations :

Les rigides Les souples.

A retenir : Au niveau des raccordements, le diamètre de passage du fluide est souventplus petit que le diamètre intérieur de la canalisation. Il faut donc limiter lesraccords inutiles qui engendrent de nombreuses pertes de charge.Les nouvelles directives européennes imposent pour les canalisations flexiblesun anti-fouettement et une anti-aspersion. Elle est principalement réalisée parun câble qui empêche le tuyau de fouetter et donc aussi d’asperger. Les pertes de charges dans les canalisations souples sont très importantes,

préférer quand cela est possible les systèmes rigides.64 / 204



33


Canalisations rigides


Il s'agit le plus souvent de tube sans soudure (étirage à froid) évitant ainsi, lorsdu cintrage, de faire apparaître des particules.Matériau :

Tu 37 b (type standard) E235électro-zingué à l'extérieur

35 Cr Ni Ti 72 – 40 (si risqued'oxydation important)

A noter : Les tubes doivent être livrés bouchés aux extrémités et remplis degaz neutre. S'il n'en est pas ainsi il faut les nettoyer énergiquement avec de lasoude pour enlever les particules organiques puis les rincer puis les nettoyerune nouvelle fois au tri chlore pour enlever les graisses.

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Canalisations souples


Il s'agit d'élastomère renforcé de fibres métalliques. La température d'utilisationdoit être comprise entre –40°C et +120°C. Elles existent selon deux techniquesde filage sur plusieurs couches :

A retenir :Si l’on peut maintenir la main sur une canalisation flexible alors le fluide àl’intérieur est en dessous de 70°C.

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34



Règle de montage des tuyauteries souples

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Les raccords

Il s'agit des éléments de jonction entre les conduits ou appareils. Ils sontréalisés selon différentes techniques :

Raccord à bride

Il est réalisé sur leprincipe de lacompression d'un joint intercaléentre deux facesd'appui

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35



Les raccords


Raccord vissé

Une zone sphérique estrapportée à la canalisationpar soudage. Un écrouconcentrique au tubeassure le maintien entreles éléments. Il est moinsencombrant que leprécédent.

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Les raccords


Raccord à épanouissement

Ce raccord est plussimple que leprécédent maismoins résistant auxvibrations et doncmoins endurant.

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36



Les raccords


Raccord à olive

L'olive est en laiton et vientse déformer lors du serrage.Le montage est très rapidemais pour des démontagesfréquents il est déconseillé.

L'olive peut être en acier traité. Elledoit alors présenter une arête vive.Système très utilisé en aéronautique.

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Les raccords


Raccord de flexible

Ils sont livrés montéspar le fabricant et parconséquent nonréparables.

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37



Les raccords


Raccord démontable étanche

Ils doivent être exclusivementutilisés pour les essais deséquipements hydrauliques.Les deux jonctions s'obturentautomatiquement.L'accouplement peuts'effectuer soit par vissagesoit par clips à billes.

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Dimensionnement

Il faut y faire particulièrement attention. En effet il en existe deux séries noncompatibles :

• en millimètres

• au pas du gaz

Voir le document fourni

A noter : Il existe une pression d’épreuve pour les canalisations, elle est 1.5fois supérieure à la pression de service.

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39



Détermination du diamètre de la canalisation

Dans une même installation hydraulique, les dimensions des canalisations sontdifférentes selon leur destination et donc les vitesses d'écoulement aussi :

Aspiration : 0,6 m/s si n=150 mm²/s0,75 m/s si n=100 mm²/s1,2 m/s si n=50 mm²/s1,3 m/s si n=30 mm²/sTravail sur machines fixes :

avec n entre 30 et 1502,8 m/s si p=25 bar

3,8 m/s si p=50 bar4,8 m/s si p=100 bar5,5 m/s si p=200 bar6 m/s si p>200 bar

Sur les machines mobiles les vitessessont à multiplier par 1,2 à 2

Retour : 2 à 3 m/s Drainage : 1 à 1,5 m/s

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La Technologie• 4D Accumulateurs

Leur rôle

stocker un certain volume de fluide sous pression pour le restituer enfonction des besoins.

pour les commandes d'urgence (terminer un mouvement, actionnerun frein,…)

amortir les chocs dans les démarrages des installations.

Une chambre à deux orificesséparés par un élément étanche.L'un des orifices est relié ausystème et l'autre permet leremplissage avant utilisation d'ungaz générant un contre effort. Legaz utilisé est l'azote (gaz inerte).

Le principe orifice de remplissage

gaz générantun contre effort

chambre

élément étanche

orifice relié au système78 / 204



40



A membrane

Il en existe 3 principaux types

VisséeSoudée

A vessieA piston

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Sécurité

A noter : La vérification des accumulateurs est réglementée. Le premiercontrôle est à effectuer au bout de 10 ans et ensuite tous les 5 ans.

A retenir : Lors desarrêts des systèmespour les maintenir,faire attention auxaccumulateurs quiconservent la pressionsauf si celle-ci estévacuée. Mettre si celaest possible le systèmede protection del’accumulateur et del’agent conformément

à la solution suivante :

Vanne de purge

normalement

fermée

Vanne

d’isolement

normalement

ouverte

Vers le circuit

Limiteur de pression

NON réglable de

surcharge

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41



Détermination d’un accumulateur

L’objectif habituel est de fournir un volume Dv de fluide.

L’accumulateur est caractérisé par le volumed’azote V1 et la pression de gonflage de l’azote p1.

En fonctionnement simple quand le système est aurepos l’accumulateur est dans la configuration del’état 1.

Il n’y a alors pas de fluide hydraulique dansl’accumulateur .

Quand le système fonctionne, si la pression dans lecircuit hydraulique est supérieure à p1 alors le fluidehydraulique pénètre dans l’accumulateur .

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Pour éviter de décharger complètement

l’accumulateur de son huile et donc de mettre leclapet de protection en contact avec la vessie, onconserve dans la phase d’utilisation un petitvolume d’huile dans l’accumulateur .

On obtient alors la configuration de l’état 2.

On bloque la pression de gonflage < à la pressiond’utilisation soit :

p1= 0.9 x p2

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42


Quand l’accumulateur est complètement

chargé on obtient l’état 3. La pression dufluide hydraulique est au maximum et ledébit excédentaire retourne au réservoirpar le LdP.

Dans les accumulateurs à vessie pouréviter de trop déformer la membrane on

limite :3

2

3

p

p



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En conclusion il faut, pour déterminer un accumulateur, connaître :

v1 : volume d’azote

p1 : pression de gonflage de l’azote v = v2 – v3 : volume de fluide restituable par l’accumulateur

Remarque : Dans les calculs de thermodynamique, on utilise toujours lespressions absolues pa.En hydraulique en revanche on utilise les pressions relatives (indication

des manomètres).

pa = pr +patmos.

Pour l’azote on utilise les pressions absolues.

1bar



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43


le volume Dv est :


Détermination du volume restituable par l’accumulateur v :

Q

(l/min)

Q1

Q2

Q3

Q4

t1 t2 t3 t4

Temps

de cycle

(s)

Sans accumulateur la pompe

doit débiter au débit maximum

soit Q3.

Avec accumulateur la pompe

doit débiter au débit moyen

soit Qmoy.

Qmoy

i

ii

t

t QQmoy

60

max besoindutempsQQv

moy D

Dv est en litre, Q en l/min et le temps en seconde.Le temps du besoin serait pour le schéma proposé t 3.

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Détermination du volume d’azote

T Rmv p p : pression (Pa)m : masse (kg)v : volume (m3)T : température (K)R=297 J/kg.K pour l’azote

Si la charge/décharge est rapide (cycle d’utilisation de l’accumulateur <1min) la transformation est adiabatique (température constante oupas d’échange de chaleur entre le milieu extérieur et le système).

L’équation des gaz parfaits s’écrit :

Et devient alors :

cste pV

L’exposant est une fonction de latempérature et de la pression.

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44



Détermination du volume d’azote

On a donc 6 inconnues : p1 ; p2 ; p3 ; v1 ; v2 ; v3. Il faudra 6 équations.

Pour la charge de 1 vers 3 :

3311 v pv p

Pour la décharge de 3 vers 2 :

2233 v pv p

Dv = v2 – v3 p3 : pression maximum du circuit (LdP ouvert)p2 : pression du récepteur qui aura besoin de l’accumulateur p1= 0.9 x p2

On obtient alors un calcul théorique du volume d’azote dont on a besoin :

/1

3

1

/1

2

1

1

D

p

p

p

p

vv

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Détermination de la pression d’azote

En utilisant les mêmes équations on obtient :

/1

2

/1

31

321

p pv

v p p p

D

On détermine par la lecture dans un catalogue fournisseur l’accumulateur approprié. On aura sur celui-ci le volume d’azote nominal et le volumed’azote réel. C’est ce dernier qui permettra de calculer la pression degonflage réel.

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45


Schéma deprincipe

La Technologie• 4E Clapet anti-retour

Standard

Comme son nom l'indique il permet le passage du fluide dans un sens etl'interdit dans l'autre.

Le fluide passe de A vers B après avoir

vaincu la force développée par leressort sur le clapet conique. Dans lesens inverse le fluide maintient en plusdu ressort le clapet conique sur sonsiège.

Réalisation d’angle

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Standard

Vue extérieure

Composant

L'utilisation en pont de Graetz de 4CAR peut permettre l'utilisation decomposant dans les mêmesconditions quelque soit le sens decirculation du fluide.

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Piloté

Le principe de base reste le même mais dans certaines utilisations on peutavoir besoin d'annuler le blocage du fluide.

Il suffit pour celad'alimenterhydrauliquementl'orifice X forçant ainsile clapet conique às'ouvrir. Pour annulerla commande onalimente l'orifice Y ouon laisse le ressort derappel agir ; attention

toutefois au retard defermeture dans cecas.

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La Technologie• 4F Limiteur de Pression Réglable

Introduction

C'est un appareil indispensable dans toute installation hydraulique, il sert àprotéger les différents organes d'une élévation de pression importante.

Pour des utilisations simples il est à commande directe et est élaboré sur lemême principe que le CAR mais le ressort exerce une action fondamentaleet la valeur de l'effort est parfaitement déterminée.Il en existe trois principaux types :

• à clapet,• avec dash-pot• à tiroir.

Le limiteur de pression à commande directe a des limites d'utilisation qui sesituent aux environs de 200 bars et aux faibles débits. Au delà on utilisedes limiteurs de pression à commande indirecte.

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A clapet

La force d'ouverture estmodifiée par la valeur depression régnant dans lacanalisation de retour.Plus le débit est importantet plus la pression seraimportante et moins lelimiteur de pressionréagira au moment

opportun. Par ailleurs, s'ily a également desvariations importantes dela pression, unphénomène d'oscillationrisque d'apparaître.

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A clapet et dash pot

Le systèmedash-pot est

un amortisseurattelé sur leclapet du cotéde la pression.L'objectif de cesystème estd'atténuer lesoscillations.Plus le fluideest visqueux etplus lesystème estefficace.

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48



A tiroir

C'est lapression dansla canalisationde drain quimodifiel'ouverture. Ilen résulte quece deuxième

limiteur estplus précis quecelui à clapet.

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A commande indirecte

Le clapet (1) existe toujours mais ne reçoitqu'un faible débit dû à l'étranglement (6). Ilassure toujours le pilotage mais un tiroir

(4) permet l'essentiel du passage du fluideen cas de surpression. Le maintien enposition du tiroir (4) est assuré par unressort de faible raideur (5).Dès qu'il y a une surpression le clapets'ouvre créant une forte dépression ducoté du ressort (5) permettant au tiroir dese déplacer pour laisser le fluide s'écouler.

Remarque : faire attention aux temps decommutations qui sont plus longs que pourles limiteurs de pression directs.

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49




Le clapet est réalisé par la bille (4)97 / 204




Symbolisation simplifiée

selon norme ISO 1219-1

Remarques sur les LdP

A noter : Le limiteur de pression principal doit être plombé, empêchant ainsile dérèglement. A retenir : Sur les cycles courts, sur les débits importants ou sur les cyclesrapides, le limiteur de pression est souvent le point chaud du système ;20° C de plus que dans le réservoir.

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50


La Technologie• 4G Réducteur de Pression Réglable

Rôle

Le rôle du réducteur depression est différent, ilpermet de limiter la pressiondans toute une branched'une installation, cettepression étant bien sûrinférieure à la pressiondélivrée par la pompe. Il enest ainsi si le composantsecondaire ne peut

supporter la pressionprincipale. Le schéma estdonc différent.

Limiteur de

pression nonréglable de

protection

globale

Vers branche

secondaire

Vers circuit

principal

réducteur de

pression réglable

Limiteur de

pression réglable

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RdP à commande directe

Dès que la pression p2 estatteinte, le tiroir se déplace pourobturer l'alimentation. P1n’influence pas la mobilité du

piston puisque les pressionss’équilibrent. Si p2 diminue, le

ressort joue son rôle et place letiroir dans la position proposée.

Remarque :Si p2 vient encore à augmenter,rien ne protège le réducteur, onpréfère donc utiliser desréducteurs à 3 voies.

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52



Réalisations

RdP à commandedirecte 3 voies avec

clapet anti retourRdP simple àcommandedirecte

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La Technologie• 4H Limiteur de débit

Principe

x

D

p sq 2.

1 2

On vient de voir comment limiter ou réduire la pression il reste maintenant àtravailler sur le débit. Le principe est simple. Il suffit d'étrangler la canalisationpour diminuer le débit.

s est la section de la zone étranglée.

En appliquant Bernoulli entre les points 1 et2 ainsi que les pertes de chargessingulières pour le rétrécissement entre lesdeux zones, on obtient :

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53



Principe

Cette fonction n'est pas simple et elle présente un certain nombred'inconvénients d'utilisation dans les limiteurs de débits.Néanmoins en regardant de plus près, on voit que l'influence de la sectionrétrécie est plus importante que les autres valeurs.Si le régime est turbulent, x est pratiquement une fonction exclusive de laforme de la restriction (aire de la surface mouillée sur la section de larestriction) ; x grandit avec le rapport précédent. Avec toutes ces remarques,on obtient quand même un limiteur de débit utilisable.

Problème lié à l’étranglement pour débit fixe

Désignation et représentation Remarque Désignation et représentation Remarque

Gicleur La surface mouilléeest importante, il estdonc sensible auxvariations de viscosité

Orifice calibré La surface mouillée estpratiquement nulle, il estdonc indépendant de laviscosité

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Problème lié à la forme pour un débit réglable

Désignation et représentation Remarque Désignation et représentation Remarque

pointeau La surface mouilléeest faible, il est doncpeu sensible auxvariations de viscosité

sifflet La surface mouillée estgrande, il resteindépendant de laviscosité car utiliséuniquement pour lesgrands débits

Réalisation

Clapet antiretour

Bague tournantemoletée de réglageRégulation par orifice calibré

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54



Réalisations

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La Technologie• 4I Régulateur de débit

Modélisation et principe

Pour les cas où la différence de pression doit être maîtrisée, on préfère lerégulateur de débit.

La balance de pression est soumise à chaque extrémité à pc et à pi. Ces deux

pressions sont prises en amont et en aval de la régulation de débit et permettentd'asservir l'étranglement variable pour conserver le débit, quelque soit la variation

de pression.

La disposition dela balance de

pressiondétermine le

type derégulateur.

Balance en série montage 2 voies Balance en // montage 3 voies 108 / 204



56



Montage avec retour au réservoir classique

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Montage en dérivation

L'intérêt réside dans le fait que le débit excédentaire retourne au réservoir

par le régulateur de débit et non par le limiteur de pression.112 / 204



57


La Technologie

Son rôle est simple, il doit diviser le débit entrant en deux parties toujoursproportionnelles.

Si on souhaite une division en parties inégales il suffit de modifier lescaractéristiques de l'un des deux diaphragmes.

Principe

Réalisation

• 4J Diviseur de débit

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La Technologie• 4K Le Distributeur

Il en existe 2 principaux :• A tiroir• A clapet

S’ils sont utilisés en basse pression le corps sera en fonte sinon on aura un

corps en acier mi-dur.Le système mobile sera lui toujours en acier traité rectifié.

A clapet A tiroir

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58



Les principales commandes sont :• Mécanique,• Manuelle,• Hydraulique, la pression de pilotage est de l’ordre de 10 bars, • Électrique.

Dans le cas de débit très important (supérieur à 30 l/min) les efforts sont tropimportant pour une commande directe (manuelle ou électrique).On utilisera alors un distributeur de commande en 1/4" donc sur ce principe :

istributeur pilote à

commande électrique

istributeur de

puissance à commande

hydraulique

Représentation

simplifiée

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La Technologie

Les distributeurs sont montés sur des embases. Il existe plusieursprincipes :

Empilage

Embase aucun Vertical Horizontal

Individuelle

Système

simple à

un

récepteur

Tous les

composants

servant à la

régulation du

récepteur sont

montés à la suite

Multiple

Type bloc foret

Tous les

composants

servant à la

régulation des

récepteurs sont

montés à la suite

Tous les distributeurs

reçoivent la même

énergie à partir

d’un même bloc.

• 4K Le Distributeur

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59


La Technologie

Pour le raccordement hydraulique il existe, pour les plans de pose, desnormes :

DIN 24-340 ; ISO 4401 ; CETOP R35 H ; NF E48-422.

Diamètre interne des

canalisations (mm)Référence

Raccord filetage gaz

A ; B ; P ; T

Débit maxi

(l/min)

5 NG4 ¼’’ 15

7.5 NG6 ou CETOP 3 ¼’’ ou 3/8’’ ou ½’’ 25

9.2 NG8 ou CETOP 4 ¼’’ ou 3/8’’ 35

10.5 NG10 ou CETOP 5 3/8’’ ou ½’’ 50

14.5 CETOP 6 ½’’ ou ¾’’ 100

19 NG16 ou CETOP 7 ¾’’ ou 1’’ 150

24.5 NG25 ou CETOP 8 1’’ ou 1’’ ¼ 200

38 NG32 1’’ ¼ ou 1’’ ½ 300


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Dans le cas des commandes électriques on doit réaliser le raccordementavec des connecteurs respectant les normes NF E48-411 ; DIN 43650 etISO 4400.On utilise soit le courant alternatif soit le courant continu.

En courant continu,le temps de commutation est 30 à 60 ms, il faut donc en tenir compte. Parcontre le solénoïde est très fiable et particulièrement souple. On l’utilisera pour des systèmes en ambiance difficile et pour des commutations élevées.

En courant alternatif,le temps de commutation est lui très souvent 3 fois plus court. Par contre sile solénoïde est bloqué en position intermédiaire il « grille » très rapidement.Les solénoïdes peuvent être soit sec (pour les ambiances non humides) soità bain d’huile ; dans ce cas s’assurer que le remplacement de la bobine est

prévu facilement sans perte d’huile et que le pourcentage d’eau dans l’huile

soit minimal.118 / 204



60


La Technologie

Il est utilisé pour les faibles et moyennes pressions. Les jeux internesprovoquent des fuites, il est donc déconseillé de les utiliser dans lessystèmes asservis.

A tiroir


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La Technologie

A tiroir


A noter :Les jeux internes entre le piston et la chambre sont de l’ordre de 15 mm. Ilconvient donc lors du montage sur une semelle d’utiliser une clef

dynamométrique et de suivre une logique de serrage (celles des culasses)pour ne pas déformer les éléments.

A noter :Lors du changement d’état il peut y avoir deux solutions constructives. On

parle de recouvrement de transfert. Il est soit négatif soit positif.•Recouvrement négatif (underlap) : Pendant un court instant les orificescommuniquent il en résulte une absence de choc lors de l’inversion mais le

récepteur peut se déplacer ou l’accumulateur se vider partiellement. •Recouvrement positif (overlap) : Les différents orifices ne sont jamais encommunication mais des pointes de pressions risquent de perturber lesystème en générant du broutement au démarrage.

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61



A clapet

Le siège de l’étanchéité est soit réalisé par un siège, un clapet ou une bille.

L’étanchéité est parfaitement assurée. On peut donc les utiliser pour defortes pressions. Le schéma du distributeur à clapet est identique sur le fondmais la symbolique des obturateurs de voies est remplacée par le schémad’un CAR :

Distributeur à tiroir Distributeur à clapet

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A clapet

On utilise ces distributeurs pour des systèmes en 3/2 et pour de faiblespressions car sinon les efforts de commutation sont trop importants.

Dans le cas de fortes pressions on utilise le principe des distributeurs depilotage.

122 / 204



62



A clapet 1 : valve pilote2 : tiroir de distribution3 : élément de fermeture (bille)4 : chambre de pilotage5 : douille qui permet un recouvrementpositif

Bobine non excitée, la chambre depilotage est à la pression P et comme lasurface est plus grande… Bobine excitée, la chambre de pilotage va

vers T et le tiroir, la bille et la douille sedéplace pour laisser passer le fluide vers Asans passage par T.

A noter : L’utilisation des distributeurs àclapet est à éviter si le circuit génère descoups de bélier.

123 / 204



Synthèse

A noter : Préférer toujours un distributeur 4/3 avec centre ouvert pourlimiter le couple au démarrage et ainsi limiter la casse de l’accouplement

moteur électrique / pompe. On peut utiliser un distributeur à 2 positions siun seul actionneur est prévu dans le système.La position centrale permet le plus souvent de bloquer (préférer un CARpiloté ou non) ou délester les actionneurs et surtout de permettre à lapompe de débiter vers le réservoir sans difficulté (pas de passage par leLdP principal).

A retenir :On peut approximer les pertes de charges dans les distributeurs à 2 barsquelques soit leur taille, et ce dans une première étude. Il convient dansl’étude terminale de suivre les données constructeurs.

124 / 204



63



Synthèse

Les normes utilisées sont :•ISO, (International Organisation for Standardisation)•CNOMO,•CETOP, (Comité Européen des Transmissions Oléohydrauliques etPneumatiques.)•JIC, (Joint Industry Conference)•DIN

Même si elles sont différentes, elles permettent l’association des élémentsentre eux.

125 / 204


La Technologie• 4L La Pompe

Il existe deux types de pompes : Les non volumétriques qui possèdent un débit élevé

mais irrégulier, Les volumétriques qui sont génératrices d’un débit.

Celui-ci peut être fixe ou variable.

Nous n’étudierons ici que les pompes volumétriques qui

sont utilisées en hydraulique industrielle.

C’est la pompe standard, elle a une cylindrée fixe et fonctionne entre 10 et 170 bars.Il en existe deux types, à dentures extérieures et à dentures intérieures.

Pompe à engrenages

Pompe à engrenages extérieurs ou intérieurs Pompe à palettes Pompe à pistons axiaux, radiaux ou en lignes

126 / 204



64



Pompe à engrenages à dentures extérieures : description

Elles sont bruyantes donc utilisées dans le monde agricole, industriel lourd,….

Elles peuvent fonctionner jusqu’à 170 b. Elles ont un rendement d’environ 0,8.

L’un des engrenages est moteur tandis que l’autre est mené. Pour diminuer le

bruit on peut augmenter le nombre de dents. Elles ne nécessitent pas de hautefiltration.

127 / 204



Pompe à engrenages à dentures extérieures : calculs

Calcul du débit moyen :

En première approximation en assimilant une dent à un rectangle de volume

on peut prendre avec

Un calcul plus précis peut être donné par :

avec

Coefficient d’irrégularité sur le débit :

qui vaut donc

bh pas

2

z mbqv 2w qv :Débit moyen théorique (m3/s)

b : largeur de denture (m)

w : vitesse angulaire du moteur

d’entraînement (rad/s)

m : module de la denture (m)

z : nombre de dents d’un pignon

z z z mbqv

12

cos11

22 a

w

a : angle de pression de la denture

moyen

i

éins

Maxi

éinsi

q

qqC

min

tantantantan.100

z C i

a 2cos

128 / 204



66



Pompe à engrenages à dentures intérieures

Elles sont compactes et silencieuses, car leur débit est beaucoup plus régulier,donc utilisées pour les MO ou affaires spéciales. Leur limite d’utilisation est

autour de 250 b. Elles ont un rendement d’environ 0,9.

Il en existe deux types, avec ou sans croissant.

131 / 204



Pompe à engrenages à dentures intérieures : avec croissant

Le croissant est lié à la forme des dents en développantede cercle. Sans croissant il y aurait communication entrerefoulement et aspiration.

132 / 204



67




Calcul du débit moyen :Le calcul du débit est identique au cas des pompes à engrenages extérieurset le nombre de dents est celui du pignon à dentures extérieures.


z z z mbqv

12

cos11

22 a

w

a 2

int

cos11

2

1

z z

C ext

i

qv :Débit moyen théorique (m3/s)

b : largeur de denture (m)



m : module de la denture (m)

z : nombre de dents d’un pignon

a : angle de pression de ladenture

133 / 204




Réalisation :

Remarques constructives :Le nombre de pièces réduit et l’absence d’étanchéité complexe

en font une pompe d’un prix attractif (par rapport aux pompes

à palettes) pour un rendement aussi bon.134 / 204



68

Hydraulique


Pompe à engrenages à dentures intérieures : sans croissant

Les dents ont des profils circulaires.

Thierry Boulay 135 / 204

d’aspiration et de refoulement sont donc

symétriques par rapport à l’axe horizontal x.

Quand une dent du pignon 1 fait un tour ellechasse z+1 volumes cellulaires.

avec


Hydraulique



Thierry Boulay

Les deux lumières en forme d’haricot (aspiration et refoulement) sont réalisées

dans le stator. Le pignon à dentures intérieures en liaison pivot avec le carter àune dent de plus que le pignon à dentures extérieures entraîné par le moteur.

Calcul du débit moyen :Les volumes cellulaires a, b et c sont en phase d’augmentation tandis que les volumes d, e et f sont en phase de réduction donc au refoulement ; les fonctions

cmcM v V V z z

q

12

w

a 2cos

1

11

2

1

ext ext

i

z z

C




z : nombre de dents d’un pignon 1

a : angle de pression de la denture

Vcm : volume cellulaire mini

VcM : volume cellulaire maxi

136 / 204



69

Hydraulique



Thierry Boulay

Réalisation :

Remarques constructives :Les zones d’aspiration et de

refoulement ne sont pasréalisées sur le coté commedans l’étude théorique mais

radialement. Cela est rendupossible grâce aux évidementsE réalisé dans la couronne.

Des coussinets 2 sont placésaux extrémités des dents de lacouronne pour assurer unemeilleure étanchéité. La vitessede glissement à cet endroit estfaible donc l’usure est limitée.

137 / 204

Hydraulique


Pompe à palettes

Elle est aussi standard, fonctionne sur la même plage de pression que les pompesà engrenages. Elles sont en revanche très silencieuses. Pour accepter les 200 belles doivent être équilibrées, en effet le déséquilibre pression d’aspiration d’un coté

et pression de refoulement de l’autre coté crée des efforts sur les paliers, enrevanche si on arrive à doubler le refoulement et l’aspiration de façon symétrique

les efforts s’équilibrent. Elles ont un rendement d’environ 0,9. L’unité d’entraînement est accouplée au rotor. Celui est constitué de palettes libres

radialement. Par la force centrifuge elles viennent frotter sur la surface interne dustator et dans la partie d’agrandissement des volumes, aspirer le fluide et dans la

partie de rétrécissement des volumes, refouler le fluide sous pression.Il en existe deux types :• A stator cylindrique, rarement équilibrée• A stator en forme de came, très souvent équilibrée.

Elles sont aussi bien à cylindrée fixe qu’à cylindrée variable. La variabilité consiste

juste à faire varier l’excentricité entre le stator et le rotor. Thierry Boulay 138 / 204



70

Hydraulique


Pompe à palettes : à stator cylindrique

Thierry Boulay


n

i N Renqv

sin

60

4


i : profondeur des palettes (m)

N : vitesse du moteur

d’entraînement (tr/min)

e : distance d’excentration (m)

R : rayon du stator (m)

n : nombre de palettes

139 / 204

Hydraulique


Thierry Boulay

Pompe à palettes : à stator cylindrique

Réalisation :

Remarquesconstructives :Cette pompe estégalement dite àannulation de débit, eneffet sous unepression derefoulementimportante le ressortde compression fléchitet annulel’excentration.

140 / 204



71

Hydraulique


Pompe à palettes : à stator en forme de came

Thierry Boulay


22 '60

2 R R

i N qv


i : profondeur des palettes (m)

N : vitesse du moteur

d’entraînement (tr/min)

R : rayon stator dans la zone CD (m)

R’ : rayon stator dans la zone AB (m)

141 / 204

Hydraulique


Pompe à palettes : à stator en forme de came

Thierry Boulay

Réalisation :

142 / 204



72

Hydraulique


Pompe à pistons axiaux

Thierry Boulay

Le principe est celui de la pompe à vélo mais pour améliorer le débit il y aplusieurs pistons sur la couronne circulaire. On obtient un coefficient d’irrégularité

en mettant un nombre impair de pistons.On les utilise pour des pressions de 250 à 350 bars. Elles sont relativementbruyantes. Elles ont un rendement d’environ 0,9. En fonction de la technologie

utilisée elles sont à cylindrée fixe ou variable. On peut en définir 4 configurations :

Glace fixe, bloc cylindre tournant, axe d’entraînement brisé, cylindrée fixe,

Plateau tournant, bloc cylindre fixe, axe d’entraînement aligné, cylindrée fixe,

Glace fixe, bloc cylindre tournant, axe d’entraînement aligné, cylindrée variable,

Plateau fixe mais inclinable, bloc cylindre tournant, axe d’entraînement aligné,

cylindrée variable,

143 / 204

Hydraulique



Thierry Boulay


144 / 204



73

Hydraulique



Thierry Boulay

Calcul du débit moyen : Chaque piston passe du PMB au PMH

1

0

2

tantan

2sin

2sin

42

1 ni

i

éinsn

in

itg Rd

q

q

q a w

qinstantané : Débit instantané théorique (m3/s)

d : diamètre du piston (m)

R : rayon des blocs cylindres (m)

w : vitesse angulaire des blocs cylindres (rad/s)

a : angle de brisure

q : abscisse angulaire positionnant le piston n°1

n : nombre de pistons

145 / 204

Hydraulique



Thierry Boulay


On obtient pour un cylindre unique, pour une rotation complète, et pour 5 pistons :

146 / 204



74

Hydraulique



Thierry Boulay


En sommant pour chaque position on obtient le débit instantané :

147 / 204

Hydraulique



Thierry Boulay


a w tg Rd nqv

4

2

148 / 204



75

Hydraulique



Thierry Boulay


a w tg Rd nqv

4

2


nn

nC i

2sin2

)2

cos1

149 / 204

Hydraulique


Pompe à pistons axiaux : Glace fixe, bloc cylindre tournant, axed’entraînement brisé, cylindrée fixe,

Thierry Boulay

La glace de distribution fixe possède deux lumières oblongues (en forme de haricot)

Schéma de principe :

150 / 204



76

Hydraulique


Pompe à pistons axiaux : Glace fixe, bloc cylindre tournant, axed’entraînement brisé, cylindrée fixe,

Thierry Boulay

Exemple de réalisation :

Remarque constructive :Ce système peut aussifonctionner en moteur.

151 / 204

Hydraulique


Pompe à pistons axiaux : Plateau tournant, bloc cylindre fixe,axe d’entraînement aligné, cylindrée fixe,

Thierry Boulay

Schéma de principe : Une partie de la distribution(aspiration) s’effectue entre le

support tournant et le plateaufixe en rotation. Pour assurercette liaison et l ’étanchéité, on

place des ressorts decompression dans lescylindres. Une lumièreoblongue est réalisée sur lesupport et le passage dufluide axialement est assurépar un perçage des pistons.Le refoulement est réalisé parles clapets en bout de

chambres des pistons.152 / 204



78

Hydraulique


Pompe à pistons axiaux : Glace fixe, bloc cylindre tournant, axed’entraînement aligné, cylindrée variable,

Thierry Boulay


Remarque constructive :La variation de cylindréeest réalisée par latranslation de l’axe 5

suivant z. La came axialeau niveau de F sur leplateau génère alors une

rotation d’axe z. A l’extrémité droite une

petite pompe de gavageest directementconnectée à l’arbre

d’entraînement.

155 / 204

Hydraulique


Pompe à pistons axiaux : Plateau fixe mais inclinable, bloc cylindretournant, axe d’entraînement aligné,

cylindrée variable,Schéma de principe :

Thierry Boulay

Les blocs cylindres sont entraînés par l’arbre d’entraînement. Le support est fixe mais inclinable par l’intermédiaire

du vérin. La liaison patin glace est assurée par les ressorts de compression placés dans les cylindres. L’aspiration

est assurée dans la glace par une lumière oblongue et un perçage des patins tandis que le refoulement et non

retour est assuré par les clapets.156 / 204



79

Hydraulique


Pompe à pistons axiaux : Plateau fixe mais inclinable, bloc cylindretournant, axe d’entraînement aligné,

cylindrée variable,

Thierry Boulay


Remarque constructive :Pour les faibles débits, le fluide nese régénère pas à chaqueoscillation il en résulte descontractions répétées et donc uneélévation de la température, pour yremédier l’orifice P permet le

renouvellement du fluide vers la

zone basse pression.L’axe de rotation C du plateau 4

n’est pas placé sur l’axe

d’entraînement. Cela est du à la

volonté d’assurer une liaison réelle

entre 4 et 5 et entre 4 et lerégulateur de puissance.

157 / 204

Hydraulique


Pompe à pistons radiaux

Thierry Boulay

On les utilise pour des pressions supérieures à 350 bars.Elles sont très silencieuses.Elles sont utilisées dans les cas de forts débits.

Elles ont un rendement d’environ 0,9.

Il en existe trois types : A système bielle manivelle,

A excentrique,

A blocs cylindres excentrés.

Dans les deux premiers systèmes on a des cylindrées constantes. Dans ledernier cas l’excentration peut être modifiée on aura alors une pompe à

cylindrée variable.

158 / 204



80

Hydraulique



Thierry Boulay


1

0

2

tantan

2sin

2sin

42

1 ni

i

éinsn

in

i Rd

q

q

q w



R : rayon de la manivelle ou distance de l’excentration (m)



n : nombre de pistons (valeur impaire)

Cette formule est applicable aux 3 types de pompes radiales si :R<<longueur de la bielle

(ce qui est toujours le cas pour les pompes hydrauliques)

159 / 204

Hydraulique



Thierry Boulay




R : rayon de la manivelle ou distance de l’excentration (m)



n : nombre de pistons (valeur impaire)

Le débit moyen est identique à celui des pompes à pistons axiaux ainsi que le

coefficient d’irrégularité sur le débit, tga valant 1.

a w tg Rd nqv

4

2

nn

nC i

2sin2

)2

cos1

160 / 204



81

Hydraulique


Pompe à pistons radiaux : A système bielle manivelle

Thierry Boulay


Le principe est simple et celuidu moteur à piston. Lessoupapes sont remplacées pardes clapets.

161 / 204

Hydraulique


Pompe à pistons radiaux : A système bielle manivelle

Thierry Boulay


Remarque constructive :La solution proposée est un moteurhydraulique et non une pompe maisle principe reste totalementidentique. On enlèverais bienévidement le réducteur.La glace de distribution est repérée4 et est entraînée par l’arbre

principal d’entraînement. Dans cette

solution il n’existe pas de clapet.

162 / 204



82

Hydraulique


Pompe à pistons radiaux : A excentrique

Thierry Boulay


Les ressorts assurent la liaison entre l’excentrique et les pistons. Pour l’aspiration et le refoulement on peut

utiliser le système des clapets comme précédemment ou comme proposé ci-dessus. On a alors un clapetunique dans chaque cylindre et l’aspiration s’effectue par la rainure sur l’excentrique et surtout un réservoir

toujours en charge.

163 / 204

Hydraulique


Pompe à pistons radiaux : A excentrique

Thierry Boulay


Remarque constructive :L’étanchéité et les liaisons

entre le piston, le patin etl’excentrique sont assurés

par le ressort 10.

164 / 204



87

Hydraulique


Facteurs de détermination supplémentaires


Niveau sonore :

Niveau de bruit

PRESSIONDEBIT

Engr. int Palettes Pistons Engr. extTYPEFixe VariableCONSTRUCTION

Hydraulique


Facteurs de détermination supplémentaires


Sensibilité à la contamination :

20/18

19/17

18/16

17/15

16/14

100 200 300

N I V E A U

D E

P R O P R E T E

I S O

Pression (bar)

Voir diapo 51



89

Hydraulique


Synthèse des caractéristiques


Masse :

C Y L

I N D R E E F I X E

C Y L I NDRE E

V A

RI A B L E

Engrenages

Pistons

Palettes

55kg

33kg

13kg

45kg

34kg

Hydraulique

La Technologie• 4M Le Vérin


13

kg

Le vérin est à priori un système simple connu de tous.Pourtant en hydraulique de part sa fonction, les risques de phénomènesdérangeant sont importants. Dans un même cycle on peut être amené à gérer :• l’accélération du mouvement (étude dynamique),

• le positionnement statique en cours de mouvement (raideur du vérin),• le flambage (phénomène de flexion sous charges axiales de compression)• l’amortissement en fin de course (rentrée et/ou sortie). Il existe 4 principaux types de vérins : Le vérin simple effet (VSE) Le vérin double effet (VDE)

• Le vérin standard• Le vérin différentiel• Le vérin double tige

Le vérin télescopique simple ou double effet (VTSE ou VTDE) Le vérin rotatif (VR)

• A pignon crémaillère• A palettes• A vis



90

Hydraulique



13kg

S y m b o l i q u e

Vérin simple effet

Vérin double effet standardavec amortissement fin de course

Vérin double effet différentiel

Vérin double effet double tige

Vérin télescopique double effet

Vérin rotatif à pignon crémaillère

Vérin rotatif à palette ou à vis

Hydraulique



13

kg

Caractérisations dimensionnelles

A1

EN SORTIE DE TIGE

A2

EN RENTREE DE TIGE

Pour un même vérin, nous obtiendrons :FORCE | VITESSE



91

Hydraulique



13kg

Caractérisations dimensionnelles

L: LONGUEURH: COURSED: DIAMETRE DU PISTONd: DIAMETRE DE LA TIGE

D 25 32 40 50 63 80 100 125 160 200 250

d

12 14 18 22 28 36 45 56 70 90 160

14 18 22 28 36 45 56 70 90 110 180

18 22 28 32 40 50 63 80 100 125

36 45 56 70 90 110 140

Hydraulique



13kg

Technologie d’assemblage

A tirants SoudésA brides

Matériaux de construction des éléments On ne parlera ici que de la tige qui est l’élément en contact avec l’extérieuret le fluide. En standard elle sera chromé sur 25mm d’épaisseur. Pour

améliorer sa résistance à la corrosion on peut y ajouter du nickel sur 30mmvoir du Molybdène pour qu’elle soit excellente. Au-delà le choix de la trempeapportera des spécificités mécaniques de résistance différentes.



92

Hydraulique



13kg

Dénomination des composants (ici pour un vérin à tirants)

(fût)

Hydraulique



13

kg

Notions sur l’étanchéité

Dans la diapositive précédente, on vient de voir qu’il pouvait y avoir 8

barrières d’étanchéité. En effet il s’agit de l’élément essentiel aussi bien de l’intérieur vers

l’extérieur du système (risque de fuite du fluide et donc perte de contrôle)que de l’extérieur vers l’intérieur (risque de souillure du fluide).

Il existe deux types d’étanchéité sur les vérins :• L’étanchéité statique ES, • L’étanchéité dynamique ED.

On peut symboliser un vérin comme suit par rapport aux différents typed’étanchéité :

ES ES

ES

ED

ED



93

Hydraulique



13kg

Notions sur l’étanchéité (ES) On la retrouve entre les fonds de cylindre et le cylindre ou fût et entre le pistonet la tige. Il existe trois principaux systèmes utilisés qui sont :

• Le joint plat,• Le joint torique,• La bague BS.

Le joint plat :Il peut être en aluminium,en cuivre ou en plastique.L’écrasement est fonction

du serrage des pièces et

donc ne permet pas unpositionnement rigoureuxdes pièces entre elles.

Le joint torique :Il s’agit d’un élastomère. Il

est toujours monté dansune gorge normalisée etdonc le positionnement

relatif des deux pièces estconstant lors des différentsmontages qui peuvent êtreeffectuer pour lamaintenance.

La bague BS :La partie extérieure est enacier et l’intérieur en

élastomère. C’est elle qui

ce déforme lors du serrage

et qui assure l’étanchéité.La bague métalliqueassure un positionnementconstant entre les pièces àassembler.

Hydraulique



13

kg

Notions sur l’étanchéité (ED) On la retrouve entre la tige et un fond du cylindre et entre le piston et lecylindre. Il existe cinq principaux systèmes utilisés qui sont :

• Le joint torique,

• Le joint quadrilobe,• La garniture pour presse étoupe,• Le segment métallique.

Le joint torique :Il n’est utilisé que pour des vitesses de glissement ≤0,5 m/s.

Le joint quadrilobe :Il est en élastomère, acceptedes pressions de 400 bars etdes températures compriseentre -20°C et 120°C.Il accepte des vitesses deglissement ≤1 m/s.

La garniture pour presseétoupe :On les monte en série pourassurer une bonne étanchéité.Le frottement est alors trèsimportant on limite donc auxvitesses lentes.

Le segment métallique :Il est souvent en fontebainitique (douce). Onl’utilise pour destempératures >100°C etpour des vitesses deglissement >1 m/s.



94

Hydraulique



13kg

Notions sur l’étanchéité (exemple de réalisation)

JOINTSTORIQUE

JOINTS DE GUIDAGE SOUPLES

JOINTS DE GUIDAGE DURSTURCITE

JOINT TURCON ®

JOINTS ANTI-EXTRUSION

BAGUE DEGUIDAGE

JOINT ANTI-EXTRUSION

JOINTZURCON ®RIMSEAL

JOINTRACLEUR

JOINT RIMSEAL

JOINT STEPSEALJOINT

TORIQUE

Hydraulique



13

kg

Vérin simple effet (VSE)

Ce vérin n’est actif que dans un sens

de déplacement.

Le second mouvement s’effectuant àl’aide d’un ressort de compression (1). En hydraulique on utilise souvent lepoids de l’ensemble mobile pour faire

ce second mouvement (2) et (3). Onévite alors l’utilisation d’un ressort de

rappel.

Remarque : Quelque soit le systèmeutilisé la chambre sans pression doitêtre drainée des fuites éventuellesentre cylindre et piston.



95

Hydraulique



13kg

• Le vérin standardVérin double effet (VDE)

Diamètredu piston

Diamètrede la tige

Force s’opposant à

la rentrée de la tigeForce s’opposant à

la sortie de la tige

Course

Charge à déplacer

Remarque :

La charge à déplacerest horizontale il nes’agit donc pas de la

masse à déplacer maisde l’effort qu’il faut

créer pour la déplaceren fonction desfrottements

Réglage du débit desortie permettant

d’obtenir la vitessevoulue

0 L/min

0 bar

5 daN6 daN 1000 kg

500 mm

56 mm100 mm

Hydraulique



13

kg

• Le vérin différentiel en montage différentielVérin double effet (VDE)

Un vérin est dit différentiel quand la section du pistonest exactement 2 fois supérieure à celle de la tige

22 L/min

0 L/min

0 bar

2000 tr/min

6 daN 6 daN 1000 kg800 mm

44.55 mm63 mm

Même vitesse de sortie et rentrée de vérin



96

Hydraulique



13kg

• Le vérin différentiel comparaison avec un montage simpleVérin double effet (VDE)

22 L/min

0 L/min

0 bar

2000 tr/min

6 daN 6 daN 1000 kg

800 mm

44.55 mm63 mm

Même vitesse de sortie etrentrée de vérin pour lesystème en montagedifférentiel car le débit

sortant re-rentre dans levérin coté piston.

Dans le cas du montagesimple la vitesse de

rentrée est 2 fois plusgrande que la vitesse de

sortie

22 L/min

0 L/min

0 bar

2000 tr/min

6 daN 6 daN 1000 kg

800 mm

44.55 mm63 mm

Hydraulique



13

kg

• Le vérin double tige (aussi dit de synchronisation)Vérin double effet (VDE)

22 L/min

0 L/min

0 bar

2000 tr/min

Dans cette configuration, pas de

schéma particulièrementspécifique.Seul problème l’encombrement

lié à la tige supplémentaire

Utilisation d’un seul vérin double tige

pour l’essieu arrière dirigeable.



97

Hydraulique



13kg

• Le vérin télescopique simple ou double effet (VTSE ou VTDE)Vérin télescopique

22 L/min

0 L/min

0 bar

2000 tr/min

Utilisation d’un seul vérin télescopique

double effet VTDE

En principe les pistons se déploientsuccessivement. Le piston ayant lasurface utile la plus grande se déploieraen premier. C’est souvent le plus gros

piston, ce qui a pour conséquence quela vitesse de sortie sera plus faible.La pression nécessaire est calculée surla surface utile la plus faible.

Très souvent utilisé en version simple effet,c’est alors la charge qui fait rentrer les

tiges, en utilisant les mêmes lois de laphysique.

Hydraulique



13

kg

• A pignon crémaillèreVérin rotatif

Cette conception à 2 vérins permetd’équilibrer les efforts radiaux sur l’axe de

rotation et permet d’avoir un couple 2 fois

plus important pour un encombrement loinde 2 fois plus important.

r

courseq

q : angle de rotation de l’arbre

r : rayon du pignon

S : surface du piston

course

p : pressionS

r S pC 2



99

Hydraulique



13kg

Raideur

22

114 D

d D

c

E k F

k : raideur (N/m)EF : module de compressibilité (Pa)c : course (m)D : diamètre coté piston (m)d : diamètre coté tige (m)

On l’a vu dans le chapitre sur le fluide hydraulique, il est compressible. Dans les

systèmes hydrauliques simple cela ne pose pas de problème. Maintenant si l’on

doit tenir une position stricte cette compressibilité est pénalisante et il faut entenir compte dans la détermination des sections.

La raideur d’un vérin (sans tenir compte des volumes de fluide mort) et de

course « normale » est défini par :

Une variation de la charge dans une position supposée fixe répond à la loi :DF=k . DxOn peut donc apprécier le changement de position Dx en fonction de la raideurdu vérin et de la variation de charge.

Hydraulique



13

kg

Flambage Les vérins sont soumis à de la compression et ils déplacent des chargent sur degrandes longueurs, naturellement il peut y avoir du flambage. On doit donccalculer la charge de flambage Fc à ne pas dépasser pour éviter le flambement.

L

E d F C

24

64

Moment quadratiquede la tige du piston

On appliquera à cette force Fc uncoefficient de sécurité (division par

3,5 de manière générale)

L L L L L



101

Hydraulique



13kg

Amortissement Dans la phase d’amortissement, ici arrière, la douille 2

montée en bout de tige vient obturer l’alésage principal

d’évacuation du fluide. Le fluide prisonnier dans la zone

4 ne peut passer que par l’étranglement réglable , réalisé

par une vis pointeau 7. Pour faciliter la sortie du vérin etutiliser toute la section on a installé un clapet anti retour9 permettant d’atteindre également la zone 4.

Calcul de la force de freinage

Calcul de la pression moyenne d’amortissement et condition de bon fonctionnement

pS s

cm F ARrentrée

2

² m : masse en mouvements : course d’amortissement

c : vitesse en régime permanentS AR : surface annulaire de la zone 4p : pressiondécélération

Pour un bon fonctionnementon doit respecter :

AR

rentréeent amortissem

S

F p

nominaleentamortissem p p

Hydraulique

La Technologie• 4M Le Moteur


13

kg

diapo hydrau MMRI

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