ATELIER MOTEUR – TRACTEUR CAP

Date de la séance :

LES VERINS HYDRAULIQUESTechnologie – Maintenance et réparation

1/ Rôle – Fonction d’un vérin

Un vérin hydraulique est un actionneur qui permet de transformer l’énergie hydraulique en énergie mécanique.

Actionneur :Vérin simple effetVérin double effet

2/ Type de vérin

2-1 Vérin simple effet

Seule la sortie du vérin est commandée hydrauliquement. La rentrée est assurée par un autre moyen : ressort, pesanteur, charge en bout de vérin…Il y a un seul tuyau qui arrive au vérin et une seule grande chambre.

Exemple de vérin type "plongeur"

2-2 Vérin double effet

La sortie et la rentrée du vérin sont assurées hydrauliquement. Il y a deux tuyaux qui arrivent au vérin. Une canalisation A pour la grande chambre et B pour la petite chambre

A 1 2 3 4 B 5

1 : piston (et joints) ; 2 fût/cylindre ; 3 tige ; 4 raccord ; 5 nez (et joints)1

B A

Transformer l’énergieEnergie hydraulique

d’entréePression - Débit

Energie mécanique de sortie

Force - Vitesse

2-3 Rappel symbolisation

Vérin simple effet Vérin double effet Vérin simple effet télescopique

Vérin double effet double tige

3/ Etanchéité des vérins

En fonction des efforts / charges qui agissent sur le vérin, les chambres seront soumises à des pressions qui peuvent être élevées. Plusieurs joints assurent l’étanchéité entre les différentes parties du vérin et le milieu extérieur.

3-1 Nature et définition de l’étanchéité

L’étanchéité à réaliser et les moyens de réalisation sont multiples et dépendent du type de vérin ainsi que de sa constitution :

Etanchéité

Statique – Dynamique

Absolue – Relative Absolue – Relative

Directe-Indirecte Directe-Indirecte Directe-Indirecte Directe-Indirecte

Statique : les pièces n’ont pas de mouvements relatifs entre elles Dynamique : possibilité de mouvements, rotation et/ou translation, entre pièces Absolue : frontière impérativement entièrement hermétique entre deux milieux Relative : frontière la plus hermétique possible entre deux milieux Directe : contact direct entre deux pièces, sans joint Indirecte : étanchéité par interposition d’un joint entre deux pièces

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3-2 Exemple d’étanchéité d’un vérin double effet

3-3 Nature et forme des joints

NB : Les deux joints de piston et la bague de guidage peuvent être remplacés par un seul segment d’étanchéité.

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F

F

A : Etanchéité dynamique / statique relative indirecte entre la tige et le nez du vérin

B : Etanchéité dynamique / statique relative indirecte entre le piston et le cylindre (+ notion de guidage en translation)

C : Etanchéité statique relative indirecte entre la tige et le piston et entre le nez et le cylindre

D : Etanchéité statique relative indirecte entre le raccord et le nez

E : Etanchéité dynamique relative indirecte entre la tige et le nez par rapport aux impuretés = joint racleur

F : Etanchéité statique absolue directe entre la bague et le cylindre et entre le fond et le cylindre. Réalisation par soudage, système indémontable.

4/ Contrôle de l’étanchéité d’un vérin et du distributeur de commande

Suite au fonctionnement, le vérin et le distributeur peuvent avoir des fuites statiques et/ou dynamiques. Un défaut d’utilisation peut également provoquer des fuites. Tant que le vérin et le distributeur sont parfaitement étanches, aucunes fuites extérieures ne sont visibles et le vérin doit garder sa position quelle que soit la charge en bout de tige.

Si on constate un problème lié à l’étanchéité, on peut mener une procédure de test de validation avant d’envisager le démontage du vérin ou du distributeur.

4-1 Recommandations et précautions pour le contrôle d’étanchéité d’un élément hydrauliques

Afin de réaliser un contrôle pertinent il faut respecter les règles suivantes :

Vérifier le niveau d’huile hydraulique dans l’installation Si possible contrôler l’installation avec huile en température, minimum 60° Porter les EPI nécessaires, tenue, gants, lunettes Ne JAMAIS rechercher une fuite en passant la main contre la paroi des éléments ou le

long des tuyauteries hydrauliques. Attention aux organes en mouvement lors du test : arbre de transmission de la pompe,

tige de vérin et/ou outil en mouvement… Prévoir des bacs de récupération pour éviter la pollution du sol et les risques de chute Recycler les huiles récupérées lors du test, ne pas les réintroduire dans le circuit

hydraulique

4-1 Contrôle étanchéité d’un vérin simple effet

Pour un vérin simple effet les fuites ne peuvent qu’être extérieures donc visibles. Elles peuvent venir des joints de raccord, de nez, d’une ovalisation du nez.

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Détection des fuites internes

Deux solutions :

1 : Problème d’étanchéité du vérin

2 : Problème d’étanchéité du distributeur

Comment détecter l’élément en cause ?

Il faut tester l’étanchéité du vérin. Si elle est correcte le problème vient du distributeur

4-2 Contrôle étanchéité d’un vérin double effet

4-2-1 Contrôle des joints

Avec vérin en position rentrée : faire rentrer le vérin à fond, retirer le raccord coté grande chambre puis alimenter à nouveau le vérin en rentrée, le limiteur de pression étant en service, durant le test :

Raccord retour débranché Pression pour la rentrée du vérin (limiteur en service)

Joints contrôlés (voir les sur le dessin):

Joint du raccord pression coté rentrée (petite chambre) Joint de piston coté tige (petite chambre) Joint nez / tige

Avec vérin en position sortie : faire sortir le vérin à fond, retirer le raccord coté tige puis alimenter à nouveau le vérin en sortie, limiteur de pression en service durant le test.

Pression pour la Raccord de retour débranché sortie du vérin

Joints contrôlés (voir les sur le dessin) :

Joint du raccord pression coté sortie (grande chambre) Joint du piston coté grande chambre

54-2-2 Contrôle déformation du fût / cylindre

Pression

Fuites possibles

Fuites possibles

Fuites possibles

Fuites possibles

Pression

Positionner le vérin à mi – course. Démonter le tuyau coté tige (sortie) et fermer l’orifice du vérin avec un bouchon hermétique. Alimenter à nouveau le vérin pour la position sortie afin de contrôler le gonflement du cylindre / fût :

Pression Bouchon Pression Bouchon

Le vérin sort lentement Le vérin reste en position Gonflement du cylindre

Lorsqu’un cylindre de vérin est gonflé, la pression s’établit de chaque coté du piston. Les surfaces du piston n’étant pas identiques entre le coté grande chambre S1 et le coté tige s2, la force générée est plus importante sur la grande surface S1 du piston qui pousse alors lentement la tige en sortie (rappel F = P x S)

5/ Contrôle métrologique et mécanique d’un vérin

Si le contrôle d’étanchéité d’un vérin a mis en évidence des fuites dues aux joints, il faut alors démonter intégralement le vérin pour réaliser le changement des joints. On profite de cette opération pour contrôler mécaniquement les différentes parties du vérin.

⚠ Les opérations de démontage du vérin doivent être faites avec la propreté et le soin maximum et avec l’outillage adapté. Ne jamais serrer le fût du vérin dans un étau. Les contrôles peuvent varier d’un vérin à l’autre en fonction du montage.

5-1 Contrôles sur la tige du vérin :

Absences de rayures Pas d’éclats de chrome Etat des filetages éventuels Etat de la fixation en bout de tige (utilisation) Contrôle flèche / flambage de la tige

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5-2 Contrôles sur le fût / cylindre :

S1s2

Pas de rayures intérieures Pas d’éclats de chrome sur la surface intérieure Absences de coups / déformation sur la partie cylindrique de guidage du piston Etat du taraudage du raccord d’alimentation Etat du filetage de maintien du fût

5-3 Contrôles sur le nez ou la tête :

Ovalisation du guidage de la tige à l’intérieur du nez Etat du taraudage du raccord d’alimentation si présent sur le nez / tête Etat des taraudages et filetages présents sur les pièces

5-4 Contrôles sur le piston :

Etat général, ovalisation Etat des gorges de joints Alésage et/ou filetage intérieur (fixation sur la tige)

5-5 Les joints : ils ne sont pas contrôlés car le démontage d’un vérin impose le changement complet de la pochette de joints. Suivre avec précaution les indications de montage

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