Introduction à la Mécanique Hydraulique : Fonctionnement et Vérification d'un Accumulateur, Summaries of Hydrology

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INTRODUCTION À LA

MÉCANIQUE

Une initiative de :

Table des Matières

HYDRAULIQUEINT

RODUCTION À LA MÉC ANIQUE 3

1. Les principes de base de l’hydraulique

Les principes de base de l’hydraulique

• Les liquides n’ont pas de forme qui leur est propre ;
• Les liquides sont pratiquement incompressibles ;
• Les liquides transmettent la pression qui leur est appliquée dans toutes les directions;
• Les liquides augmentent considérablement la force de travail. A) Les liquides n’ont pas de forme qui leur est propre Ils prennent la forme de n’importe quel contenant. Ainsi, le liquide d’un système hydraulique pourra conduit. s’écouler dans n’importe quelle direction, quelles que soient la taille et la forme du

B) Les liquides transmettent la pression qui leur est appliquée dans toutes les directions L’expérience transmettent du la bocalpression en verredans toutesqui vole les en directions éclats sous lorsqu’ils la pression sont démontre comprimés. que Ce les principe liquides est très important dans un système hydraulique. Une force de 600 N appliquée sur un bouchon transmettra unepression P = 600 : 5 = 120 N/cm². Cette appliquée pression à toutes est créée les faces tout (et le lelong bouchon) du système, du bocal. et une force égale à 120 N/cm^2 est

F

P F

A

A

= = 120 N /

5 C m^2

C m^2

=600 N

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C) Les liquides sont pratiquement incompressibles Pour des raisons de sécurité, il est évident que nous ne réaliserons pas l’expérience suivante. Cependant, dans le bocal si ne l’on se devait compri appuyermerait pas. sur leLe bouchon bocal éclaterait de ce bocal d’abord. bien fermé, le liquide contenu

Remarque : mais dans l’application Les liquides qui se nouscompriment intéresse très ici, légèrementils sont incompressibles. sous la pression,

D) Les liquides augmentent considérablement la force de travail Prenons l’exemple d’un cric-bouteille. Le le grand piston piston plongeur de levage de pompe a une a uneaire airede 314 de cm2.7,07 cm2 et

Le poids du véhicule sur le grand piston est de 1 800 kg. 1 800 divisé par 314 est égal à 40,5 (kilos)

LaAinsi, force une requise petite sur force le petitappliquée piston sur est le donc petit de piston 40,5 peutkg. soulever une lourde charge (1 800 kg).

Lettre Description A Piston^ plongeur^ avec^ poignée B Piston^ plongeur^ (avec^ petite^ aire^ de^ plongée) C Détendeur^ de^ pression^ (pour^ le^ piston^ plongeur^ à^ abaisser^ D ) D Grand^ piston^ plongeur^ (piston^ de^ levage) E Bouchon^ de^ remplissage^ (liquide) F Liquide^ hydraulique G Clapet^ anti-retour Des sont tuyaux renforcés spéciaux avec des sont couches nécessaires de métal. pour transporter un liquide sous haute pression. Ils

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2. Le distributeur de commande (Ex : 4 orifices et 3 positions 4\3)

2.1. Un limiteur de pression

Il est protège trop élevée, le système ce limiteur de trop s’ouvrehautes pressions.et relâche Si la la pression pression en requise renvoyant pour souleverle liquide la danscharge le réservoir. L’utilisation sa course. À du ce limiteurmoment-là, de pression le liquide est n’a également pas d’autre nécessaire choix que lorsque de retourner le piston dans atteint le réservoir la fin de par le limiteur de pression.

2.2. Les avantages et les inconvénients de l’hydraulique

Comme l’énergie vous depuis avez une pu sourcele voir dans (moteur) ce système jusqu’à hydraulique l’endroit où simple, cette énergie l’objectif est est nécessaire de transmettre pour travailler. Afin comparer d’étudier aux autresles avantages méthodes et deles transmission inconvénients d’énergie du système couramment hydraulique, utilisées. nous Il s’agitallons des le systèmes mécaniques (arbres de transmission, roues dentées ou câbles).

A) Avantages

1. Flexibilité du moteur et (^) de : Contrairement la zone de travail à la doit transmission rester plus d’énergie ou moins mécanique,constante, la où flexibilité la position du système relative hydraulique permet de transmettre l’énergie presque n’importe où.

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2. forces Multiplication de la force : pour déplacer de lourdes (^) Danscharges, un système simplement hydraulique, en changeant on peut les utiliser sections de des très vérins. petites 3. de (^) points Simplicité : d’usure. Un De système plus, le hydrauliquesystème se lubridisposefie tout de moins seul. de pièces amovibles, donc moins 4. électrique Compacité de puissance : Comparez (en puissancela taille d’un équivalente). petit moteur Imaginez hydraulique ensuite à lacelle taille d’un des moteur roues dentées petite presse et des hydraulique. arbres de transmission Le système nécessaires hydraulique pour peut atteindre gérer davantage les forces obtenuesde puissance par unepar rapport à sa taille que les deux autres systèmes. 5. qui (^) permet Économie des (^) : coûts Il s’agit relativement là du résultat bas naturel pour l’énergiede la sim plicité transmise. et de Dela compacité plus, les pertes du système, d’énergie ce et les frottements sont plus faibles que les autres systèmes. 6. arbres Sécurité de transmission, : Un système courroies, hydraulique connecteurs possède électriques, moins de pièces etc.) amoviblesque les autres (roues systèmes. dentées, Il est dispositifs plus facile de surchargede contrôler des une autres surcharge systèmes. en utilisant les régulateurs de pression qu’avec les

B) Inconvénient :

1. corrosion, Propreté indispensable la poussière, la chaleur : Un système et la dégradation hydraulique du peut liquide. être Unendommagé environnement par la proprerouille, etla un les entre autres tien méthodes adapté sont de transmission. des facteurs plus importants dans un système hydraulique que dans

2.3. Les deux principaux types de systèmes hydrauliques

A) Système à centre ouvert Le de (^) commandesystème hydraulique du distributeur simple doit présenté être ouvert en page au centre 4 est unafin système que l e liquide à centre de (^) laouvert. pompe Le puisse tiroir le liquide, traverser et celui-ci et retourner doit pouvoir dans le retourner réservoir. dans La pompe le réservoir utilisée lorsqu’il maintient n’est un pas flux nécessaire constant duau système pour fonctionner. Dans liquide un n’est système pas né à (^) cessairecentre fermé, au système la pompe pour estfonctionner. capable de Ainsi, « faire la soupapeune pause de » commande lorsque le est distributeur) fermée au depuis centre, la (^) pompe.ce qui stoppe C’est ce le queflux l’onde liquideappelle (blocage le « centre d’huile fermé entre ». la pompe et le

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L’Organisation à l’international. internationale Les deux systèmes de normalisation utilisent quasiment (ISO) se charge le même quant format à elle (endes particuliersymboles utilisésdepuis que l’ANSI a changé ses symboles en 1966 pour supprimer tout symboleécrit). La systèmes normalisation hydrauliques des symbolespar des personnes permet (^) venantune lecture de nombreux et une compréhensionpays, même lorsque des cesschémas dernières de ne symboles parlent (celui pas lade mêmel’ANSI oulangue. celui deAux l’ISO). États-Unis, on peut utiliser l’un des deux systèmes de

Cependant, de la norme de pour nombreuses travailler avec sociétés des fournisseursutilisent actuellement et des clients les symbolesétrangers. de Afin l’ISO, de simplifiercar il s’agit la schématisation des systèmes hydrauliques, nous continuerons en utilisant les symboles del’ISO. Au hydrauliques lieu de dessiner sont desfaciles circuits à dessiner compliqués et reconnaissables en utilisant des imagesà l’international des composants, comme les un symboles langage uniforme. Exemple

Numéro Description 1 Réservoir du liquide hydraulique 2 Crépine (pré-filtre) 3 Pompe de liquide hydraulique 4 Distributeur de commande hydraulique 5 Vérin hydraulique (à double effet) L’avantage les symboles de sont l’utilisation conçus pourde symboles que le type par de rapport distributeur à des imagessoit facile des à composants,reconnaître. c’est que Par (4orifices exemple, et 3 le positions) symbole numéroà centre (^4) ouvert. du schéma Le symbole ci-dessus transmet représente toutes un distributeur les informations à 4/ nécessaires pour reconnaître le type de distributeur.

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2.5. Les distributeurs de commande

Les (servomécanisme) distributeurs de ou commande électrique peuvent (par solénoïde). êtres commandés de façon manuelle, hydraulique

Le fentes distributeur « A » permettant cylindrique de contrôlerlui-même le se débit compose de liquide. d’un certain nombre de pièces avec des Les rainures « B » font office de repères et de joints d’étanchéité. Les de la fentes sensibilité du distributeur nécessaire cylindrique dans chaque peuvent système. prendre toutes sortes de formes, en fonction

Les pilotage distributeurs tout ou rien actionnés ou de distributeurshydrauliquement proportionnelles. sont complétés par des distributeurs de

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2.7. Le système à centre ouvert avec montage en

série parallèle

Ce provenant système, de présenté la pompe ci-dessous, est acheminé est une vers variante les distributeurs de modèle de monté commande, en série. montés Le liquide à la fois passages en série supplémentaires. et en parallèle. Parfois, les distributeurs sont «empilés» pour permettre des

En les positionflèches. neutre, le liquide passe par les distributeurs montés en série, comme le montrent Les 2 est distributeurs actionné, le (^2) distributeur et 3 sont montés 3 reçoit à aussila fois du en liquide série et et en peut parallèle. être actionnée Lorsque enle distributeur même temps.

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3. LES POMPES HYDRAULIQUES

La alimente pompe tout est le le circuit. cœur du système hydraulique. Elle génère l’écoulement du liquide qui

Le l’on cœur trouvait humain autrefois lui-même dans lesest fermes.une pompe. Comme l’était cette ancienne pompe à eau que

Autrefois, pompe déplaçant le terme un «hydraulique fluide pouvait » signifiaitêtre considérée l’étude commedes fluides une enpompe mouvement. hydraulique. Ainsi, toute

Mais l’écoulement de nos (^) d’unjours, fluide « l’hydraulique» en mouvement, signifie mais aussinon (^) sonseulement application ‘étude pour de accomplir la pression une (^) tâche.et de

La définition d’une pompe hydraulique Toutes cylindrée. les (^) pompesElles prennent génèrent le fluide un débit. et le Ellesdéplacent fonctionnent vers un autre sur un point. principe que l’on appelle la

La cylindrée peut prendre deux formes :

• Non volumétrique ;
• Volumétrique.

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3.1.2. Les pompes à cylindrée variable

Elles de vitesse. peuvent Ces varier pompes le volume disposent de liquide d’un mécanisme déplacé à chaqueinterne cycle,qui fait sans varier forcément la puissance changer de sortie du liquide, généralement pour maintenir une pression constante dans le système.

• Lorsque la pression du système diminue, le volume augmente;
• Lorsque la pression augmente, le volume diminue.

N’oubliez pas: Une pompe hydraulique ne crée pas de pression, elle crée un débit. La pression est créée par la résistance à ce débit!

3.2. Les types de pompes hydrauliques

Maintenant regardons un que peu nous à «l’intérieur». avons vu le principe et les capacités des pompes hydrauliques,

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3.3. Pompe à pistons axiaux (cylindrée variable)

Nous Un système allons voushydraulique présenter peut le fonctionnementêtre équipé d’un ettype les de applications pompe, mais de chaqueaussi de type deux de ou pompe. plus. Ces pompe trois déplace types de le fluide.pompes Une fonctionnent pompe rotative sur un peut principe être très rotatif compacte, : un rotor mais à l’intérieur tout de même de la déplacer mobile, où le l’espacevolume deest fluide limité. nécessaire. Cette particularité est primordiale dans un système

3.4. Les pompes à engrenages

Les et des pompes pompes à engrenages à engrenages sont intérieurs. à cylindrée Elles fixe. sont Il existe largement des pompes utilisées à engrenages car elles sont extérieurs simples et volume économiques. requis par Bien la plupart qu’elles des ne systèmes soient pas grâce à cylindrée à une cylindrée variable, fixe. elles On peuvent les utilise produire souvent le comme également pompes dans lesde servomécanismes.charge dans de grands systèmes avec d’autres pompes. On s’en sert

Il existe deux types de pompes à engrenages :

• Les pompes à engrenages extérieurs ;
• Les pompes à engrenages intérieurs.

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3.4.2. Les pompes à engrenages intérieurs

La on pompemonte uneà engrenages roue cylindrique intérieurs avec possède une seconde également roue dentée deux roues plus grande. dentées, La mais roue cette cylindrique fois-ci est côté engrenée par un séparateur d’un côté enavec forme la grande d’arche. roue L’arbre dentée, de transmissionet les deux roues entraîne sont laséparées roue cylindrique, de l’autre qui entraîne alors la grande roue dentée.

Fonctionnement Le La fonctionnementprincipale différence est pratiquement est que les deux le même roues quedentées pour tournentune pompe dans à engrenages la même direction. extérieurs.

Lorsque est entraîné les roues jusqu’à se désengrènent,la chambre de lesortie. liquide Lorsque est piégé les entre roues les s’engrènent dents et le àséparateur, nouveau, ellespuis forment continu deune liquide cavité allant empêchant vers la lesortie liquide pousse de repartirle fluide dans et le le fait mauvais repartir sens. dans Ainsi, le circuit. un flux La gravité lorsque achemine le liquide estdavantage entraîné de par liquide les roues à l’entrée dentées. de la pompe pour remplir le vide partiel créé

3.5. Les pompes à palettes

Les double pompes ou même à palettes triple. sont très polyvalentes et peuvent être montées en dispositif simple, Toutes les pompes à palettes déplacent le liquide grâce à un rotor fendu équipé de palettes. On utilise principalement deux types de pompes à palettes:

• • LesLes pompespompes àà palettespalettes équilibrées;non équilibrées.

La pompe à palettes équilibrée est toujours à cylindrée fixe. La pompe à palettes non équilibrée peut être à cylindrée fixe ou variable.

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3.5.1. Les pompes à palettes équilibrées

Dans tourne une à l’intérieur pompe à d’un palette anneau équilibrée, ovale. le rotor est entraîné par l’arbre de transmission et

Les l’extérieur. palettes sont fixées dans les fentes du rotor et glissent librement vers l’intérieur ou vers

La sortie partie du liquide.«équilibrée» La pompe de cette possède pompe deux s’explique orifices pard’entrée, la position situés des à l’opposé orifices d’entréel’un de l’autre. et de Elle pompe. possède Ces deux également installations deux orifices sont reliées de sorties, à une entréeeux aussi et uneplacés sortie de l’uncentrales. et l’autre côté de la

SlotInlet Port Rotor Ring

Rotor

Outlet Port

Outlet Port Inlet

Vane Fonctionnement Lorsque le rotor tourne, les palettes sont rejetées contre la surface intérieure de l’anneau par divisent la force les partiescentrifuge. en forme Lorsque d’arche les palettes entre le épousentrotor et l’anneau les contours en deux de l’anneauchambres ovale, séparées. elles Ces d’entrée chambres sont situés s’agrandissent à l’endroit etoù rétrécissent chaque chambre deux (^) commencefois à chaque à s’agrandir, révolution. tandis Les orificesque les orifices de sorties se trouvent à l’endroit où chaque chambre commence à rétrécir. Lorsque liquide est la chambreensuite transporté commence par à s’agrandir,les palettes. le Lorsqueliquide afflue la chambre pour remplir commence le vide à partiel.rétrécir, Ce le liquide piégé est poussé vers l’orifice de sortie. Durant installation la seconde d’orifices moitié d’entrée de la et révolution, de sortie. cette action se répète au niveau dans la deuxième