Dr M.Mekkaoui Technologie en automatisme industriels-cours
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Chapitre III Technologie
hydraulique
II.1 Théorie de l’hydraulique
L’hydraulique industrielle, c’est u domaine très vaste, alors on s’intéresse d’abord aux
composants essentiels participant a la réalisation des circuits hydrauliques : (pompes, distributeurs,
vérins, limiteurs de pression, limiteur de début….).
Ce chapitre est dédié à la description des composants et les notions de base des systèmes
hydrauliques. Pour cela on va prendre un exemple d’un système hydraulique qui présente un
circuit de transport permet de déplacer un liquide d’une source a un réservoir de stockage, comme
présenté dans la figure suivante :
Un circuit de transport de liquide se compose essentiellement :
-D’un réservoir source de liquide (puits)
-D’une pompe (centrifuge).
-D’un réservoir de stockage (citerne)
-D’une tuyauterie qui relie les différents constituants.
Vanne de réglage
Clapet de retenu
Crépine +
Clapet de pied
Réservoir
Pompe
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Chapitre III Technologie
hydraulique
II.1 Théorie de l’hydraulique
L’hydraulique industrielle, c’est u domaine très vaste, alors on s’intéresse d’abord aux
composants essentiels participant a la réalisation des circuits hydrauliques : (pompes, distributeurs,
vérins, limiteurs de pression, limiteur de début….).
Ce chapitre est dédié à la description des composants et les notions de base des systèmes
hydrauliques. Pour cela on va prendre un exemple d’un système hydraulique qui présente un
circuit de transport permet de déplacer un liquide d’une source a un réservoir de stockage, comme
présenté dans la figure suivante :
Un circuit de transport de liquide se compose essentiellement :
-D’un réservoir source de liquide (puits)
-D’une pompe (centrifuge).
-D’un réservoir de stockage (citerne)
-D’une tuyauterie qui relie les différents constituants.
Vanne de réglage
Crépine +
Clapet de pied
Réservoir
Pompe
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Chapitre III Technologie
hydraulique
II.1 Théorie de l’hydraulique
L’hydraulique industrielle, c’est u domaine très vaste, alors on s’intéresse d’abord aux
composants essentiels participant a la réalisation des circuits hydrauliques : (pompes, distributeurs,
vérins, limiteurs de pression, limiteur de début….).
Ce chapitre est dédié à la description des composants et les notions de base des systèmes
hydrauliques. Pour cela on va prendre un exemple d’un système hydraulique qui présente un
circuit de transport permet de déplacer un liquide d’une source a un réservoir de stockage, comme
présenté dans la figure suivante :
Un circuit de transport de liquide se compose essentiellement :
-D’un réservoir source de liquide (puits)
-D’une pompe (centrifuge).
-D’un réservoir de stockage (citerne)
-D’une tuyauterie qui relie les différents constituants.
Vanne de réglage
Clapet de retenu
Crépine +
Clapet de pied
Réservoir
Pompe
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Un circuit de transport de liquide peut comprendre aussi :
- une vanne de réglage de débit placé sur la conduite de refoulement
- une crépine + un clapet de pied placés à l’extrémité basse da la conduite
d’aspiration.
- un clapet de retenu placé à la sortie de la pompe pour empêcher le retour du
liquide, il est utilisé pour des grandes hauteurs de refoulement.
II.2 Les familles de pompes :
Il existe deux grandes familles de pompes hydrauliques :
- les pompes hydrauliques volumétriques.
- les pompes hydrauliques non volumétriques.
Les pompes hydrauliques volumétriques possèdent une étanchéité interne. Elles sont utilisées
dans les circuits servant à déplacer des charges.
Les pompes hydrauliques non volumétriques n'ont pas d'étanchéité interne. Elles sont utilisées
dans les circuits de transfert.
Caractéristiques de fonctionnement des pompes hydrauliques volumétriques
Une pompe transforme l'énergie mécanique de sa source motrice en énergie hydraulique ou
fluidique. La quantité, ou volume de fluide, mise en mouvement par une pompe en fonction
du temps s'appelle "débit". Le débit s'exprime en l/min. Le débit théorique fourni par une
pompe hydraulique volumétrique est calculé à l'aide de l'équation suivante :
= ×
•La résistance à l'écoulement provoque la pression dans un circuit hydraulique.
•La puissance hydraulique est calculée à l'aide de l'équation suivante :
=
×
60000
Où :
P: Puissance hydraulique en watts (W).
: Débit de la pompe en litres par minute (l/min).
: Pression côté refoulement en pascals (Pa).
C: Cylindrée, en litres (l/tr) ou en cm3/tr.
N:vitesse de rotation, en tours /minute (tr/min).
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Le rendement volumétrique détermine l'ampleur des fuites d'huile internes. Les pertes
d'énergie mécanique sont dues aux frottements visqueux et dynamiques. Le rendement
mécanique détermine l'ampleur de ces pertes. Les pertes totales résultent des pertes
volumétriques par les pertes mécaniques.
Principaux types de pompes hydrauliques volumétriques :
Les trois principaux types de pompes volumétriques sont :
- les pompes à engrenage ;
- les pompes à palettes ;
- les pompes à pistons.
- Les pompes à engrenage ont toujours une cylindrée fixe.
- Les pompes à palettes et celles à pistons peuvent avoir une cylindrée variable.
- La réduction de la cylindrée en fonction de la pression s'effectue par un compensateur de
pression.
Pompes hydrauliques non volumétriques :
Les principaux types de pompes non volumétriques sont :
- les pompes centrifuges ;
- les pompes axiales ;
- les pompes à diaphragmes.
Le débit d'une pompe non volumétrique est fonction de la vitesse de rotation et du diamètre
du rotor. La pression de fonctionnement d'une pompe s'exprime sous la forme d'une hauteur
en mètres de colonne d'eau.
La sélection d'une pompe non volumétrique s'effectue en calculant les hauteurs géométriques
d'aspiration et de refoulement. Ces deux hauteurs peuvent s'additionner ou se soustraire selon
le type de circuit. Par la suite, on additionne au résultat les pertes de charge dans la tuyauterie.
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II.3 Les récepteurs hydrauliques :
Les récepteurs hydrauliques transforment l’énergie hydraulique en énergie mécanique.
On distingue :
- Les récepteurs pour mouvement de translation : les vérins.
- Les récepteurs pour mouvement de rotation : les moteurs hydrauliques.
Vérins :
Un vérin est l’élément récepteur de l’énergie dans un circuit hydraulique. Il permet de
développer un effort très important avec une vitesse très précise.
Les principaux type de vérin hydraulique :
- vérin a simple effet
- Vérin a double effet.
- Vérins spéciaux
Moteurs hydrauliques :
Dans ce type d’actionneur, l’énergie hydraulique fournie par un fluide sous pression est
transformée en énergie mécanique. Il en résulte un mouvement de rotation de l’arbre de
sortie.
Les moteurs hydrauliques présentent deux caractéristiques : le couple moteur et
la vitesse de rotation.
Symbole
d’un vérin
hydraulique
Transformer
l’énergie
Vérin hydraulique
Energie mécanique
Energie hydraulique
Commande
Mvt de Translation
Transformer
l’énergie
Moteur hydraulique
Energie mécanique
Energie hydraulique
Commande
Mvt de Rotation
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Remarque :
Ces moteurs entraînent des systèmes mécaniques. Si le couple résistant devient trop
important, la pression monte. Quand elle atteint la valeur de réglage du limiteur de pression,
le débit retourne au réservoir.
Leur avantage c’est qu’ils développent une grande puissance pour un encombrement
réduit.
Les moteurs sont classés en deux familles:
- Les moteurs rapides (les moteurs à palettes, à engrenages, à pistons axiaux et à
pistons radiaux)
- Les moteurs lents (cylindrée élevée).
II.4 Les éléments de liaisons : les distributeurs
Les distributeurs (directional control valves) dirigent le débit du fluide dans un circuit
hydraulique. Il en existe plusieurs types, mais les distributeurs sont généralement identifiés
par leur nombre de positions et d’orifices. Le nombre d’orifices indique le nombre de voies.
II.5 Les accumulateurs
Les accumulateurs des appareils entrant dans la constitution des systèmes
hydrauliques. Ils servent à emmagasiner une réserve d’énergie.
Ils se montent en dérivation avec le circuit principal permettant de stocker une quantité de
fluide sous pression et la restituer (donner) en cas de besoin, par exemple en cas de
chute de pression accidentelle, compensation des fuites, équilibrage des forces... Dans
certains cas l’utilisation d’un accumulateur est indispensable pour la sécurité, ex élévateur
des charges.
Principe:
L’accumulateur consiste à emmagasiner l’énergie cinétique engendrée par une colonne de
fluide en mouvement lors d’une fermeture brutale du circuit (vanne, électro-vanne…) ou,
plus généralement, lors d’une variation brutale de pression dans le circuit.
Symbole
d’un
distributeur
à
deuxposi
tionset
à
deuxvoies.
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II.6 Les appareils de protection et de régulation (pression, débit, …)
Régulation de pression :
Réduire la pression du réseau principal et la maintenir constante dans une partie du
circuit. La nécessaire de limiter la pression maximale du fluide hydraulique, afin de
protéger les différents éléments (pompe, actionneurs, etc.) Constituants le circuit, est
évident.
Le contrôle de débit :
Le contrôle de débit se fait a l’aide d’un limiteur ou régulateur de débit.Le rôle de ce
composant est de faire varier la section dans laquelle le fluide circule.