Circuits hydrauliques ESA-OFPPT-PDF
Circuits hydrauliques
Les circuits hydrauliques sont utilisés dans de nombreuses machines industrielles pour transmettre de l'énergie et réaliser différents mouvements. Ils permettent notamment de commander des vérins et des moteurs hydrauliques à l'aide d'un fluide sous pression.
Cette page regroupe plusieurs cours sur les circuits hydrauliques et présente les principales notions à connaître pour comprendre leur fonctionnement.
Principe d'un circuit hydraulique
Dans un circuit hydraulique, une pompe aspire l'huile contenue dans un réservoir et l'envoie sous pression vers les différents composants du circuit.
Le fluide est ensuite dirigé vers un actionneur, par exemple un vérin, avant de retourner vers le réservoir.
Un circuit simple peut être représenté de la manière suivante :
Réservoir → Pompe → Distributeur → Vérin → Réservoir
Chaque composant possède donc une fonction précise.
Principaux composants
Le réservoir
Le réservoir contient l'huile utilisée dans le circuit. Il permet également le refroidissement du fluide et la décantation de certaines impuretés.
La pompe hydraulique
La pompe transforme l'énergie mécanique fournie par le moteur d'entraînement en énergie hydraulique.
Son rôle principal est de créer un débit dans le circuit.
On rencontre notamment des pompes :
- à engrenages ;
- à palettes ;
- à pistons.
Le choix dépend de la pression, du débit et de l'application.
Le distributeur
Le distributeur permet d'orienter le fluide vers les différentes chambres d'un actionneur.
Un distributeur est généralement identifié par son nombre d'orifices et son nombre de positions.
Par exemple, un distributeur 4/2 possède quatre orifices et deux positions.
Le vérin hydraulique
Le vérin transforme l'énergie hydraulique en mouvement mécanique de translation.
Un vérin double effet possède deux chambres alimentées alternativement pour commander la sortie et la rentrée de la tige.
Pression hydraulique
La pression correspond à une force appliquée sur une surface :
P = F / S
On peut également écrire :
F = P × S
avec :
- P : pression ;
- F : force ;
- S : surface du piston.
Pour un piston circulaire :
S = πD² / 4
où D représente le diamètre du piston.
Exemple
Un vérin possède une surface de piston de 0,01 m² et reçoit une pression de 50 bar.
On convertit d'abord la pression :
50 bar = 5 000 000 Pa
La force théorique développée est :
F = P × S
F = 5 000 000 × 0,01
F = 50 000 N
Cet exemple ne tient pas compte des pertes mécaniques.
Débit hydraulique
Le débit représente le volume de fluide déplacé pendant une durée donnée :
Q = V / t
Dans les installations hydrauliques, il est souvent exprimé en L/min.
Le débit joue un rôle important dans la vitesse de déplacement des actionneurs.
Pour un vérin :
v = Q / S
avec :
- v : vitesse du piston ;
- Q : débit ;
- S : surface utile.
Ainsi, à surface constante, une augmentation du débit entraîne une augmentation de la vitesse du vérin.
Limiteur de pression
Le limiteur de pression est un composant de sécurité important.
Lorsque la pression atteint la valeur réglée, il permet de limiter la pression dans le circuit et protège ainsi la pompe et les autres composants contre les surpressions.
Il est généralement installé à proximité de la pompe.
Régulation du débit
Un régulateur de débit permet de contrôler le débit qui traverse une partie du circuit.
Il peut notamment être utilisé pour régler la vitesse de déplacement d'un vérin.
Il ne faut donc pas confondre :
pression → liée principalement à l'effort
et
débit → lié principalement à la vitesse
Cette distinction est importante pour comprendre et analyser un circuit hydraulique.
Lecture d'un schéma hydraulique
Avant d'analyser le fonctionnement d'un circuit, il est conseillé d'identifier :
- la source d'énergie et la pompe ;
- le réservoir ;
- les distributeurs ;
- les organes de réglage et de sécurité ;
- les actionneurs ;
- les différentes liaisons entre les composants.
On peut ensuite étudier le trajet du fluide pour chaque position du distributeur.