Mémoire Présenté en vue de l obtention du Diplôme de Master Thème:

يملعلا ثحبلاو يلاعلا ميلعتلا ةرازو

راتما ياا ةعااا –

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UNIVERSITÉ BADJI MOKHTAR-ANNABA

BADJI MOKHTAR–ANNABA UNIVERSITY

Mémoire

Présenté en vue de l’obtention du Diplôme de Master

Thème:

Présenté par : DELLALOU CHEMS EDDINE

Encadrant : Dr CHEGHIB H. MCA Université : U.B.M Annaba

Jury de Soutenance :

Président U.B.M. Annaba

MCA Dr Meridjet M. S.

Encadrant U.B.M. Annaba

MCA Dr CHEGHIB H

Examinateur U.B.M. Annaba

MCA Mr Hamdaoui R

Année Universitaire : 2019/2020

Faculté : Science de l’ingéniorat

Département : Electromécanique Domaine : Science de l’ingéniorat Filière : Electromécanique

Spécialité : Electromécanique

DIMENSIONNEMENT ET SIMULATION D’UN CIRCUIT

HYDRAULIQUE

A mes chers parents,Fatma Zohra et Kamel pour tous leurs sacrifices, leur amour, leur tendresse, leur soutien et leurs prières tout au long de mes études, A mes chers sœurs, pour leur appui et leur

encouragement, A toute ma famille pour leur soutien tout au long de mon parcours universitaire, A tous mes amis pour leur fidélité Que ce travail soit

l’accomplissement de vos vœux tant allégués, et le fruit de votre soutien infaillible, Merci d’être

toujours là pour moi.

Remerciements

Je tiens tout d’abord à remercier Dieu, le Tout Puissant et Miséricordieux, qui m’a donné la force et la patience d’accomplir ce modeste travail. Je remercie mon encadreur Mr. Cheghib H. pour son précieux conseil et son aide durant toute la période du travail. Mes vifs

remerciements vont également aux membres du jury, le président Mr. Meridjet M. et l’examinateurs Mr.

Hamdaoui R, pour l’intérêt qu’ils ont porté à ma

recherche en acceptant d’examiner mon travail et de

l’enrichir par leurs propositions. Enfin, je tiens

également à remercier toutes les personnes qui ont

participé de près ou de loin à la réalisation de ce

mémoire.

Résumé :

Dans notre projet de fin d’étude, le travail se divise en quatre chapitres.

Le premier chapitre concerne une définition de notre thème une introduction à

l’hydraulique industrielle leurs avantages, inconvénients, le domaine d’application ainsi la composition d’un circuit hydraulique, et l’utilité de la modélisation et la simulation.

Le deuxième chapitre est une représentation de les composants utilisée à l’hydraulique et leur fonctionnement, caractéristique, dimensionnement et le domaine d’utilisation.

Le troisième chapitre est une étude de cas d’un système hydraulique à partir d’un cahier des charges donnée et on est fait le dimensionnement des composants nécessaires.

Le quatrième chapitre a été consacré à la modélisation et la simulation des circuits hydrauliques par le logiciel Matlab.

Table des matières

Chapitre 1 : ETAT DE L’ART……….………1

1.1-INTRODUCTION ... 2

1.2-DOMAINESD’APPLICATIONDEL’HYDRAULIQUE. ... 2

1.3-LESAVANTAGESDESSYSTEMESHYDRAULIQUES ... 4

1.4-LESINCONVENIENTSDESSYSTEMESHYDRAULIQUES... 4

1.5-COMPOSITION D’UN CIRCUIT HYDRAULIQUE ... 4

Chapitre 2: LES COMPOSANTS HYDRAULIQUES………..……….6

2.1- LES POMPES HYDRAULIQUES : ... 7

2.1.1- Définition :... 7

2.1.2- Symbole normalisée : ... 7

2.1.3- Domaine d’application : ... 8

2.1.4-Pompe centrifuge : ... 8

2.1.4.a- Caractéristique : ... 9

2.1.5- Pompe volumétrique : ... 10

2.1.6- Types de pompes volumétriques : ... 10

2.1.7- Le choix d’une pompe: ... 20

2.2-LES MOTEURS HYDRAULIQUES ... 22

2.2.1- Définition :... 22

2.2.2- Types des moteurs hydrauliques : ... 22

2-2-3- Symboles normalisés : ... 23

2.2.4- Domaine d’application : ... 23

2.2.5 Choix de moteur hydraulique : ... 23

2.2.6-Calcule des caractéristiques des moteurs : ... 23

2.3- LES DISTRIBUTEURS ... 24

2.3.1-Définition : ... 24

2.3.2- Les distributeurs à tiroir : ... 25

2.3.3- Principaux distributeurs et dispositif de pilotage ... 26

2.4- LES VERINS HYDRAULIQUES ... 27

2.4.1- Définition : ... 27

2.4.2- Principaux types des vérins : ... 28

2.4.3- Choix du vérin : ... 31

2.4.4- Amortissement de fin de course des vérins : ... 32

2.4.5- Dimensionnement d’un vérin hydraulique : ... 32

2.4.6- Flambage : ... 36

2.4.7- Utilisation de l’abaque : ... 38

2.5-LE LIMITEUR DE DEBIT (^ETRANGLEUR) : ... 39

2.6- LE REGULATEUR DE DEBIT ... 39

2.6.1- Régulateur de débit à 2 voies ... 40

2.6.2- Régulateur de débit à 3 voies ... 41

2.7-LES LIMITEURS DE PRESSION... 40

2.7.1- Le limiteur de pression à action direct : ... 42

2.7.2- Le limiteur de pression à action piloté : ... 42

2.8-LE REDUCTEUR DE PRESSION ... 42

2.9- LES ACCUMULATEURS : ... 42

Chapitre 3: ETUDE DU CAS……….……….……45

3.1-ENONCER DE PROBLEME :... 46

3.2-DETERMINATION DES RECEPTEURS ... 47

3.2.1- Détermination des caractéristiques du VERIN (A) : ... 47

3.2.2- Déterminations des caractéristiques VERIN B : ... 51

3.2.3- Déterminations des caractéristiques MOTEUR HYDRAULIQUE :... 52

3.3-DETERMINATION DESDEBITS ... 54

3.3.1-VERIN A ... 54

3.3.2-VERIN B ... 54

3.4-ETUDEDUSCHEMAHYDRAULIQUE ... 55

3.4.1- DIAGRAMME DES DEBITS ... 55

3.5-DETERMINATIONDESCONDUITE ... 56

3.5.1- POUR LE VERIN A ... 56

3.5.2- CONDUITE POUR LE VERIN B ... 57

3.5.3- CONDUITE POUR MOTEUR HYDRAULIQUE ... 58

3.6-DETERMINATIONDELAPOMPE :... 59

3.7- DETERMINATION DU Moteur D'entrenement DE LA POMPE ……….………….60

Chapitre 4: MODELISATION ET SIMULATION D'UN SYSTEME HYDRAULIQUE...61

4.1-LAMODELISATION………62

4.2- LA SIMULATION……….62

4.3- BUT DE LA MODELISATION ET LA SIMULATION………..62

4.4- LOGICIEL DE LA SIMULATION………..63

4.5-SIMULATIOND'UNVERINHYDRAULIQUESIMPLEEFFET………...66

4.6- SIMULATION D'UN VERIN HYDRAULIQUE DOUBLE EFFET.……….….77

CONCLUSION GENERALE………...86

LES REFERENCE……….……88

Liste des figures :

Figure 1.1 : engins de chantier……….3

Figure 1.2 : système hydraulique………3

Figure 1.3 : Chaine de transformation d’énergie……….5

Figure2.1 : fonctionnement d’une pompe………7

Figure2.2 : symboles des pompes………7

Figur2.3:domaine d’application des pompes………...8

Figure2.4: pompe centrifuge………9

Figure 2.5: caractéristique d’une pompe centrifuge………..9

Figure2.6: pompe à engrenage externe………..10

Figure 2.7: fonctionnement de pompe à engrenage externe………11

Figure 2.8: pompe à lobe………11

Figure2.9: pompe à engrenage interne………12

Figure2.10:pompe à gé rotor……….13

Figure2.11:fonctionnement de pompe à gé rotor………13

Figure2.12: pompe à vis……….14

Figure2.13:pompe à palette………15

Figure2.14:fonctionnement de pompe à palette……….15

Figure2.15:pompe à palette à cylindrée variable………16

Figure2.16:pompe à piston……….17

Figure2.17:phase refoulement d’un piston………..17

Figure2.18:refoulement pompe à 2 et 3 pistons………..18

Figure2.19:pompe à pistons radiaux………18

Figure2.20:pompe à pistons axiaux………..19

Figure2.21 : fonctionnement d’un moteur hydraulique………22

Figure2.22:symbole des moteurs hydrauliques……….22

Figure2.23:Distributeurs 4/3 (nombre orifices/nombre positions)……….24

Figure2.24:symbole de distributeur 4/3 à centre fermé……….25

Figure2.25:symbole de distributeur 4/3 à centre ouvert………25

Figure2.26:symbole de distributeur 4/3 à centre en Y……….25

Figure2.27:symbole de distributeur 4/3 à centre tandem………..25

Figure2.28:principe de fonctionnement de distributeur 4/3………..……….26

Figure2.29:coupe réel d’un vérin hydraulique………..27

Figure2.30:vérin simple effet tige rentrée au repos………..28

Figure2.31:vérin simple effet tige sortie au repos………..28

Figure2.32:vérin double effet à effort poussant………..29

Figure2.33:vérin double effet à effort tirant………..29

Figure2.34:vérin à double tige……….29

Figure2.35:symbole d’un vérin rotatif……….30

Figure2.36:vérin à palette………30

Figure2.37:vérin a pignon crémaillère………30

Figure2.38:amortissement de fin de course des vérins………31

Figure2.39:vérin simple effet effort poussant………32

Figure2.40: vérin double effet sortie tige………33

Figure2.41:vérin double effet rentrée tige………34

Figure2.42:le flambage……….35

Figure2.43:corps de vérin encastré, l’autre extrémité libre……….36

Figure2.44:vérin a deux extrémités articulées restant sur un même axe………36

Figure2.45:vérin a une extrémité encastrée, l’autre articulée restant sur un même axe…36 Figure 2.46 : vérin a deux extrémités encastrées, restant sur le même axe………36

Figure2.47:choix du mode de fixation……….38

Figure2.48:abaque de flambage……….38

Figure2.49: Etrangleur bidirectionnel………39

Figure2.50:étrangleur unidirectionnel……….39

Figure2.51:symbole d’un régulateur de débit à 2 voies………..39

Figure2.52:régulateur de débit à 2 voies………..40

Figure2.53:symbole d’un régulateur de débit à 3 voies……….40

Figure2.54:limiteur de pression à action direct………..41

Figure2.55:limiteur de pression à action piloté………41

Figure2.56:réducteur de pression à action direct………42

Figure2.57: accumulateur……….43

Figure3.1:catalogue de choix le diamètre d’alésage et de tige de vérin……….47

Figure3.2:Loguer libre maximale en fonction des forces exercées pour différents diamètres des tiges………49

Figure3.3: Caractéristique détaillé d’un moteur à piston axiaux………52

Figure3.4 : diagramme des débits………55

Figure3.5: courbe couple en fonction de pression pour pompe………..58

Figure3.6:Courbe débit en fonction de vitesse de rotation………59

Figure3.7:courbe de rendement volumétrique de la pompe………59

Figure4.1:triptyque cahier de charge/système réel/modèle………63

Figure4.2:page Simulink………64

Figure4.3:page simscape………....65

Figure4.4:modèle d’un vérin simple effet……….66

Figure4.5:schéma de l’actionneur hydraulique………66

Figure4.6:le modèle d’un vérin simple effet à simscape………68

Figure4.7:fiche technique de la vanne à 2 positions………69

Figure4.8:l’ouverture de la vanne………69

Figure4.9 : vitesse et position de la tige………70

Figure4.10: pression, débit et position sortie tige………..71

Figure4.11:La pression, le débit et position lorsque la tige va rétracter………72

Figure4.12:position et vitesse de la sotie tige………..73

Figure4.13:l’ouverture de la vanne à 2 positions………..73

Figure4.14:vitesse et déplacement (sortie tige)………74

Figure4.15:La pression, le débit et la position lorsque la tige va sortir………75

Figure4.16:La pression, débit et la position lorsque la tige va rétracter……….76

Figure4.17:modèle d’un vérin double effet………...77

Figure4.18:modèle d’un vérin double effet à simscape………..78

Figure4.19 : la vitesse et la position de la tige………79

Figure4.20 : La pression à l’orifice A du vérin………....80

Figure4.21:La pression à l’orifice B du vérin………81

Figure4.22 : La pression de la pompe………..82

Figure4.23:le débit de la pompe……….83

Figure4.24: vitesse et position de la tige………..84

Figure4.25: débit de la pompe……….85

Liste des tableaux :

Tableau 2.1:Principaux distributeurs et dispositif de pilotage ... 26

Tableau 3.1:Mode de fixation des vérins ... 48

Tableau 3.2:diamètre des tubes et pression de service ... 57

Tableau 4.1:les composants utilisés à la simulation (vérin simple effet) ... 68

Tableau 4.2:composants utilisés à la simulation (vérin double effet) ... 79

1

Chapitre 1 : Etat de l’art 1.1- Introduction

1.2- Domaine d’application de l’hydraulique

1.3- Les avantages des systèmes hydrauliques

1.4- Les inconvénients des systèmes hydrauliques

1.5- Composition d’un circuit hydraulique

2

1.1- I

NTRODUCTION

L’hydraulique est un moyen de transmission de puissance, comme la mécanique et l’électricité. Avec l’évolution de l’informatique et l’électronique l’hydraulique a vu son utilisation s’étendre dans tous les domaines de l ‘industrie avec l’hydraulique

proportionnelle.

L’ENERGIE HYDRAULIQUE utilisée peut se présenter sous trois formes d’énergie:

 L’énergie potentielle (par gravité), exemple : un château d’eau.

 L’énergie cinétique (par vitesse), exemple : une turbine hydroélectrique.

 L’énergie par pression.

Dans notre travail nous nous intéressons à cette forme d’énergie qui est utilisée dans les systèmes hydrauliques industriels et mobiles.

1.2 DOMAINES D’APPLICATION DE L’HYDRAULIQUE.

Suivant aux aspects qui caractérisent l’hydraulique industrielle on l’utilise dans plusieurs domaines [1] :

 Machine-outil : presses à découper, presses à emboutir, presses à injecter, bridage de pièces, commande d’avance et de transmission de mouvements, ...

 Engins de chantiers des travaux publics : pelleteuse, niveleuse, bulldozer, chargeuse,...

 Machines agricoles : benne basculante, tracteur, moissonneuse-batteuse,...

 Manutention : chariot élévateur, monte-charge, ...

 Outillage pour la préparation (transport et coulage de béton):

 Les camions toupies

 Les pompes à béton

 Les bétonnières

 Les avions : l’hydraulique fait partie des fonctions vitales dans un avion, de nombreux systèmes sont contrôlés par hydrauliques, principalement :

 la sortie et la rentrée des trains d’atterrissage

 le contrôle des roues avant pour diriger l’avion au sol.

 les gouvernes (direction / profondeur / ailerons).

 les freins.

 les inverseurs de poussée.

3 Figure 1.1 : engins de chantier

Figure 1.2 : système hydraulique

4

1.3 LES AVANTAGES DES SYSTEMES HYDRAULIQUES

Les systèmes hydrauliques offrent de nombreux avantages et permettent en particulier [2]:

 La transmission de forces et de couples élevés ;

 Une grande souplesse d’utilisation ;

 Une très bonne régulation de la vitesse des actionneurs, du fait de l’incompressibilité du fluide ;

 La possibilité de démarrer les installations en charge ;

 Une grande durée de vie des composants, du fait de la présence de l’huile.

 rapport poids / puissance très faible (d'où utilisation sur engins mobiles)

 grande souplesse en contrôle - régulation, donc plages d'utilisation élevées

 facilité de réalisation de certaines fonctions de commande

 fiabilité / durée de vie importantes

1.4- LES INCONVENIENTS DES SYSTEMES HYDRAULIQUES

Les systèmes hydrauliques engendrent aussi des inconvénients :

 Risques d’accident dus à la présence de pressions élevées (50 à 700 bars);

 Fuites entraînant une diminution du rendement ;

 Pertes de charge dues à la circulation du fluide dans les tuyauteries ;

 Risques d’incendie, l’huile est particulièrement inflammable ;

 Technologie coûteuse investissement parfois élevé (composants chers, maintenance préventive régulière).

 Pollution

 Technologie nécessitant une maintenance minutieuse de ses composants (protection, filtration, surveillance ...).

 rendement pas élevé

1.5- C

OMPOSITION D

’

UN CIRCUIT HYDRAULIQUE

Généralement un circuit hydraulique est composé de :

 Une source d’énergie qu’on appelle une centrale hydraulique ou unité hydraulique cette dernière est généralement composée de :

o Un réservoir o Une pompe

o Un moteur d’entrainement de la pompe

 Des composants de distribution et de liaison o Distributeurs

o Flexibles o raccords

 Des appareils de régulations et de contrôle o Appareils de contrôle de pression

5

 Limiteurs de pression

 Réducteurs de pression o Appareils de régulations de débits

 Des récepteurs o Vérins o Moteurs

Une transmission de puissance consiste à véhiculer de l'énergie d'une source primaire à un récepteur, en changeant éventuellement sa "forme" (électrique, mécanique, hydraulique...) et ses caractéristiques (couple, vitesse, intensité...).

Dans les transmissions hydrostatiques, l'énergie primaire est mécanique (produite par un moteur électrique, thermique ...) et l'énergie fournie au récepteur est également mécanique

Cette énergie est transportée sous la forme débit x pression, ce qui explique la grande facilité de contrôle et de régulation que l'on a dans ces transmissions.

Figure 1.3 : Chaine de transformation d’énergie Conclusion :

Dans ce chapitre nous avons donné un aperçu sur l’hydraulique industrielle, son domaine d’utilisation et son importance dans la l’industrie contemporaine avec l’utilisation de l’hydraulique proportionnelle qui nécessite une précision dans ses applications . Puissance

primaire

Pompe hydraulique

Préactionneurs et contrôle/régulation

Moteur ou

vérin Récepteur

6

Chapitre 2 : Les composants hydrauliques 2.1- pompes hydrauliques

2.2- moteurs hydrauliques 2.3- distributeurs

2.4- vérins hydrauliques

2.5- limiteurs de débit

2.6- régulateurs de débit

2.7- limiteurs de pression

2.8- régulateurs de pression

2.9- accumulateurs

7

Introduction :

Dans ce chapitre on s’intéresse aux différents types de composants. Le principe de fonctionnement, symbole et dimensionnement des différents éléments vont être traités

2.1-

L

ES POMPES HYDRAULIQUES

:

2.1.1- Définition :

La pompe est un composant permet de transformer une énergie mécanique fournie par un moteur électrique ou thermique en énergie hydraulique [3].

Figure2.1 : fonctionnement d’une pompe La pompe hydraulique est un générateur de débit.

Il existe deux types des pompes hydrauliques :

 les pompes centrifuges.

 les pompes volumétriques.

Nous avons les pompes à cylindrées variables ou fixes à un ou deux sens de rotation.

2.1.2- Symbole normalisée :

Figure2.2 : symboles des pompes

2.1.3- Domaine d’application :

D’après la figure2.3 nous pouvons constater que les pompes centrifuges sont utiliséesdans les situations ou un grand débit et une petite pression sont exigés donc sont généralement

8 utilisées dans le transport du liquide d’un point à un autre, par contre les pompes

volumétriques sont demandées où un petit débit et une grande pression sont exigés, donc on peut les utiliser dans les circuits de transmission de puissance [4].

Figur2.3:domaine d’application des pompes

2.1.4-Pompe centrifuge :

9 La pompe centrifuge est constituée d’un rotor qui est appelé aussi roue d’action qui est une roue qui a une configuration sur laquelle des aubes inclinée vers l’arrière par rapport au sens de rotation. Le fluide est aspiré par le distributeur vers l’entrée du rotor qui transfert l’énergie cinétique au fluide et le projette radialement à l’extérieur à l’aide de la force centrifuge qui va ramener à la section de sortie à travers un collecteur son énergie cinétique se transforme en énergie de pression.

La constitution d’une pompe centrifuge est décrite sur la figure (2.4)

Figure2.4:pompe centrifuge

2.1.4. a- Caractéristique :

Figure 2.5:caractéristique d’une pompe centrifuge

Chaque pompe centrifuge généralement est caractérisée par ses caractéristiques

« Courbes » individuelles.

10 Dans cette figure la hauteur est fonction du débit, nous pouvons remarquer que plus que le débit augmente on a une hauteur manométrique diminue et cela est dû à la perte de charge à l’intérieur de la pompe.

Donc on peut dire que le débit de la pompe centrifuge dépend de la pression. Si la pression augmente on peut avoir une diminution de débit jusqu’à un débit nul, donc la pompe va tourner le fluide sans le refouler cette propriété permet de protéger la pompe contre la surpression [5].

2.1.5- Pompe volumétrique :

-Dans ce type des pompes on a une aspiration isolée du refoulement.

-L’aspiration ce fait par l’augmentation de volume qui provoque une dépression côté de l’orifice d’aspiration.

-Le refoulement ce fait par la réduction de volume coté refoulement donc une surpression.

-Le volume d’huile refouler par tour est appelé la cylindrée qui peut être calculée.

- La cylindrée peut être constante ou variable.

-Le débit fourni par la pompe ne dépend pas de la pression donc on peut avoir un débit constant dans une pression variable qui peut endommager la pompe si la pression atteint une certaine valeur, donc il est nécessaire d’installer un composant de protection contre la surpression.

2.1.6- Types de pompes volumétriques :

Les pompes volumétriques sont de plusieurs types de différentes caractéristiques tellesque [6] :

-des pompes à engrenage.

-des pompes à palette.

-des pompes à pistons.

a- Les pompes à engrenages :

a.1- Pompe à engrenage externe :

11 Figure2.6:pompe à engrenage externe

1- entrée d’huile, 2- engrenages, 3- sortie d’huile, 4- interstices des dents utilisé comme chambre de refoulement, 5- boîtier.

Fonctionnement :

Pompe à engrenage externe à deux pignon à denture externe l’une est menant entrainé par un moteur et l’autre et menée. Les deux roues tournent en sens inverse transmission de mouvement par engrenage. On a une augmentation du volume dû au désengrènement des dents qui crée l’aspiration, l’huile rente et remplir les cavités des dents et se partage en deux à travers les pignons qui tourne en sens extérieur donc va emprisonner l’huile entre les dents du pignon et le boitier à fin de les dents s’engrènent créent une diminution de

volume, l’huile est évacue vers l’orifice de refoulement.

Figure 2.7:fonctionnement de pompe à engrenage externe Caractéristique :

Cylindrée : 250 cm³/tr Pression : 200bar

Vitesse de rotation : de 800 à 3500 tr/min Rendement : de 0,7 à 0,8

a.2- Pompe à lobe :

12 Figure 2.8:pompe à lobe

Fonctionnement :

Le même principe de la pompe à engrenage externe, cette pompe à deux rotors à lobe tournent en direction oppose l’un des deux est entrainé par un moteur.

a.3- Pompe à engrenage interne à croissant :

Figure2.9:pompe à engrenage interne

1-pignon menant 2- pignon menée (couronne) 3-séparateur fixe (croissant) Fonctionnement :

13 Comporte un pignon à denture interne menée qui à l’intérieur un pignon plus petit à

engrenage externe menant entrainé par l’arbre du moteur qui est excentrique par rapport à l’autre pignon.

Les deux pignons ont le même sens de rotation le désengrènement des dents crée une augmentation de volume pour cela on a une aspiration de fluide.

Puisque on a un pignon trop petit que l’autre et excentrique cela va créer un vide sous forme d’un croissant pour cela on a une pièce mécanique à la forme d’un croissant entre les deux pignons qui va séparer l’entrée à la sortie et nous permet d’ emprisonner l’huile entre le pignon à denture intérieur et la pièce de même façon entre le pignon à denture externe et la pièce, après cette étape les engrenages entre encore en contact ce qui provoque une réduction de volume et évacuation d’huile vers l’orifice de refoulement.

Caractéristique :

Cylindrée : 250 cm³/tour maxi Pression de service : 250 bars maxi Vitesse de rotation : de 300 à 3000 tr/min Rendement : 0,9

a.4- Pompe à engrenage interne à gé rotor :

Figure2.10:pompe à gé rotor

1-carter 2-pignon à denture intérieur 3- pignon à denture extérieur

Fonctionnement :

C’est une pompe à engrenage interne sans le croissant. Elle a un pignon à denture externe qui est le rotor (menant) tourne autour d’un axe excentré ces dents en forme cames entrainé par un moteur et un pignon à denture interne qui est menée, les deux pignons tournent au même sens.

14 Le rotor à une dent moins que l’autre pignon pour cela on peut avoir une augmentation de volume lors de désengrènement qui provoque l’aspiration et le refoulement à

l’engrènement des dents.

Figure2.11:fonctionnement de pompe à gé rotor

a.5- Pompe à vis :

Figure2.12:pompe à vis

1-vis centrale menant 2-vis latérale menée 3-chemise

Fonctionnement :

La pompe comporte deux ou trois vis sans fin tourne en sens inverse l’un est menant et les autres sont menées (transmission de mouvement par engrenage) ce sont en contact direct dans un carter.

A l’aspiration le volume entre les engrenages augmente et crée une dépression, l’huile rentre entre les filets et va se transporter.

15 Au refoulement le volume va diminuer et crée une surpression.

Caractéristique : Pression max : 200 bar Cylindrée 250 cm³/tour

Vitesse de rotation de 300 à 3500 tr/min Rendement : 0,9

b- Pompe à palette :

Figure2.13:pompe à palette

Fonctionnement :

On a un rotor qui tourne à l’intérieur d’un stator par un moteur, le rotor est excentrique par rapport au stator, le rotor à des encoches qui porte des palettes restent en contact avec le stator maintenu par un ressort (ou libre) et une force centrifuge crée par la rotation.

Grace à l’excentré les palettes s’étendant et se rétractent donc ses longueurs sont variables ce qui nous permet d’augmenter le volume créent une aspiration et une réduction de volume créent un refoulement.

16 Figure2.14:fonctionnement de pompe à palette

b.1- Pompe à palette à cylindrée variable :

Figure2.15:pompe à palette à cylindrée variable

Fonctionnement :

C’est une pompe à un compensateur constitué d’un étage piloté à tarage réglable, le débit de la pompe est varié en fonction des besoins de circuit.

La variation de cylindrée faite grâce à la variation de l’excentrée.

La pression est inférieure au tarage : le stator reste en excentré cylindrée max.

17 La pression atteint la valeur de tarage : le stator aller vers le centre provoquant une

diminution de débit.

La pression maintient à la valeur de tarage : le stator est au centre donc un débit nul.

Alors c’est une pompe autorégulatrice.

Caractéristique :

Cylindrée : 100 cm³/tour maxi Pression de service : 160 bars maxi Rendement : de 0,8 à 0,9

c- Pompe à piston :

Figure2.16:pompe à piston

Principe de fonctionnement :

C’est une pompe alternative qui va avoir par le déplacement d’un piston dans un cylindre une phase d’aspiration lorsque le piston recule crée une augmentation de volume donc une dépression qui va agir à l’ouverture de clapet d’admission et la fermeture de clapet de refoulement, lorsque le piston avance va créer une diminution de volume donc surpression qui va agir sur la fermeture de clapet d’admission et ouvrir le clapet de refoulement.

Exemple d’un piston :

18 Figure2.17:phase refoulement d’un piston

Pour régler notre sortie et avoir un débit maintenu on utilise plusieurs pistons déphasés qui ne travaillent pas au même temps.

Figure2.18:refoulement pompe à 2 et 3 pistons On a différent types de pompe à piston :

c.1- Pompe à pistons radiaux :

19 Figure2.19:pompe à pistons radiaux

1-carter 2- éléments de pompage 3-alésage 4-piston 5-excentrique 6-ressort 7- clapet d’alimentation 8- clapet de refoulement 9-croisillon 10-les sorties

Fonctionnement :

Dans ce type des pompe on a des pistons qui sont déposé radialement à l’axe sont maintiennent sur l’arbre excentrique par des ressorts.

L’arbre excentrique assure le mouvement alternatif des pistons et gère la course des pistons, donc gère le débit.

Caractéristique :

Cylindrée : 1,7-34,3 cm^3/tr Pression : 500 bar

c.2- Pompe à piston axiaux : (à plateau incliné)

Figure2.20:pompe à pistons axiaux

1-arbre 2-plateauinclinable 3- lebloc cylindre 4-piston 5-tete de distribution Fonctionnement :

Le piston parallèle à l’arbre qui est en rotation entrainé par un moteur. L’inclinaison de plateau provoque le mouvement alternatif des pistons.

L’inclinaison du plateau est variable donc la cylindrée est variable, plus on augmente l’angle d’inclinaison la course des pistons augmente qui résulte l’augmentation de cylindrée de la pompe et vice versa.

Le débit est proportionnel à la vitesse d’entrainement et l’inclinaison de plateau.

Caractéristique :

20 Cylindrée : 500 cm3/tour maxi

Pression de service : 350 bars maxi Rendement : 0,9

2.1.7-Le choix d’une pompe:

Une pompe se caractérise par :

 son débit

 sa cylindrée

 son rendement

 Son sens de rotation

 Sa vitesse de rotation

 niveau de pression nominal

 prix

Débit :

C’est le volume d’huile que la pompe peut fournir pendant l’unité de temps pour une vitesse de rotation établie.

Q : débit, en litres /minute (l/min)

𝑸 =𝐯

𝐭… … … . (𝟐. 𝟏) Cylindrée :

Elle correspond au volume d’huile théorique débitée par tour en cm3 ou en litre. Donc le Débit Q correspond à la cylindrée par la vitesse de rotation.

𝑸 =𝐜𝐲𝐥

𝐍 => 𝐜𝐲𝐥 = 𝐐

𝐍… … … . . (𝟐. 𝟐)

Avec : Q : débit, en litres /minute (l/min) ; cyl : Cylindrée, en litres (l/tr) ou en cm3/tr ;

N: vitesse de rotation, en tours /minute (tr/min).

- La puissance hydraulique à la sortie d’une pompe, traitant le débit volumique Q est :

P

^h = ∆P * Q ………. (2.3) Avec :Q : débit, en m3/s

∆P = Ps - Pe: La différence de pression entre

21 L’entrée et la sortie de la pompe et Pe et Ps en Pascal (Pa).

- La puissance donnée à la pompe (puissance absorbée) par le moteur dont l’axe tourne à la vitesse ω et transmet un couple C, s’écrit :

Pa = C * ω………. (2.4)

C : moment du couple appliqué à l’arbre d’entraînement de la pompe (N.m), ω : La vitesse angulaire de l’arbre d’entraînement de la pompe (rad/s), Pa : La puissance absorbée par la pompe (W).

Pour affiner notre connaissance d’une pompe volumétrique, on peut définir le rendement volumétrique : rapport du débit réel au débit théorique, (qui permettra de connaître les Fuites)

𝝆_𝒗= 𝐐

𝐐𝐭𝐡… . . . . … . . . . (𝟐. 𝟓) 𝑸𝒕𝒉 =𝐜𝐲𝐥

𝐍 … … … . . (𝟐. 𝟔)

Q th: C’est le débit théorique N : C’est la vitesse de rotation

Le rendement mécanique : rapport de la pression théorique à la pression réel 𝒏 𝒎 = 𝐏

𝐏 𝐭𝐡… … … . . (𝟐. 𝟕)

Le produit de ces deux rendements est évidemment le rendement global : Le rendement global d’une pompe :

𝒏 𝒈 =𝐏𝐡

𝐏𝐚… … … . . (𝟐. 𝟖) 𝒏𝒈 = 𝐧𝐯 ∗ 𝐧𝐦 … … … . . (𝟐. 𝟗)

22

2.2- L

ES MOTEURS HYDRAULIQUES

2.2.1- Définition :

Les moteurs hydrauliques sont des actionneurs qui nous donnent un mouvement rotatif à travers la transformation d’énergie hydraulique à une énergie mécanique.

figure2.21 : fonctionnement d’un moteur hydraulique

Les moteurs hydrauliques ont un orifice d’admission qui laisse passer un débit d’huile fourni par la pompe caractérisant la vitesse de rotation sous une pression dû à la charge qui caractérise le couple. Un orifice de refoulement évacue l’huile en dépression.

2.2.2- Types des moteurs hydrauliques :

Les différents types des moteurs hydrauliques sont : -Les moteurs à engrenages.

-les moteurs à palettes.

-les moteurs à pistons.

a- Fonctionnement :

Le principe de fonctionnement de les moteurs hydrauliques est le même que les pompes volumétrique.

23

2-2-3- Symboles normalisés :

Figure2.22:symbole des moteurs hydrauliques

2.2.4- Domaine d’application :

Les moteurs hydrauliques sont destinés pour entrainer une charge accouplée sur son arbre sous un mouvement rotatif ce qui représente un couple résistant, tel que :

- les convoyeurs.

- les tapis roulent.

- les machines agricoles.

- tondeuses à gazon…….

2.2.5Choix de moteur hydraulique :

Pour dimensionner un moteur hydraulique il faut déterminer les caractéristiques suivantes qui dépendent de cahier de charge :

-Le couple.

- la cylindrée.

-la puissance.

- vitesse de rotation.

- sens de rotation (horaire, anti horaire, les deux sens).

- le rendement.

2.2.6-

Calcule des caractéristiques des moteurs :

Le couple :

Le couple du moteur hydraulique :

𝑪 = 𝐂𝐭𝐡 ∗ 𝐧 … … … . . (𝟐. 𝟏𝟎) 𝑪𝒕𝒉 =𝐂𝐲𝐥 ∗ ∆𝐏

𝟔𝟐𝟖 … … … . . (𝟐. 𝟏𝟏) C : le couple (daN/m)

Cth: le couple théorique (daN/m) n: le Rendement

24 Cyl:la cylindrée (cm³/tr)

∆P :déférence de pression (bar) La vitesse :

La vitesse de rotation du moteur : 𝑸 =𝐍 ∗ 𝐂𝐲𝐥

𝟏𝟎𝟎𝟎 => 𝑵 =𝐐 ∗ 𝟏𝟎𝟎𝟎

𝐂𝐲𝐥 … … … . . (𝟐. 𝟏𝟐) N : la vitesse de rotation (tr/min)

Q : le débit (l/min) Cyl:la cylindrée (cm³/tr) La puissance absorbée :

La puissance hydraulique nécessaire : 𝑷 = ∆𝐏 ∗ 𝐐

𝟔𝟎𝟎 … … … . . (𝟐. 𝟏𝟑) P : puissance (kw).

∆P :déférence de pression (bar) Q : le débit (l/min)

2.3-

L

ES DISTRIBUTEURS

2.3.1-Définition :

Les distributeurs TOR (tout ou rien) sont des prés actionneurs qui permettent de diriger le débit d’huile dans le circuit pour commander l’actionneur selon un type de commande [7].

Les distributeurs sont caractérisés principalement par :

Le nombre d’orifices (nombre des conduites et le sens d’écoulement on le trouve par des lettres majuscules)

Le nombre de positions (nombre des casses qui exprime les différentes orientations) Le type de commande (électrique mécanique….)

A, B, C, D : orifices de travail P : conduite d’arrive pression T : conduite de retour au réservoir X : conduite de pilotage

Y : conduite de drainage

25 Figure2.23:Distributeurs 4/3 (nombre orifices/nombre positions)

2.3.2- Les distributeurs à tiroir :

Ce sont composé à l’intérieur d’un tiroir (pièce coulissante) qu’il nous permet de commander les différentes positions du distributeur par la dirige de débit, à l’aide de déplacement du tiroir selon un single de commande [8].

On a plusieurs types Des distributeurs 4/3(orifices/positions) à tiroir à position parallèle et position croisés à cases centrales différentes :

a- Centre fermer : à la position centrale l’huile se cumule provoque une augmentation de pression qui est évacuer par le limiteur de pression, on peut l’utiliser lorsque on veut alimenter un autre composant dans le système.

Figure2.24:symbole de distributeur 4/3 à centre fermé

b- Centre ouvert : à la position centrale toutes les chambres de système sont ouvert qui nous permet un libre retour de débit vers le réservoir.

Figure2.25:symbole de distributeur 4/3 à centre ouvert c- Centre en Y : à la position centrale P (pression) est fermer ce qui entrainé une

augmentation de pression le débit de la pompe évacuer par le limiteur de pression, A, B ouvert vers T ce qui nous permet décomprimer les deux chambres vers le réservoir.

Figure2.26:symbole de distributeur 4/3 à centre en Y

d- Centre tandem : à la position centrale le centre ouvert P vers T donc tout le débit de la pompe évacuer au réservoir, donc on n’aura pas un risque de surpression.

26 Figure2.27:symbole de distributeur 4/3 à centre tandem

2.3.3-Principaux distributeurs et dispositif de pilotage

[9] :

Tableau 1.2:Principaux distributeurs et dispositif de pilotage

a- Exemple de fonctionnement de distributeur 4/3 à centre tandem :

27 Figure2.28:principe de fonctionnement de distributeur 4/3

Cet exemple montre le fonctionnement d’un distributeur 4/3 à centre tandem à pilotage avec levier : donc à la position centrale on a un retour de débit de la pompe vers le réservoir Une position parallèle : qui permet de sortir le piston de vérin par un fluide sous pression (rouge) dû à la force exercée et l’évacuation d’huile en dépression (bleu).

Une position croisée: nous permet faire rentrer le piston de vérin

2.4-

L

ES VERINS HYDRAULIQUES

2.4.1 - Définition :

Le vérin hydraulique est un actionneur qui fait une transformation d’une énergie hydraulique en énergie mécanique selon un mouvement de translation.

Le vérin est actionneur précise à réglage simple à l’aide d’incompressibilité de fluide.

Le vérin hydraulique a une vitesse bien déterminé qui est proportionnel au débit fourni par la pompe, donc le vérin est destinée pour déplacer une charge par un piston entrainant une tige cette charge représente une force exercée qui est proportionnel à une pression

nécessaire qu’il faut appliquer sur notre vérin[10].

Coupe réelle :

28 Figure2.29:coupe réel d’un vérin hydraulique

2.4.2-

Principaux types des vérins

:

1-Les vérins linéaires : tels

a- Vérin hydraulique simple effet.

b- Vérin hydraulique double effet.

c- Vérin hydraulique double tige.

2- Les vérins rotatifs :

a- Vérin hydraulique à palette.

b- Vérin hydraulique à crémaillère.

a.1- le vérin simple effet :

Le vérin simple effet à un seul orifice d’alimentation avec un ressort de rappel peut développer un effort que dans un seul sens.

a.2-un vérin simple effet, tige rentrée au repos :

Figure2.30:vérin simple effet tige rentrée au repos

A un travail poussant : qui va pousser une charge, la pression exercée sur le piston doit être suffisante pour pousser la charge et comprime le ressort

29 Sortie tige : l’huile sous pression entre à travers l’orifice pour faire pousser la charge et le ressort

Rentrée tige : la tige va rentrer au Corps du vérin par un ressort de rappel, l’huile qui été à l’intérieur du vérin va donc évacuer à travers l’orifice.

a.3- un vérin simple effet, tige sortie au repos :

Figure2.31:vérin simple effet tige sortie au repos

A un travail tirant : va tirer une charge, la pression appliquer sur la surface annulaire doit être suffisante pour tirer la charge et comprime le ressort.

Sortie tige : la tige va sortir à l’aide d’un ressort de rappel, l’huile qui est à l’intérieur du vérin s’évacue à travers l’orifice.

Rentrée tige : l’huile sous pression entre à travers l’orifice pour faire tire la charge et le ressort.

Domaines d’application :

Travaux simples (serrage, éjection, levage…) b- vérin double effet :

Le vérin double effet à deux orifices L’ensemble tige piston peut se déplacer dans les deux sens il peut pousser et tirer une charge.

b.1-Effort poussant : pour faire pousser la charge il faut que la pression exercée sur le piston être suffisante pour déplacer la charge.

Figure2.32:vérin double effet à effort poussant

L’huile sous pression rentre à travers l’orifice (en rouge) figure qui va pousser notre charge et l’huile qui est dans l’autre côté du piston (bleu) va s’évacuer en dépression par l’autre orifice.

30 b.2-Effort tirant : pour faire tirer une charge il faut appliquer une pression sur la surface annulaire (Sa).

Figure2.33:vérin double effet à effort tirant

L’huile sous pression rentre à travers l’orifice (en rouge) figure qui va tirer notre charge et l’huile qui est dans l’autre côté du piston (bleu) va s’évacuer en dépression par l’autre orifice.

c- Vérin à double tige :

Figure2.34:vérin à double tige

Ce type de vérin nous permet d’obtenir une vitesse égale dans les deux sens et des forces égales. On peut donc tirer ou pousser une charge dans ces deux sens.

Domaine d’application :

Grand nombre d’applications industriels.

3- Choix de vérin :

On prend en considération ces paramètres pour le choix d’un vérin linéaire :

 La pression

 Le diamètre de tige

 Le diamètre de piston

 La course 2- les vérins rotatifs :

31 Figure2.35:symbole d’un vérin rotatif

2. a-vérin à palette :

Figure2.36:vérin à palette

Dans ce type des vérins la pression d’huile agit sur une palette qui engendre un mouvement rotatif.

Le couple est proportionnel au nombre des palettes.

L’angle de rotation est toujours inférieur à 360 ֯.

2. b-vérin a pignon crémaillère :

Figure2.37:vérin a pignon crémaillère

Dans ce type des vérins on a un fluide sous pression appliquée sur le piston qui entraine une tige cette tige est représentée par une crémaillère. La crémaillère déplace de façon

rectiligne qui est entrainé un pignon transformant ce déplacement en mouvement rotatif.

Leur course est réglable et peut atteindre 360 ֯.

Le couple de sortie de vérin est proportionnel à la pression appliquée.

2.4.3- Choix du vérin :

On prend en considération ces paramètres pour le choix d’un vérin rotatif :

 La pression de service

 Le Couple

 L’Angle de rotation

 La Cylindrée par degré Domaine d’application :

On peut l’utiliser dans plusieurs domaines :

32

 Ouverture d’un moule

 Fermeture d’un four

 Cintrage d’un tube

 Basculement d’un container

2.4.4-

Amortissement de fin de course des vérins :

- les vérins aux vitesses ou cadences élevées et sous fortes Charges peuvent provoquer des problèmes (endommager) lors de son arrêt brutal à la fin de course pour cela il est conseillé d’utiliser des vérins avec amortisseur de fin de course.

L’amortisseur est un ralentisseur progressif. Dès que le tampon entre dans son alésage, le fluide à l’échappement est obligé de passer par l’orifice B plus petit, au lieu de l’orificeA.la réduction du débit provoque une surpression créant l’amortissement.

Figure2.38:amortissement de fin de course des vérins

2.4.5- Dimensionnement d’un vérin hydraulique :

1- Vérin simple effet

: effort poussant

Figure2.39:vérin simple effet effort poussant

a-Sortie tige :

Déterminer la pression nécessaire pour pousser une charge :

𝐹 = 𝑠 ∗ 𝑝 − 𝑓 => 𝑝 = F + f

S … … … (2.14)

33 𝐒 =𝛑 ∗ 𝐃²

𝟒 … … … . … … … . . (𝟐. 𝟏𝟓)

F: la force exercée (N)

f : force du ressort de rappel (N) S : surface du piston (m²) P : pression de service (Pa) D : diamètre de piston (m) Calcul la vitesse de sortie tige :

𝑸 = 𝒗 ∗ 𝑺 => 𝐯 = 𝐐

𝐒… … … . . (𝟐. 𝟏𝟔)

Q : le débit (m³/s)

S : surface du piston (m²) V : vitesse de sortie (m/s) b-Rentrée tige :

Se fait par un ressort de rappel qui détermine la vitesse de rentré. Donc on peut avoir une différence entre les deux vitesses.

2- Vérin double effet :

Effort exercée dans les deux sens :

a-Sortie tige :

34 Figure2.40:vérin double effet sortie tige

La pression nécessaire :

𝑭 = 𝒑 ∗ 𝑺 => 𝐩 =𝐅

𝐒… … … . (𝟐. 𝟏𝟕) 𝐒 =𝛑 ∗ 𝐃²

𝟒 … … … . … … … . . (𝟐. 𝟏𝟖) F: la force exercée (N)

S : surface du piston (m²) p : pression de service (Pa) D : diamètre de piston (m)

b-Rentrée tige :

35 Figure2.41:vérin double effet rentrée tige

La pression nécessaire :

𝑭 = 𝒑 ∗ 𝑺′ => 𝐩 = 𝐅

𝐒′… … … . … … … . . (𝟐. 𝟏𝟗) 𝐒^′ = 𝛑

𝟒∗ (𝑫^𝟐− 𝒅^𝟐) … … … . … … … . . (𝟐. 𝟐𝟎) F: la force exercée (N)

P : pression de service (Pa) D : diamètre de piston (m) d : diamètre de tige (m) S’ : surface annulaire (m²)

*Pour un vérin réel :

𝑭 = 𝑷 ∗ 𝑺 ∗ 𝒏 … … … . (𝟐. 𝟐𝟏) 𝒏 : rendement du vérin

*La vitesse de déplacement : Sortie tige :

36 𝑸 = 𝒗 ∗ 𝑺 => 𝐯 =𝐐

𝐒 … … … . … … … . . (𝟐. 𝟐𝟐) Q : le débit (m³/s)

S : surface du piston (m²) V : vitesse de sortie (m/s) Rentrée tige :

𝑭 = 𝒗 ∗ 𝑺′ => 𝐯 = 𝐐

𝐒′… … … . … … … . . (𝟐. 𝟐𝟑) 𝐒^′ = 𝛑

𝟒∗ (𝑫^𝟐− 𝒅^𝟐) … … … . … … … . . (𝟐. 𝟐𝟒) F: la force exercée (N)

P : pression de service (Pa) D : diamètre de piston (m) d : diamètre de tige (m)

2.4.6- Flambage :

Le flambage (ou flambement) est un phénomène de rupture brutal qui survient lorsqu’une poutre élancée est soumise à de la compression. Les tiges de vérins se déterminent par la formule d’Euler. Pour les différents cas de montage, on définit la longueur libre d’Euler L0 (dans tous les cas, la longueur L va du point d’attache du corps de vérin au point d’attache de la tige) [11].

Figure2.42:le flambage Le flambage est liée principalement par :

 diamètre de la tige.

37

 force exercée.

 la course de piston.

 le mode de fixation du vérin.

2-4-6-a- Application Euler :

On applique la formule d’Euler pour déterminer la longueur maximum de la tige sans risque de flambage [12] :

Les types de fixation :

Cas n°1: corps de vérin encastré, l’autre extrémité libre:

Figure2.43:corps de vérin encastré, l’autre extrémité libre Cas n°2: deux extrémités articulées restant sur un même axe:

Figure2.44:vérin a deux extrémités articulées restant sur un même axe Cas n°3: une extrémité encastrée, l’autre articulée restant sur un même axe:

Figure2.45:vérin a une extrémité encastrée, l’autre articulée restant sur un même axe Cas n°4: deux extrémités encastrées, restant sur le même axe:

Figure 2.46 : vérin a deux extrémités encastrées, restant sur le même axe La formule d’Euler qui suit, utilisée pour les tiges de vérins, est bien sûr applicable à toutes les poutres subissant ce type de contraintes. Cette formule donne la charge maximale en

38 service en fonction des autres paramètres. Attention : il faut considérer la longueur L avec la tige entièrement sortie.

𝐅 ≤𝛑^𝟐∗ 𝐄 ∗ 𝐈

𝐬 ∗ 𝐋𝟎^𝟐 … … … 𝟐. 𝟐𝟓 Avec:

E = module d’élasticité longitudinal (≈ 20 000 daN/mm2 pour l’acier).

I = moment d’inertie ou moment quadratique en flexion (I = π.d4/64).

d = Ø de la tige.

s = coefficient de sécurité (valeur usuelle = 3,5 pour les vérins).

L0 = longueur libre de flambage (voir cas de figures ci-dessus). La longueur libre de flambage est parfois à modifier en fonction de la tête de vérin et du guidage: consulter alors le

catalogue du constructeur.

2.4.7- Utilisation de l’abaque :

C’est une autre méthode pour déterminer la longueur maximale de la tige sans risque de flambage :

Dans cette méthode on a un tableau qui représente les coefficients des modes de fixation K : facteur de course qui dépend du mode de fixation

On va donc choisir notre mode de fixation, et pour déterminer la longueur liber de flambage on multiplier le coefficient K par notre longueur de course :

Lf = K * Lc………. (2.26) Lf : longueur libre de flambage

Lc : la course du piston

39 Figure2.47:choix du mode de fixation

Afin de trouver la longueur libre on va vérifier notre résultant par ce catalogue ce dessous qui comporte la force exercée, le diamètre de la tige et la longueur libre de flambage.

Figure2.48:abaque de flambage

40

2.5- L

E LIMITEUR DE DEBIT

(

^ETRANGLEUR

) :

Le limiteur de débit est un composant de contrôle de vitesse d’actionneur par le contrôle du débit [13].

D’aprés Bernoulli:

Q = K*S* √∆P ……….. (2.27) Q : débit.

K : coefficient de forme de l’étrangleur.

S : section de passage de l’étrangleur.

L’étrangleur laisse passer un débit d’huile réglable et le reste sera évacuer au réservoir par le limiteur de pression parce que la fermeture d’étrangleur provoque une augmentation de pression à l’entrée d’étrangleur.

La vitesse d’actionneur varie en fonction de sa charge.

2-5-a- Types d’étrangleurs :

Figure2.49:Etrangleur bidirectionnelFigure2.50:étrangleur unidirectionnel 2-5-b- Montage :

1 On peut monter à l’admission 2 à l’échappement (freiner le retour) 3 on dérivation

2.6-

L

E REGULATEUR DE DEBIT

2.6.1- Régulateur de débit à 2 voies

: C’est un composant de réglage de vitesse

d’actionneur par le contrôle du débit avec la balance de pression, nous permet de maintenir la différence des pressions aux bornes d’étrangleur donc un débit constant et une vitesse constante.

Figure2.51:symbole d’un régulateur de débit à 2 voies

41 Figure2.52:régulateur de débit à 2 voies

1 : la balance de pression ; 2 : étrangleur ; 3 : ressort faible raider (donner par le constructeur)

Le fluide entre à la balance puis traverse l’étrangleur vers l’actionneur sur une pression créant par la charge (P3), et une quantité de fluide passe au ressort pour créer une pression (P3) qui est l’addition de P2 et pression du ressort. Lorsque la pression atteint P3 la balance se ferme le passage de fluide vers l’étrangleur et provoque une augmentation de pression dans le système jusqu’à l’intervention du limiteur de pression.

La vitesse ne varie pas en fonction de la charge

2.6.2-Régulateur de débit à 3 voies

: c’est le même principe de régulateur à 2 voies, il a une voie liée directement au réservoir qui nous permet d’évacuer le débit, lorsque la pression atteint P3 ; donc on n’aura pas une augmentation de pression dans le système.

Figure2.53:symbole d’un régulateur de débit à 3 voies

2.7-L

ES LIMITEURS DE PRESSION

Le limiteur de pression est un composant de sécurité normalement fermer à une fonction principale est de protéger la pompe des surpressions [14].

Monter en dérivation avec la pompe.

42 2.7.1-

Le limiteur de pression à action direct

:

Figure2.54:limiteur de pression à action direct

A l’aide d’une vis qui nous permet de régler la rigidité du ressort donc obtenir une pression d’ouverture réglable. Le limiteur s’ouvre lorsque le fluide qui vient de la pompe (rouge) atteint la pression exercée par le ressort.

2.7.2-

Le limiteur de pression à action piloté

:

Figure2.55:limiteur de pression à action piloté

Le limiteur de pression à action piloté composé de deux étages : Etage de pilotage comporte un ressort de raideur réglable

Etage de puissance comporte un ressort avec une faible raideur non réglable

Le fluide sous pression entre en A (rouge) et va dans l’étage de puissance qui est résulté une nouvelle pression qui est l’addition du fluide (rouge) plus la pression dû au ressort (orange) pour rester fermer. Quand le fluide sous pression atteint la valeur de pression de l’étage de pilotage son ressort s’ouvre et provoque une différence de pression aux bornes de gicleur ; donc faire un déséquilibre dans l’étage de puissance qui provoque l’ouverture de cet étage et tout le débit évacué vers le réservoir B (bleu).

2-7-c- Le choix du limiteur de pression : Le limiteur de pression à action direct :

43

 Pour faible débit

 Plage de réglage importante

 Rapidité d’ouverture

Le limiteur de pression à action piloté :

 Permet de diminuer la taille des ressorts pour les gros débits.

 Faible plage de réglage.

2.8- L

E REDUCTEUR DE PRESSION Le réducteur de pression à action direct :

Figure2.56:réducteur de pression à action direct

Le réducteur de pression est un composant normalement ouvre montée en ligne son rôle est de protéger une partie du circuit.

Il est composé d’un ressort réglable et un tiroir ; à la position repos puis que est un élément passant donc laisse tout le débit travers vers l’actionneur, lorsque l’actionneur mis en marche la pression exerce sur le tiroir jusqu’atteint la valeur du ressort, le ressort comprime et le tiroir ferme le passage de fluide ce qui provoque une augmentation de pression et le débit évacuer par le limiteur de pression.

2.9-

L

ES ACCUMULATEURS

:

Les fluides incompressibles utilisés dans l’hydraulique ne permettent pas d’emmagasiner une énergie, pour cela on utilise les accumulateurs hydropneumatiques qui nous

permettent d’emmagasiner l’énergie à l’aide d’une propriété des gaz c’est la compressibilité.

Dans les accumulateurs on utilise l’azote séparé au fluide hydraulique le mode de séparation selon la construction : membrane, piston ou vessie.

Cette membrane, piston ou vessie on le gonfle par l’azote sous une pression P0 jusque cette poche prend la forme de l’accumulateur.

L’huile sous pression P1 supérieur à P0 traverse l’accumulateur et comprime la poche le volume du gaz ce réduit avec une augmentation de pression ce qui résulte un fluide emmagasiner.

44 Une baisse de pression dans le circuit provoque une dilatation du gaz comprimée jusqu’à revenir à la pression P0, donc l’azote va pousser l’huile hydraulique résultant une fourniture de débit dans le circuit [15].

Figure2.57: accumulateur

Conclusion :

Dans ce chapitre nous avons vules différents types de composants hydrauliques, leur fonctionnement, leur représentation « symbole » et leur dimensionnement, ce qui nous permettra de dimensionner chaque élément d’un système hydraulique de lire et réaliser un schéma hydraulique.

45

Chapitre 3 : Etude du cas 3.1- Enoncer de problème

3.2- Détermination des récepteurs 3.3- Détermination des débits 3.4- Etude du schéma hydraulique 3.5- Détermination des conduits 3.6- Détermination de la pompe

3.7 Détermination du moteur d’entrainement de la pompe

46

3.1- E

NONCER DE PROBLEME

:

Soit à réaliser un ensemble constitué de 2 vérins et d'un moteur hydraulique. Le vérin A déplacé une masse de 2800 kg sur 500 mm à une vitesse de 0,25 m/s à l'aller comme au retour. On pourra considérer que la phase accélération représente environ 1/5 du temps total. Le vérin B déplace 5000 kg sur 300mm avec 150 mm d'avance rapide parcourue à 0,15 m/s et le reste en avance lente à 0,04 m/s. le retour s'effectue à 0,25 m/s.

Le moteur hydraulique est utilisé dans un seul sens et doit fournir un couple de 350 mN à 120tr/mn, seulement durant l'avance lente du vérin B. le cycle est comme suit:

1. avance vérin A . Avance rapide vérin B

2. avance lente B et rotation du moteur hydraulique.

3. retour de B Retour de A

Les longueurs des conduites entre les éléments 10 mètre.

On prend comme fluide une huile de viscosité 35cSt et comme pression de départ 90 bars.

Déterminer les éléments de l'installation. Le vérin A est à fixation sur pattes avant et embout de tige fixe et rigidement guide le vérin B est à fixation sur pattes avec chape de tige guidée.

47

3.2- DETERMINATION

DES

RECEPTEURS

En se basant sur les exigences et les données mentionnées sur le cahier des charges nous commençons à déterminer les caractéristiques de chaque élément :

3.2.1- Détermination des caractéristiques du VERIN (A) :

D’après le cahier des charges le vérin « A » déplace une masse de 2800 kg sur 500 mm à 0,25 m/s en aller et en retour.

La force nécessaire pour équilibrer la masse :

P = m *g = 2800*10 =28000 N ……… (3.1) La force nécessaire pour lui communiquer son accélération est:

F= m .γ ……… (3.2) Où :

m : est la masse en [kg]

γ : est l’accélération *m/s²] et

v = γ.t

d’où

𝜸 =

^𝒗

𝒕…… (3.3) Le temps de la course 𝑡 = ^{𝑐𝑜𝑢𝑟𝑠𝑒}

𝑣𝑖𝑡𝑒𝑠𝑠𝑒 = ^0.5

0.25 = 2 𝑠𝑒𝑐𝑜𝑛𝑑𝑒𝑠

La durée de l'accélération représente 1/5 du temps total donc ta = 2 /5 = 0,4 seconde L'accélération est :

𝜸 =

^𝒗

𝒕

=

^{𝟎.𝟐𝟓}

𝟎.𝟒 = 0.625 m/s² Force nécessaire à l’accélération:

Fa= m * 𝜸 = 2800. 0.625 = 1750 N ……….. (3.4) La force totale nécessaire:

𝐅 =

^{(𝐅+ 𝐅𝐚)}

𝛒

=

^{𝟐𝟖𝟎𝟎𝟎+𝟏𝟕𝟓𝟎}

𝟎.𝟗

= 𝟑𝟑𝟎𝟓𝟓. 𝟓 𝑵

……….……….. (3.5) Section du vérin:

𝐒 =

^𝐅

𝐏

=

^{𝟑𝟑𝟎𝟓.𝟓𝟓}

𝟗𝟎

= 𝟑𝟔 𝐜𝐦²

……….…… (3.6) Le diamètre calculé du vérin :

𝑫 = 𝟒 ∗ 𝑺

𝝅 = 𝟒 ∗ 𝟑𝟔

𝟑. 𝟏𝟒 = 𝟔. 𝟕𝟕 𝒄𝒎 … … … . . (𝟑. 𝟕)

48 Une fois le diamètre du piston est calculé nous devons choisir un vérin avec un diamètre normalisé pour cela nous devons consulter un catalogue :

D = 6,77 cm.

On choisit notre vérin par le catalogue :

Figure3.1:catalogue de choix le diamètre d’alésage et de tige de vérin

On choisit le vérin normalisé d'alésage Ø 80 (section : 36cm²) (rouge) qui peut avoir une tige de Ø 45 pour vérin normal et Ø 56 pour vérin différentiel

49 b) Vérification de la tige au flambage:

Le flambage exprime la déformation d'une pièce longue sous l'effet de la compression. A cet effet nous devons vérifier la tige du vérin choisi au flambage.

Longueur libre au flambage :

Cette longueur est calculée suivant le mode de fixation du cylindre et l’embout de la tige.

𝑳_𝒍𝒇 = 𝑪 ∗ 𝑲 … … … (𝟑. 𝟖) Où :

C : est la course [mm]

K : est le facteur de course qui dépend du mode de fixation

Le vérin « A » est à fixation sur pattes avant et embout de tige fixe et rigidement guide d’après le tableau : K=0.5

Tableau3.1:Mode de fixation des vérins K = 0,5

Llf = 0,5. 0,5 = 0,25 m

50 Une fois la longueur libre au flambage est calculée nous devons déterminer la longueur maximale au flambage qui doit être supérieure à la valeur de Llf dans le cas contraire une tige de diamètre

supérieure est prise.

La longueur maximale au flambage est déterminée de la manière suivante :

Sur l’abaque présenté sur la figure 3. 2 nous trouvons pour une force de 33055.5 N et une tige Ø 45 la longueur maximale de flambage est de 1,8 m (rouge)qui est supérieure à lf=

250mm, donc la tige diamètre 45mm convient à notre système.

Figure3.2:Loguer libre maximale en fonction des forces exercées pour différents diamètres des tiges