Schématisation hydraulique

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Schématisation hydraulique
SCHEMATISATION HYDRAULIQUE
La transmission mécanique de puissance de l’endroit où elle est produite (moteur) à l’endroit où elle
est utilisée (actionneur) nécessite l’utilisation d’engrenages, de réducteurs, de courroies, de
tringlerie,…
Cette transmission mécanique est complexe, elle n’est possible que si les différents composants sont
parfaitement positionnés les uns par rapport aux autres et relativement proches.
La transmission hydraulique de la puissance s’affranchit de ces contraintes en transportant l’énergie
par conduites flexibles.
Exemple : le tracto-pelle. Un moteur thermique central transforme l’énergie chimique en énergie
mécanique, une pompe hydraulique transforme cette énergie mécanique en énergie hydraulique, elle
est ensuite distribuée par des conduites flexibles là où elle est utile. A savoir : moteur hydraulique de
chaque roue, vérin de godet, de bras, d’avant-bras, d’orientation, de pelle…
Cette transmission hydraulique présente toutefois deux désavantages par rapport à une transmission
mécanique : son faible rendement, de l’ordre de 0.25, et son manque de précision dans le
positionnement.
La puissance hydraulique est donnée par PHYD=p Q, p est la pression exprimée en Pascals et Q le
débit en m3/s. On rencontre deux types de circuits :
• Circuits hydrauliques : le fluide est de l’huile ou de l’eau. La faible compressibilité de ce fluide
permet de transporter de fortes puissances (Engin de travaux publics, Pression de l’ordre de 200
bars)
• Circuits pneumatiques : le fluide est de l’air. Du fait de sa compressibilité l’air ne permet pas de
transporter de fortes puissances. Son emploi est réservé aux petits systèmes. (Distributeur de
pellicules photos Pmaxi=4 bars). Avantage par rapport à l’huile, l’air est gratuit et propre (industrie
alimentaire), ou à la commande des circuits hydrauliques de fortes puissances.
COMPOSANTS DES CIRCUITS HYDRAULIQUES
Les différents composants d’un système hydraulique sont représentés par des symboles normalisés
qui permettent de construire des schémas. Tous ces composants sont répertoriés dans la
documentation fournie.
Vérins :
M Salette- Lycée Brizeux- Quimper
Ce sont des actionneurs, ils transforment l’énergie hydraulique fournie
par le circuit en énergie mécanique utilisé par le mécanisme. Exemple :
Vérin double effet à simple tige
L’équilibre du piston donne F = p.S, F est l’action mécanique de
l’extérieur, p la pression et S la surface de piston. Ceci montre que P
la pression qui règne dans le circuit est fixée par l’action
mécanique extérieure.
F
Pompes (huile) et compresseur (air) :
Elles transforment l’énergie fournie par un moteur thermique ou
électrique en énergie hydraulique fournie au circuit. La pompe fixe
le débit dans le circuit : Q= 2Π ω C, C étant la cylindrée ou volume
de fluide expulsé par tour et ω la vitesse de rotation du moteur.
Exemple : Compresseur à cylindrée variable à deux sens de flux
actionné par un moteur électrique
: C60 Schématisation hydraulique.docCréé le 14/03/2011 –
huile
air
entrant (moteur)
Sortant (pompe)
M
Moteur électrique
Cylindrée réglable
Deuxieme sens de circulation si l’on
change le sens de rotation du moteur
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Ce symbole est bien souvent remplacé par un autre ne précisant pas comment est réalisée la mise
sous pression du circuit:
Hydraulique
pneumatique
Moteurs :
Ils transforment l’énergie hydraulique fournie par le circuit en énergie mécanique.
Distributeurs :
Ils orientent le débit dans le circuit hydraulique et notamment vers les actionneurs. Ils se composent
d’un corps dans lequel sont percés des orifices et d’un tiroir se déplaçant dans ce corps.
La position du tiroir défini la communication entre ses orifices. La manière de commander le
déplacement du tiroir est indiquée du coté de la position correspondante. Exemple : Distributeur 5/2
(5 orifices, 2 positions) a commande pneumatique et par un ressort
POSITION
COMMANDE DE LA
POSITION
ORIFICES
Capteurs :
Ils donnent des informations sur l’état de la partie opérative. Par exemple,
un distributeur 3/2 à commande par galet et ressort peut faire office de
capteur de fin de course. Le galet étant actionné par le bout du vérin.
Conduites :
Elles assurent le transfert du fluide.
Conduite de puissance (partie opérative)
Conduite de pilotage (partie commande)
Limiteurs de pression :
Montés en série dans les circuits hydrauliques ils ouvrent le circuit dès que la
pression est trop élevée. Le débit devient alors nul. En contrôlant ainsi la
pression maximale qui circule dans un circuit on peut protéger les actionneurs
contre des surcharges destructrices ou alors épargner le personnel coincé
dans la machine. Exemple : Limiteur de pression réglable
Réducteurs de débit :
En contrôlant le débit dans les circuits hydrauliques ils permettent de
régler les vitesses de déplacement des vérins. Exemple : Réducteur
de débit unidirectionnel réglable
: C60 Schématisation hydraulique.docCréé le 14/03/2011 –
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Distinction monostable-bistable
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Un composant, distributeur ou vérin, qui possède deux positions peut être bistable (double effet) ou
monostable (simple effet). Cette différence se répercute sur le grafcet qui doit tenir compte du
maintien ou non de la position.
• Bistable : les deux positions sont des positions d’équilibre. Un ordre le met dans une position,
l’absence d’ordre le laisse dans cette position, un autre ordre lui fait changer de position.
Exemple : distibuteur 5/2 bistable et vérin bistable
RENTRER VERIN
•
SORTIR VERIN
Monostable : Une seule des deux positions est une position d’équilibre. Un ordre le met dans
la position instable, l’absence d’ordre le ramène dans la position stable. Exemple : distributeur
5/2 monostable et vérin monostable
SORTIR VERIN
EXEMPLE : COMMANDE DE VERIN
Commande manuelle du vérin
La rentrée et la sortie du vérin est commandé par un distributeur 5/2 lui même commandé
pneumatiquement par un distributeur 3/2 actionné manuellement par l’opérateur. Le distributeur 5/2
aurait pu être commandé directement par l’opérateur. Toutefois cette solution n’est pas retenue car
elle expose l’opérateur au danger en le mettant directement en contact avec le circuit de puissance
(comme en électricité ou l’on utilise des relais pour commander les circuits de puissance). Le schéma
technologique de ce circuit est le suivant :
ACTION MANUELLE
ACTION MANUELLE
4 Bars
POMPE
4 Bars
200 Bars
MOTEUR
: C60 Schématisation hydraulique.docCréé le 14/03/2011 –
POMPE
MOTEUR
POMPE
200 Bars
MOTEUR
POMPE
MOTEUR
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Ce qui peut se représenter par deux schémas hydrauliques. On n’en retiendra qu’un, généralement
celui représentant l’état repos du système
M
M
M
CIRCUIT DE COMMANDE
M
CIRCUIT DE COMMANDE
CIRCUIT DE PUISSANCE
CIRCUIT DE PUISSANCE
Commande automatique du retour du vérin
La sortie du vérin est commandée manuellement,
son retour s’effectue automatiquement dès qu’il
est complètement sorti. Il est donc nécessaire de
rajouter un capteur de fin de course. Le
fonctionnement est décrit par un grafcet géré par
un automate programmable.
verin sorti
RENTRER VERIN
SORTIR VERIN
marche
10
marche
20
SORTIR VERIN
verin sorti
30
RENTRER VERIN
AUTOMATE PROGRAMMABLE
verin sorti
SORTIR VERIN
Commande d’un vérin monostable
Ici le vérin bistable est remplacé par un vérin
monostable dont le retour est commandé par un
ressort. Le grafcet de commande est donc
différent, le circuit hydraulique aussi.
marche
10
marche
20
SORTIR VERIN
verin sorti
30
AUTOMATE PROGRAMMABLE
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Régler la vitesse de sortie du vérin bistable
Pour contrôler la vitesse de sortie du vérin il suffit de contrôler son débit. Le
débit d’un vérin est donné par la relation Q=V S, V étant la vitesse du piston
et S sa surface. Pour éviter les à coups lors de la sortie du vérin on ne règle
pas directement le débit entrant mais plutôt le débit sortant ou débit
d’échappement. Le régulateur utilisé ici est unidirectionnel réglable : dans un
sens le fluide passe par le clapet, pas de régulation, dans l’autre sens il est
obligé de passer par l’étranglement réglable.
Régler l’effort maxi du vérin
Pour contrôler l’action mécanique maximale que peut exercer le vérin il suffit
d’introduire dans le circuit un limiteur de pression. Lorsque la pression
maximale est atteinte le limiteur de pression ouvre le circuit, le débit devient
nul, le vérin stoppe son mouvement jusqu’à ce que la pression redevienne
normale.
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