BASES HYDRAULIQUES

PRESENTATION

DE L'HYDRAULIQUE

Centre de PerfectionnementFRANCIS MONNOYEUR

Codification359 S

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PRESENTATION DE L'HYDRAULIQUE TABLE DES MATIERES

PRESENTATION - LOIS GENERALES ........................................................................................................................................ 1Hydraulique................................................................................................................................................................................ 1L'hydraulique dans le langage courant ...................................................................................................................................... 2Utilisation de l'hydraulique ......................................................................................................................................................... 6Composition d'un circuit ouvert simple....................................................................................................................................... 7Composition d'un circuit fermé simple ....................................................................................................................................... 9Avantages de l'hydraulique...................................................................................................................................................... 11Inconvénients de l'hydraulique................................................................................................................................................. 12

LE DEBIT..................................................................................................................................................................................... 13Définition.................................................................................................................................................................................. 13Comment créer un débit .......................................................................................................................................................... 14Débit créé par un réservoir en charge ..................................................................................................................................... 15Débit créé par le déplacement d'un piston dans un cylindre.................................................................................................... 16Débit créé par une pompe volumétrique entraînée mécaniquement ....................................................................................... 17Exercices sur les relations entre débit, vitesse d'écoulement et section................................................................................. 18

LA MESURE D'UN DEBIT........................................................................................................................................................... 21Définition.................................................................................................................................................................................. 21Exemple de débitmètre à ∆P ................................................................................................................................................... 22Exemple de débitmètre à turbine ............................................................................................................................................. 23Exemple de débitmètre à tiroir ................................................................................................................................................. 25Montage d'un débitmètre en série dans le circuit..................................................................................................................... 26Montage d'un débitmètre en parallèle dans le circuit ............................................................................................................... 27Montage d'un débitmètre en série vers le réservoirt ................................................................................................................ 28Contrôle de débit par la méthode du temps de cycle............................................................................................................... 29Débit reel, débit corrigé............................................................................................................................................................ 30Le taux de fuite ........................................................................................................................................................................ 31

LA PRESSION............................................................................................................................................................................. 33Définition.................................................................................................................................................................................. 33Classification des pressions..................................................................................................................................................... 34Principe de Pascal ................................................................................................................................................................... 35Les différents moyens de créer une pression, la pression hydrostatique ................................................................................ 36Principe de Pascal dans un circuit hydraulique........................................................................................................................ 41Force mécanique ..................................................................................................................................................................... 42Conclusions ............................................................................................................................................................................. 43

LA MESURE D'UNE PRESSION................................................................................................................................................. 44Définition.................................................................................................................................................................................. 44Le manomètre à aiguille .......................................................................................................................................................... 45Plage de lecture d'un manomètre ............................................................................................................................................ 46Exemple de robinet d'isolement............................................................................................................................................... 47Exemple de prise rapide de pression....................................................................................................................................... 48Exemple de prise rapide de pression....................................................................................................................................... 49Le manomètre électronique ..................................................................................................................................................... 50Exemple de relevé effectué avec un manomètre électronique ................................................................................................ 52Exemple de mano-contact ....................................................................................................................................................... 53

LES PERTES DE CHARGES...................................................................................................................................................... 54Définition.................................................................................................................................................................................. 54Les pertes de charges distribuées ........................................................................................................................................... 55Les pertes de charges à travers les filtres ............................................................................................................................... 59Ecoulement et pertes de charges ............................................................................................................................................ 60Conclusion............................................................................................................................................................................... 61Le nombre de Reynolds........................................................................................................................................................... 62Exercice application numérique............................................................................................................................................... 63

LA PUISSANCE .......................................................................................................................................................................... 64Relation générale..................................................................................................................................................................... 64Relation hydraulique ................................................................................................................................................................ 65La puissance mécanique à partir de la puissance hydraulique................................................................................................ 66Représentation de la puissance............................................................................................................................................... 67Représentation de la puissance............................................................................................................................................... 68

LE RENDEMENT......................................................................................................................................................................... 69Définition.................................................................................................................................................................................. 69Définition du rendement mécanique ........................................................................................................................................ 71Le rendement mécanique d'un récepteur ................................................................................................................................ 73Le rendement volumétrique ..................................................................................................................................................... 74Le rendement volumétrique d'une pompe................................................................................................................................ 75Le rendement volumétrique d'un récepteur ............................................................................................................................. 76

Rédigé par :Jean Didier TURLAN

Vérifié par :Roger LECULLIEZ

Approuvé par :

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PRESENTATION - LOIS GENERALESPRESENTATION DE L'HYDRAULIQUE Hydraulique

DEFINITION DU DICTIONNAIRE "LAROUSSE"

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PRESENTATION - LOIS GENERALESPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE L'hydraulique dans le langage courant

L'hydraulique concerne l'étude des circuits d'eau.

Un abus de langage a étendu cette appellation à l'étude des circuits d'huile en remplacement du termeoléolique.

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PRESENTATION - LOIS GENERALESPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE L'hydraulique et ses applications

L'hydraulique se divise en trois applications.

- l'hydrostatique qui étudie les propriétés des liquides au repos et à faible vitesse, (0 à 20 m/s).

La pression est le paramètre dominant de la puissance, la vitesse d'écoulement est généralement faible.

- l'hydrodynamique qui étudie les propriétés des fluides en mouvement à hautes vitesses,(environ 100m/s).

Un fluide en mouvement est caractérisé par son débit (qui détermine une vitesse d'écoulement dans unesection de passage) sous une certaine pression.

Le débit est le paramètre dominant de la puissance, la pression est généralement faible.

- l'hydrocinétique qui étudie l'énergie libérée par l'impact d'un fluide se déplaçant à très hautevitesse.

La densité du fluide est un facteur important.

HYDRAULIQUE

HYDROSTATIQUE HYDRODYNAMIQUE

HYDROCINETIQUE

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PRESENTATION - LOIS GENERALESPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE L'hydraulique et ses applications

L'hydrostatique

L'hydrostatique est l'application de l'hydraulique utilisée pour faire fonctionner à très faible vitesse desvérins et moteurs.

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PRESENTATION - LOIS GENERALESPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE L'hydraulique et ses applications

L'hydrocinétique

L'hydrocinétique est l'application de l'hydraulique utilisée pour faire fonctionner les convertisseurs(élément d'une chaîne cinématique de transmission).

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PRESENTATION - LOIS GENERALESPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Utilisation de l'hydraulique

L'hydraulique est un moyen pratique de transformer et de transporter l'énergie.

L'hydraulique est capable de transmettre un mouvement sous un effort dans un temps, donc unepuissance.

ENERGIE -MECANIQUEELECTRIQUE

ENERGIE HYDRAULIQUE

ENERGIE MECANIQUE

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PRESENTATION - LOIS GENERALESPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Composition d'un circuit ouvert simple

Un circuit est dit ouvert lorsque le débit de la pompe retourne dans le réservoir en fin de circuit.

Un circuit hydraulique ouvert se compose:

* d'un réservoir pour stocker de l'huile,

* d'une pompe pour créer un débit d'huile,

* d'une protection pour limiter l'évolution de la pressions,

* d'un ou plusieurs distributeurs pour diriger l'huile dans les différentes parties du circuit,

* d'un ou plusieurs récepteurs,

- un ou plusieurs vérins , pour obtenir un ou des mouvements linéaires,

- un ou plusieurs moteurs pour obtenir un ou des mouvements rotatifs,

* d'un filtre pour arrêter les particules d'usure ou de pollution véhiculées par l'huile.

Il existe deux type de circuits ouverts

Circuit ouvert à centre ouvert (distributeur).

Au neutre, installation au repos, si le débit peut traverser le distributeur et aller au réservoir, lecircuit est dit à centre ouvert.

Circuit ouvert à centre fermé (distributeur)

Au neutre, installation au repos, si le débit est arrêté par le distributeur, le circuit est dit à centrefermé.

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PRESENTATION - LOIS GENERALESPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Composition d'un circuit ouvert simple

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PRESENTATION - LOIS GENERALESPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Composition d'un circuit fermé simple

Un circuit est dit fermé lorsque le débit de la pompe alimente un moteur hydraulique, le retour dumoteur est ré aspiré par la pompe.

Ce type de circuit généralement dit à boucle fermée.

Un circuit hydraulique fermé se compose d'un circuit de puissance et d'un circuit annexe destiné à pallierdes problème de fonctionnement

Le circuit de puissance se compose:

* d'un réservoir pour stocker de l'huile,

* d'une pompe de puissance pour créer un débit d'huile d'alimentation du moteur,

* d'un moteur hydraulique pour obtenir un mouvement rotatif,

* de protections contre les pressions élevées,

* d'une pompe de gavage,

Le circuit annexe se compose:

* de clapets de gavage,

* d'un système de prélèvement d'huile et de réfrigération,

* d'un filtre pour arrêter les particules d'usure véhiculées par l'huile.

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PRESENTATION - LOIS GENERALESPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Composition d'un circuit fermé simple

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PRESENTATION - LOIS GENERALESPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Avantages de l'hydraulique

On peut citer comme avantages :

L'Hydraulique a remplacé les trains de pignons, les arbres de transmission, les treuils, lescâbles...

La conception des machines et la conduite ont été profondément modifiées, entraînant uneamélioration considérable des performances.

Parmi les avantages procurés par l'hydraulique, on peut citer :

- Souplesse de fonctionnement.

- Précision de commande.

- Rapidité de réponse.

- Limitation du fonctionnement en limite de l'effort maximum autorisé.

- Protection possible pour diminuer l'influence des chocs extérieurs sur les équipements.

- Moins d'inertie.

- Possibilité de variation continue de vitesse et d'inversion de sens de marche.

- Transformation du mouvement rotatif en linéaire et vice versa.

- Commande à distance facile à réaliser: par circuit de pilotage hydraulique, pneumatique, électrique.

- Protection des utilisateurs grâce à la commande à distance.

- Réalisation possible d'automatismes (pilotage pneumatique, hydraulique, électrique) par logiquecâblée, automate programmable ou micro-ordinateur.

- Facilité de montage (les plaques de bases normalisées se développent de plus en plus).

- Des commandes n'opposant qu'un effort minime suffisent à assurer les manœuvres souhaitées.

- Transmission de forte puissance sous encombrement réduit.

- Protection des équipements contre les surcharges.

- Composants lubrifiés par le fluide.

- Entretien courant facile.

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PRESENTATION - LOIS GENERALESPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Inconvénients de l'hydraulique

On peut citer comme inconvénients :

* technologie complexe requérant des intervenants qualifiés

* composants capables de résister à de fortes pressions

* propreté absolue, l'hydraulique ne doit pas être polluée

* drainage de certains composants pour récupérer les fuites

* risque d'air dans les circuits entraînant une élasticité dans les fonctionnements et deséchauffements.

* diagnostic complexe

* nécessité d'utiliser des outillages spécifiques.

* risque d'incendie.

* effet Diesel (explosion des matières combustibles par action de la chaleur en présence d'air).

L'hydraulique moderne est complexe, elle utilise de plus en plus un environnement électrique etélectronique.

Cette complexité demande des compétences à tous les niveaux, concepteurs, utilisateurs etpersonnels d'entretien.

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LE DEBITPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Définition

Un débit est une quantité (en hydraulique un volume d'huile) passant en un point d'un circuit pendant uncertain temps.

Débit (m3/s) = Volume (m3) / Temps (s)

L'unité légale pour exprimer le débit est le mètre cube par seconde.

Les débits courants mesurés sur nos matériels étant faibles, on préfère employer un sous-multiple : lelitre par minute.

Débit (l/min) = Volume (l) / Temps (min)

REMARQUE :

Les Anglo-saxons expriment parfois les débits en :

- G.P.M. = gallon U.S. par minute = 3,785 litres par minute

- G.P.M. = gallon impérial par minute = 4,55 litres par minute.

- 1 l/mn = 0,264 gallon U.S. par minute

REMARQUE:

Débit = Volume / Temps ���������

Débit = (Section x Longueur) / Temps ���������

Débit = Section x vitesse

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LE DEBITPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Comment créer un débit

Un débit peut être créé par différents moyens adaptés au fonctionnement d'une machine mobile.

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LE DEBITPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Débit créé par un réservoir en charge

Dans ce cas le débit est fonction, d'une part, de la grosseur de l'orifice et, d'autre part, de la hauteur decharge (H).

AVANTAGES :

Système simple, sans intervention mécanique.

INCONVENIENTS :

Le débit n'est pas constant puisqu'il dépend de la hauteur de charge (H), valeur qui diminue au fur et àmesure que le réservoir se vide.

Le fonctionnement est relativement court car il dépend de la capacité du réservoir et du diamètre del'orifice.

UTILISATIONS :

Alimentation d'un circuit à faible débit et basse pression, par ex. : l'alimentation d'un carburateur demoteur à explosion (moteur de lancement), château d'eau.

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LE DEBITPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Débit créé par le déplacement d'un piston

dans un cylindre

Le débit est fonction, d'une part du diamètre du cylindre et, d'autre part, de la vitesse d'avancement dupiston.

AVANTAGES :

Le débit sera rigoureusement proportionnel à la vitesse de déplacement du piston.

INCONVENIENTS :

Fonctionnement éphémère ou intermittent, puisqu'il est interrompu en fin de course du piston.

Nécessité de 2 clapets pour le remplissage du cylindre.

UTILISATION :

Pompe d'amorçage à fuel, pompe à main de presse hydraulique, pompe d'injection.

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LE DEBITPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Débit créé par une pompe volumétrique

entraînée mécaniquement

Le débit est fonction de la dimension de la pompe (cylindrée) et de sa vitesse de rotation.

AVANTAGES :

Débit proportionnel à la vitesse de rotation.Bon rendement.

INCONVENIENTS :

Nécessité d'un liquide très propre.Sensibilité aux prises d'air à l'aspiration.Sensibilité à la cavitation.

EXEMPLE DE POMPES :

- les pompes à engrenages.- les pompes à palettes.- les pompes à pistons.

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LE DEBITPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Exercices sur les relations entre débit, vitesse

d'écoulement et section

Un moteur tournant à plein régime entraîne une pompe hydraulique.Cette pompe débite dans un vérin de 1m de longueur, qui se remplit en 5 secondes.Quelle est la vitesse V de déplacement de la tige du vérin ?

L (m) x 60 =V (m/min) 1 x 60 = 12m/min t (s) 5

On fait tourner le moteur de l'exercice précédent à mi-régime.En combien de temps le vérin se remplit-il et quelle est sa vitesse de déplacement ?

En deux fois plus de temps, soit 10 secondes

La vitesse de déplacement est proportionnelle au régime de rotation de la pompe

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LE DEBITPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Exercices sur les relations entre débit, vitesse

d'écoulement et section

Un moteur tournant à plein régime entraîne une pompe hydraulique.Cette pompe débite dans un vérin de 1m de longueur, qui se remplit en 5 secondes.

Comment faut-il modifier le vérin pour que la vitesse de déplacement soit conservée lorsque lapompe est entraînée à demi- régime?

Il faut que la section soit deux fois plus petiteATTENTION : SECTION ≠≠≠≠ DIAMETRE

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LE DEBITPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Exercices sur les relations entre débit, vitesse

d'écoulement et section

Un moteur tournant à plein régime entraîne une pompe hydraulique.Cette pompe débite dans un vérin de 1m de longueur, qui se remplit en 5 secondes.

Le même moteur, tournant à plein régime entraîne une pompe de cylindré double.Le vérin étant le même, quelle sera sa vitesse de sortie et le temps de déplacement?

2.5 secondes (2 fois plus rapide)

Conclusion :La vitesse du vérin = Débit de la pompe / Section du vérin

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LA MESURE D'UN DEBITPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Définition

Un débit peut se mesurer de plusieurs manières- en utilisant un débitmètre,- en mesurant un temps de cycle.- en mesurant un volume déversé dans un bac pendant un temps donné.

LE DEBITMETRE

Le débitmètre indique le débit de l'huile qui le traverse en mesurant la vitesse du fluide à travers unerestriction connue.Différentes technologies sont utilisées pour mesurer le débit.- ( ∆∆∆∆P), par mesure de la ∆P de chaque côté d'une restriction.- (turbine), par mesure de la vitesse de rotation d'une turbine entraînée par l'huile.- (tiroir), par mesure d'une force hydraulique consécutive à une ∆P sur une restriction.- (comptage de particules), par mesure de la vitesse de passage de particules contenues dans l'huile àtravers un tube de référence.

LE TEMPS DE CYCLE

La mesure du temps mis pour déplacer un récepteur connu sur une longueur connue permet de calculerle débit qui l'alimente.

DEBIT = (SECTION X LONGUEUR) / TEMPS

LE VOLUME DANS UN BAC

Le volume écoulé dans un bac pendant 1 minute ou une fraction de minute permet de mesurer un débitfaible.Ce moyen convient pour mesurer des débits de fuite ou de drainage.

UTILISATION D'UN DEBITMETRE

L'utilisation du débitmètre est la solution la plus fiable pour mesurer un débit.Le débitmètre permet un contrôle sans contrainte de temps.Le débitmètre peut être installé provisoirement pour le contrôle ou à demeure.Le débitmètre peut être installé en différents points d'un circuit, ce qui permet de contrôler plusieursfonctions (débit pompe, alimentation de vérin ou moteur...).Le débitmètre exige un montage soigné résistant à la pression et offrant un minimum de pertes decharges.Le montage doit être fait avec le maximum de propreté pour éviter la pollution du circuit.En règle générale, il doit être placé sur une tuyauterie ou flexible droit, de l'ordre de 30 cm avant etaprès, pour éviter les perturbations par les turbulences.

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LA MESURE D'UN DEBITPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Exemple de débitmètre à ∆∆∆∆P

Le principe consiste à mesurer la ∆P aux bornes d'un clapet anti-retour en fonction de la section depassage.Les deux informations sont amenées au boîtier par deux flexibles capillaires H.P. sans aucun signalélectrique.Les deux informations sont traduites directement en débit par un manomètre différentiel.La conception en paroi mince du clapet le rend peu sensible à la viscosité.Cette technologie n'autorise qu'un seul sens de passage.

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LA MESURE D'UN DEBITPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Exemple de débitmètre à turbine

Le principe de fonctionnement est basé sur la mesure de la vitesse de rotation (par un capteurmagnétique) d'une turbine entraînée par le flot d'huile à travers un orifice calibré.

L'information est transmise à travers un câble électrique sur un boîtier; l'affichage se fait sur un écran.

Certains constructeurs ont prévu la mise en mémoire des valeurs et la possibilité de restitution surimprimante.

Les valeurs peuvent être enregistrées sous forme de tableaux ou de courbes, ce qui permet de suivrel'évolution du débit dans le temps.

Le système peut fonctionner dans les deux sens de débit.

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LA MESURE D'UN DEBITPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Exemple de débitmètre à turbine

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LA MESURE D'UN DEBITPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Exemple de débitmètre à tiroir

Le principe de fonctionnement est basé sur la mesure du déplacement du tiroir qui est proportionnel audébit de passage.L'information de déplacement est transformée électroniquement pour indiquer le débit sur l'affichage duboîtier.Les mesures peuvent être restituées sur une imprimante.

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LA MESURE D'UN DEBITPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Montage d'un débitmètre en série dans le

circuit

Le débitmètre est intercalé dans le circuit, en sortie de pompe.Le montage est simple, le fonctionnement du système n'est pas modifié, (mouvement, régulation,protection).Un contrôle en charge peut se faire en utilisant les possibilités de la machine, en ajustant la course d'untiroir ou à pression maximum.

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LA MESURE D'UN DEBITPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Montage d'un débitmètre en parallèle dans le

circuit

Le débitmètre est installé sur un raccord en T en sortie de pompe.Circuit au neutre, le fonctionnement n'est pas modifié.Pour effectuer un contrôle, le débit de la pompe doit être bloqué sur un mouvement, le débit passe alorspar le débitmètre.Un essai sous pression oblige à installer une restriction réglable.La pompe reste protégée par la protection du circuit.

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LA MESURE D'UN DEBITPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Montage d'un débitmètre en série vers le

réservoirt

Le débitmètre est alimenté par la pompe, le débit est ensuite renvoyé au réservoir, éventuellement enpassant par un filtre.Un contrôle sous pression oblige à installer une restriction réglable, appelée plus couramment vannepointeau (attention aux résiduelles).Le fonctionnement du système est interrompu, les informations pour la régulation peuvent manquer.La pompe n'est plus protégée contre les hautes pressions, (attention au réglage de la restriction).

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LA MESURE D'UN DEBITPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Contrôle de débit par la méthode du temps de

cycle

La méthode du temps de cycle permet une estimation rapide sans intervention sur la machine.Le temps de cycle est le temps mis par un vérin pour parcourir une course complète, entrée ou sortieLe temps de cycle est le temps mis par un moteur pour effectuer un certain nombre de tours ou effectuerle déplacement d'une machine sur une distance déterminée.Le temps de cycle mesuré est correct, le débit est considéré correct.Le temps de cycle est supérieur à la spécification, le débit est faible.Le temps de cycle est inférieur à la spécification, le débit est important.Le temps de cycle est théorique, il est déterminé par:

- La cylindrée de la pompe,Pour une pompe à cylindrée variable, la cylindrée prise en compte est la cylindrée maxi de la pompe, soit en travaillant à faible pression ou en neutralisant la régulation.

- Le régime de rotation moteur / pompeLe régime moteur est généralement au maximum, (conditions normales de travail).

- Le volume ou la cylindrée du récepteur.Le volume d'un vérin est calculé à partir des ses dimensions ou fourni par le constructeur.La cylindrée d'un moteur est fournie par le constructeur.Le débit peut être calculé par la relation;

Débit = Volume du vérin Temps

Débit = Cylindrée x Vitesse de rotation Temps

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LA MESURE D'UN DEBITPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Débit reel, débit corrigé

Le débit d'une pompe indiqué par un constructeur dans les spécifications tient compte:- de la cylindrée,- du régime de rotation,- de la pression .Pour comparer les relevés effectués sur machine avec les spécifications, il faut:- verrouiller éventuellement la cylindrée de la pompe,- effectuer les relevés à la pression préconisée,- relever simultanément le débit et le régime pour pouvoir effectuer un calcul de correction.Il faut convertir le débit relevé en débit corrigé pour tenir compte du régime de spécification.

Débit corrigé = débit réel x régime de référence régime lu

Débit de pompe en cylindrée maxi

Spécification à 2200 tr/min : 473 l/min à vide ,435 l/min en charge (pression maxi)

Sur machine à vide:Débit réel : 479 l/minDébit corrigé : 464.6 l/min

Débit corrigé = débit réel x RPM spé = 479 x 2200 = 464.6 RPM machine 2268

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LA MESURE D'UN DEBITPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Le taux de fuite

Pour connaître l'état d'une pompe, il est nécessaire d'effectuer deux relevés de débit:- un relevé de débit (corrigé) à pression nulle,- un relevé de débit (corrigé) à pression élevée.

Le débit à vide correspond au débit maxi de la pompe:- en cylindrée maxi,- sous pression la plus faible possible pour limiter les fuites (spécifiée par le constructeur)- au régime maxi, (relevé pour effectuer la correction).

Le débit en charge correspond au débit de la pompe:- en cylindrée maxi, (régulation neutralisée),- sous pression demandée par le constructeur,- au régime maxi, (relevé pour effectuer la correction).

La différence de débit correspond aux fuites vers le carter et aux fuites entre admission et refoulement.

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LA MESURE D'UN DEBITPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Le taux de fuite

Le taux de fuite, exprimé en pourcentage, est un moyen d'exprimer l'importance des fuites, donc l'état dela pompe.Le taux de fuite est obtenu par calcul:

Débit à vide corrigé - débit en charge corrigé x 100 débit à vide corrigé

Le taux de fuite n'est exploitable que si la pression de charge est connue

Débit réel(l/min)

Pression(bar)

RPM(tr/min)

Débit corrigé (l/min)2200tr/min

Taux de fuite(%)

479.5 0 2268 464.6475 50 2257 463 0.34460 100 2230 453.8 2.32447 150 2211 444.7 4.28410 200 2068 436.2 6.11368 250 1919 421.9 9.20

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LA PRESSIONPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Définition

L'unité légale pour exprimer la pression est le Pascal.Les pressions utilisées sur le matériel sont importantes par rapport au Pascal, on préfère employer unmultiple: le kPaLe bar est une ancienne unité encore utilisée par habitudePression en bar = Force en déca Newton / Surface en centimètre carré

1 bar = 100000 Pa = 100 kPaPression en kg/cm² = Force en kilogramme / Surface en centimètre carré1 kg/cm² = 98066 Pa = 0,981 bar1 bar = 1,02 kg/cm²

- Unités anglo-saxonnes : Pression en pound par square inch (pouce carré) : P.S.I.= "Force" en pound = 453,6 g

Surface en pouce carré 6,452 cm²

1 PSI = 6895 Pa = 6,895 kPa = 0,0689 bar = 0,0703 kg/cm²1 bar = 14,5 PSI 1 kPa = 0,145 PSI

Interprétation des pressions.La pression atmosphérique=760mm de mercure=10,33m d'eau=1,033kg/cm²=1,013bar=101 331PaLa pression relative : Cette pression est celle indiquée par les manomètres, elle ne tient pas compte dela pression atmosphérique.La pression absolue : Cette pression est égale à la pression relative plus la pression atmosphérique.

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LA PRESSIONPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Classification des pressions

Les pressions sont classées en six groupes, en fonction des valeurs rencontrées dans les circuits.La pression atmosphérique (Pa) varie autour de 1 033 millibars.

Très basse pression de 0 à 20 bar

Basse pression de 20 à 70 bar

Moyenne pression de 70 à 400 bar

Haute pression de 400 à 600 bar

Très haute pression de 600 à 1000 bar

Hyper pression au-delà de 1000 bar

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LA PRESSIONPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Principe de Pascal

Vers 1654 Blaise PASCAL (Mathématicien, physicien, philosophe et écrivain français - 1623-1662)énonce un principe qui peut se résumer ainsi :La pression qui règne dans un liquide au repos se transmet normalement (⊥ ) sur toutes les surfaces encontact avec le liquide, donc en tous points d'un circuit.La pression évolue de 0,1 bar par mètre de hauteur.

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LA PRESSIONPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Les différents moyens de créer une pression, la

pression hydrostatique

La pression est créée par une différence de niveau

P = hauteur x masse spécifique x accélération de la pesanteurPression en PascalHauteur en mètreMasse spécifique en kg/m3

Accélération de la pesanteur : 9,81 m/s/s,

Suite au débit nécessaire au fonctionnement, la différence de niveau diminue en entraînant unediminution de pression.

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LA PRESSIONPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Les différents moyens de créer une pression, la

pression hydrostatique

La pression est créée par une action mécanique

La charge au contact du fluide crée une pression (à condition qu'il y ait résistance à l'écoulement dudébit)

PRESSION = FORCE / SURFACE

La pression est influencée par la charge

La pression est influencée par la surface

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LA PRESSIONPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Les différents moyens de créer une pression, la

pression hydrostatique

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LA PRESSIONPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Les différents moyens de créer une pression; la

pression hydrodynamique

Le débit d'une pompe ne rencontre aucune résistance s'opposant à son écoulement; il n'y a pas depression dans le circuit.

Le débit est gêné dans son écoulement; un manomètre placé sur le circuit indique la présence d'unepression.Si l'opposition à l'écoulement augmente, la pression augmente.

La pression sera maximum lorsque le débit sera totalement arrêté dans le circuit.

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LA PRESSIONPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Les différents moyens de créer une pression; la

pression hydrodynamique

La pompe crée un débit; la résistance à l'écoulement de ce débit par la charge engendre une pression àl'intérieur du circuit.

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LA PRESSIONPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Principe de Pascal dans un circuit hydraulique

Dans un circuit hydraulique, on peut considérer statique l'huile comprise entre le limiteur de pression etle récepteur immobile, soit en butée, soit sous l'effet de la charge.

Lorsqu'il y a débit, le principe de Pascal doit être corrigé pour tenir compte des pertes de charges.

Il faut tenir compte des frottements de l'huile sur les surfaces de contact et dans les restrictions.

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LA PRESSIONPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Force mécanique

La force mécanique développée par le récepteur dépend de la pression dans le circuit et de la surfacesur laquelle cette pression agit :

Force = Pression x Surface

Force en Newton N ou Force en décanewton daNPression en Pascal Pa Pression en bar barSurface en mètre carré m² Surface en centimètre carré cm²

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LA PRESSIONPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Conclusions

Les deux exercices précédents nous ont fait remarquer que:- La pression varie dans le MEME sens que l'effort effectué, nous dirons que :

LA PRESSION EST PROPORTIONNELLE A LA FORCE

On conçoit la nécessité d'une soupape pour limiter la pression à des valeurs raisonnables, c'est-à-direcompatibles avec la construction de la machine et les travaux normalement exigés.- La pression varie en sens INVERSE de la surface, nous dirons que :

LA PRESSION EST INVERSEMENT PROPORTIONNELLE A LA SURFACE

Cette étude des relations entre PRESSION, FORCE et SURFACE nous fait retrouver la formule:

PRESSION = FORCE / SURFACE

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LA MESURE D'UNE PRESSIONPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Définition

La pression se mesure avec un manomètre, à aiguille ou électronique.Un état de pression, en dessous ou en dessus d'une valeur définie, peut être contrôlé par un mano-contact, l'information est électrique.

Le manomètre à aiguille.La plupart des manomètres à aiguille fonctionnent à partir de la déformation d'un tube dit de Bourdon.

Le manomètre électronique.Cet outillage utilise un capteur et un boîtier de calcul et d'affichage électronique.

Le mano-contactCe composant ouvre ou ferme un circuit électrique en fonction de la pression ressentie.

Utilisation d'un manomètreL'utilisation d'un manomètre est simple; cependant quelques précautions sont à observer:- choisir un point de piquage correct,- choisir un manomètre de calibre correct, attention au pointe de pression à la mise en marche decertaines installation utilisant des régulations,- utiliser des raccords corrects, éviter les montages "fantaisistes", à rallonge, brasés,- utiliser des flexibles de raccordement offrant le moins de perte de charge possible, surtout pour lecontrôle de faible pression,- le manomètre peut être installé en fixe dans l'installation, dans certain cas il peut être équipé d'unrobinet d'isolement pour éviter de le solliciter inutilement,

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LA MESURE D'UNE PRESSIONPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Le manomètre à aiguille

Le manomètre à aiguille fonctionne par déformation d'un tube de Bourdon.Ce tube cintré, fermé, de section elliptique, est soumis à la pression à contrôler.Les forces hydrauliques qui agissent dans du tube sont plus grandes à l'extérieur qu'à l'intérieur,(surface plus grande car longueur plus grande).La force hydraulique résultante a tendance a redresser le tube.Un système de levier et pignons transmet ce mouvement à l'aiguille.La plage de lecture optimum se situe entre 1/4 et 3/4 de l'échelle de lecture, au-delà la précision dumanomètre est moindre.Une restriction ou un bouchon poreux est installé à l'entrée du manomètre pour limiter l'effet des pointesde pression.Le boîtier est rempli au 9/10 de glycérine pour:- amortir les vibrations de l'aiguille,- lubrifier le mécanisme,- éviter la formation de condensation.

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LA MESURE D'UNE PRESSIONPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Plage de lecture d'un manomètre

Précision de la mesure :Les manomètres sont regroupés par classe, chaque classe indique le pourcentage d'écart admissible dumanomètre par rapport à la valeur extrême de l'échelle.Exemple : Un manomètre 0 à 250 bar classe 2 a une lecture précise à ± 2% de 250 bar soit ± 5 bar.

Les appareils de fabrication courante sont de la classe 1 à 1.6.

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LA MESURE D'UNE PRESSIONPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Exemple de robinet d'isolement

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LA MESURE D'UNE PRESSIONPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Exemple de prise rapide de pression

Prise de pression connectable sous pression type "MINIMESS"

Prise de pression type "CATERPILLAR"

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LA MESURE D'UNE PRESSIONPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Exemple de prise rapide de pression

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LA MESURE D'UNE PRESSIONPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Le manomètre électronique

Le manomètre électronique est constitué d'un ou plusieurs capteurs reliés à un boîtier de calcul etd'affichage.Le manomètre électronique permet des mesures de pression très précises.La restitution des valeurs peut se faire sur imprimante, sous forme de tableau ou de graphique.Un graphique permet de suivre l'évolution de pressions en fonction du temps.

Les différents capteurs utilisés sont les capteurs piésorésistifs et les capteurs à couche mince.

Le capteur piésorésistif transforme une information de pression générée par un quartz, en uneinformation électrique. Les avantages de ce type de capteur, sont une grande stabilité de pression etune grande résistance aux pointes de pression; il a comme inconvénients d'être onéreux de craindre leschocs et de manquer de précision.

Le capteur à couche mince transforme une information de pression générée par un pont de jauge enune information électrique. Les avantages de ce type de capteur, sont sa grande précision, sa résistanceaux chocs et son prix, il a comme inconvénient de manquer de stabilité.Ces capteurs ont une marge d'erreur maximum de 0,5% de la plage maximum

Exemple:Pour un capteur 0-450 bar la garantie de précision est de 2,25 barPour un capteur 0-50 bar la garantie de précision est de 0,25 barPour un capteur -1- +9 bar la garantie de précision est de 0,05 bar

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LA MESURE D'UNE PRESSIONPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Le manomètre électronique

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LA MESURE D'UNE PRESSIONPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Exemple de relevé effectué avec un manomètre

électronique

Pression en sortie d'une pompe à pistons en charge.Mise en évidence des pulsations générées par les pistons, moteur tournant à 1800 tr/mn.

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LA MESURE D'UNE PRESSIONPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Exemple de mano-contact

Plusieurs technologies sont utilisées pour réaliser les mano-contact:- déformation d'un tube de Bourdon,- action sur un piston / ressort,Le mano-contact permet d'émettre un signal électrique (ouverture ou fermeture de circuit) lorsque lapression atteint une valeur, montante ou descendante, déterminée par la sensibilité du composant.

MANO-CONTACT TYPE "CATERPILLAR"

MANO-CONTACT A PISTON MANO-CONTACT A TUBE DE BOURDON

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LES PERTES DE CHARGESPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Définition

Dans un circuit où circule un débit d'huile, la pression en amont est toujours supérieure à la pression enaval.Il y a une perte de pression ou perte de charge, généralement désignée par ∆P (Delta P, différence depression).La perte de charge est dite "distribuée" quand elle concerne l'ensemble d'une canalisation ou d'uncircuit.

Le débit est constant en tous les points d'un même circuit.Ce sont les vitesses qui varient en fonction des sections.Q = S1 V1 = S2 V2 = S3 V3 = ... = constante

La perte de charge est dite "localisée" quand elle concerne un raccord, un coude, un étranglement ou uncomposant.Elle peut atteindre une valeur très importante qu'il ne faut pas négliger.Les pertes de charges sont la conséquence des frottements- entre fluide et paroi (tuyauterie, raccord, composant)- entre les molécules du fluide lui-même.Une augmentation des pertes de charges se traduit par une augmentation de puissance perdue(mauvais rendement, échauffement de la charge d'huile).

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LES PERTES DE CHARGESPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Les pertes de charges distribuées

L'expérience suivante permet de mettre en évidence l'influence du frottement sur la ∆P.Le niveau du fluide est maintenu constant dans le réservoir par l'orifice d'évacuation du trop plein.L'extrémité de la ligne d'écoulement est obturée. Suivant le principe des vases communicants, le niveaudu fluide est identique dans tous les tubes manométriques.Le fluide étant au repos, il n'y a aucune différence de pression le long de la ligne (principe de Pascal).

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LES PERTES DE CHARGESPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Les pertes de charges distribuées

CIRCULATION D'UN DEBIT DANS LA LIGNE D'ECOULEMENT

Par l'orifice, un débit circule dans la ligne à la hauteur du fluide dans les tubes manométriques et baissepour se stabiliser selon une droite D.La hauteur du fluide dans les tubes est en fonction de la pression qui règne à leur base.La pression décroît au fur et à mesure que l'on s'éloigne du réservoir, (la longueur de frottementaugmente). La hauteur H correspond à la ∆P.

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LES PERTES DE CHARGESPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Les pertes de charges distribuées

AUGMENTATION DU DEBIT

A une augmentation du débit dans la ligne correspond une augmentation de H, donc de la ∆P.La perte de charge augmente avec le débit.

REMARQUE :

Au-delà d'une certaine vitesse du fluide, une augmentation du débit provoque une importante perte decharge. Une étude approfondie des phénomènes de frottement ferait apparaître un changement dansl'écoulement du fluide.Faible vitesse écoulement laminaireGrande vitesse écoulement critique ou turbulent lisseTrès grande vitesse écoulement turbulent

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LES PERTES DE CHARGESPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Les pertes de charges distribuées

AUGMENTATION DE LA SECTION

Le montage est modifié, la section de la ligne d'écoulement est augmentée.Pour une valeur de débit identique, la vitesse du fluide est plus faible.La hauteur H correspondante est plus faible, donc la ∆P est plus faible.La perte de charge ∆P diminue avec une augmentation de la section.

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LES PERTES DE CHARGESPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Les pertes de charges à travers les filtres

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LES PERTES DE CHARGESPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Ecoulement et pertes de charges

Le type d'écoulement et la perte de charge dans une tuyauterie peuvent être déterminés par lecture surun tableau.Paramètres à connaître :- la viscosité de l'huile (choix du tableau)- le débit en l/mn- le diamètre intérieur de la tuyauterie en mm.

Exemple :Si on fait passer un débit de 50 l/min dans un tuyau de diamètre intérieur 16 mm on aura 0,3bar de pertede charge par mètre de tuyau, l'écoulement est dit laminaire.Si on fait passer un débit de 50 l/min dans un tuyau de diamètre intérieur 10 mm on aura 2,5bar de pertede charge par mètre de tuyau, l'écoulement est dit turbulent.

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LES PERTES DE CHARGESPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Conclusion

Nous avons constaté que pour que le circuit monte en pression :

IL FAUT UNE RESTRICTION QUI S'OPPOSE A LA CIRCULATION DE L'HUILE

Cette pression se trouve en amont de la restriction, c'est-à-dire entre la pompe et la restriction.Quand le débit de la pompe augmente, l'huile afflue en plus grande quantité et "se coince" dans larestriction, ce qui fait encore augmenter la pression entre la pompe et la restriction.Par contre, la pression en aval de l'étranglement est déterminée par l'effort résistant, c'est-à-dire par lacharge qui s'exerce.Cette pression "aval" est donc indépendante du débit.Nous pouvons en déduire que les valeurs des pressions indiquées par le manomètre "amont" dépendentd'une part de la charge et, d'autre part, du débit de la pompe.

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LES PERTES DE CHARGESPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Le nombre de Reynolds

Nombre de Reynolds

Suivant la section des canalisations et la vitesse du fluide nous obtenons 3 formes d'écoulement

- Ecoulement laminaire :

Aucun tourbillon important ne vient perturber le trajet effectué par le fluide; dans un tel écoulement lesparticules constituant le fluide circulent parallèlement entre elles.

- Ecoulement turbulent:

Le trajet du fluide est soumis à des tourbillons. Les particules ne circulent plus en bon ordre dans unedirection, mais s'influencent et se font obstacle mutuellement.

- Ecoulement critique

Se situe entre l'écoulement laminaire et l'écoulement turbulent.

Le type d'écoulement est déterminé par le nombre de Reynolds(Re).

Re = Vt x D Vc

Re : Nombre de ReynoldsVt : Vitesse du fluide en m/sD : ∅ de la canalisation en mVc : Viscosité cinétique en m²/s

Re critique ≈ 2300Ecoulement laminaire : Re < Re critiqueEcoulement turbulent : Re > Re critique

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LES PERTES DE CHARGESPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Exercice application numérique

Supposons que la pression créée par l'effort résistant soit de 10.000 kPa dans le vérin; pressionindiquée par le manomètre B.Notons les pressions indiquées par le manomètre A pour différents régimes de la pompe pendant ledéplacement du vérin.

ANALYSE :1. La pression indiquée par le manomètre B en aval de la restriction ne varie pas avec le débit.

Elle ne dépend que de l'effort résistant.2. La pression indiquée par le manomètre A en amont de la restriction augmente avec le débit de la

pompe.3. Nous pouvons en déduire que les pressions relevées en A dépendent de la charge du vérin et du

débit de la pompe.4. Pour faire abstraction de la charge du vérin, étudions l'évolution de la différence de pression

∆P = A - B.5. Le tableau ci-contre montre bien que ∆P est proportionnelle au débit de la pompe.

Nous constatons que chacune des valeurs de ∆P peut être obtenue en multipliant le carré du débit par 5.Ici, le chiffre 5 est un coefficient caractéristique de la restriction.Une étude plus poussée nous amènerait à la conclusion suivante :- si nous restreignons un circuit hydraulique les différences de pression entre l'amont et l'aval de l'étranglement sont proportionnelles au carré du débit, quelle que soit la charge.Cette différence de pression se note ∆P et en appelant le débit Q, la formule s'écrit :

∆∆∆∆P = KQ2Le coefficient K dépend de la restriction, et d'elle seule.

Régime de lapompe (tr/min)

Débit de la pompe(l/min)

Pression en A(kPa)

Pression en B(kPa)

Pression A-B(kPa)

400 10 10 500 10 000 500800 20 12 000 10 000 2 000

1 200 30 14 500 10 000 4 5001 600 40 18 000 10 000 8 000

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LA PUISSANCEPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Relation générale

En règle générale, une puissance est définie par :

Puissance = TRAVAILTEMPS

PuissanceL'unité légale est le watt, W.Dans la pratique, on utilise le kilo watt, kW.

Travail.L'unité de travail est le joule, J.Le joule est le travail produit par une force de un newton, N, dont le point d'application se déplace de unmètre dans la direction de la force.

TempsL'unité de temps est la seconde.

L'ancienne unité de puissance, le cheval (ch) correspondant à la puissance nécessaire pour souleverune charge de 75 kilogrammes à 1 mètre de hauteur en 1 seconde.L'ancienne unité de puissance, le "horse power" (H.P.) correspondant à la puissance nécessaire poursoulever une charge de 33 000 Livres anglaises à 1 pied de hauteur en 1 minute.

W kW Ch H.P.1 Watt 1 0,001 0,00136 0,001341 kilo Watt 1000 1 1,359 1,3411 Cheval 736 0,736 1 0,9861 H.P. 746 0,746 1,014 1

PUISSANCE MECANIQUE

TRAVAIL = FORCE X ESPACE PARCOURU

PUISSANCE = FORCE X ESPACE PARCOURU———————————————TEMPS

VITESSE =ESPACE PARCOURU —————————— TEMPS

PUISSANCE = FORCE X VITESSE

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LA PUISSANCEPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Relation hydraulique

La puissance hydraulique s'exprime par la relation:

Puissance = Débit x Pression W m3/s Pa

Afin d'obtenir la puissance en ancienne unité, des coefficients de correction sont utilisés:

P ch = Q l/mn x kg/cm²450

P ch = Q l/mn x bar442

P kw = Q l/mn x bar600

PUISSANCE HYDRAULIQUE

TRAVAIL = PRESSION X SURFACE X ESPACE

PUISSANCE = PRESSION X SURFACE X ESPACE—————————————————TEMPS

DEBIT =SURFACE X ESPACE PARCOURU ——————————————— TEMPS

PUISSANCE = DEBIT X PRESSION

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LA PUISSANCEPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE La puissance mécanique à partir de la

puissance hydraulique

L'hydraulique ne crée pas de puissance, elle transforme la puissance moteur.Cette transformation entraîne une perte de rendement de l'ordre de 20% à 10% suivant le typed'installation.En utilisant l'hydraulique de la machine, il est possible de calculer la puissance du moteur par la relation:P moteur = Débit au régime de pleine charge x pression mesurée RendementDébit = soit mesuré, soit connu par les spécifications.

Valeur de rendementPar expérience, technologie du type:- entraînement par réducteur, régulation à servocommande, rendement 80%- entraînement direct, régulation load sensing, rendement 90%

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LA PUISSANCEPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Représentation de la puissance

La puissance hydraulique (Débit x Pression) doit utiliser la puissance moteur de telle sorte que le produitDébit x Pression soit toujours <= puissance moteur.Le débit peut être important, la pression doit être faible.Lé débit peut être faible, la pression pourra être élevée.C'est le rôle d'une régulation à puissance constante.Les différents points de fonctionnement déterminent une courbe de puissance.

TRACE DE LA COURBE

Exemple : PELLE 213 B (les rendements ne sont pas pris en compte).La pompe d'équipement ne prend pas toute la puissance du moteur. Puissance disponible au moteur :82 000 W.Limiteur de pression est réglé à 32 000 kPaDébit de la pompe en cylindrée mai : 270 l/mn, 0,0045 m3/s

Débit = Puissance disponible Pression de pompe

Pression en Pa Débit en m3/s Débit en l/s Débit en l/mn Puissance en kW

18 200 000 0,0045 4,5 270 82

20 000 000 0,0041 4,1 246 82

25 000 000 0,00328 3,28 197 82

30 000 000 0,00273 2,73 164 82

32 000 000 0,00256 2,56 154 82

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LA PUISSANCEPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Représentation de la puissance

La puissance hydraulique (Débit x Pression) n'est disponible que si le moteur Diesel fournit unepuissance mécanique suffisante.

Le produit Débit x Pression soit toujours <= puissance moteur.

Par rapport à la puissance;- Le débit peut être important, la pression doit être faible.- Le débit peut être faible, la pression pourra être élevée.Les valeurs de débit et pression peuvent être reportées sur un graphique.Le point de fonctionnement détermine un rectangle, sa surface représente la puissance.

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LE RENDEMENTPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Définition

Puissance utileLa puissance utile est la puissance utilisable en sortie du récepteur hydraulique après toutes lestransformations effectuées dans l'installation.

RendementLes transformations d'énergie successives font intervenir de nombreux composants, chacun ayant desfrottements mécaniques à vaincre et des fuites d'huile.Il y a une perte d'énergie sur chaque composant donc une perte de rendement.L'énergie perdue est évacuée sous forme de chaleur, par frottement ou laminage.

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LE RENDEMENTPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Définition

On distingue deux types de rendement :

- Rendement mécanique : ηηηηmécconcerne les pertes consécutives aux assemblages mécaniques.

- Rendement volumétrique : ηηηηVolConcerne les pertes consécutives aux fuites d'huile.

Rendement global :

Rendement global = Rendement mécanique x rendement volumétrique

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LE RENDEMENTPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Définition du rendement mécanique

Le rendement mécanique d'un appareil dépend de la force nécessaire pour vaincre les frottements.- Frottement des arbres sur les paliers et joints d'étanchéité.- Frottement des pistons dans les cylindres- Frottement des barillets sur les glaces....

Il y a déplacement d'un effort pendant un temps donné ; il y a une puissance dépensée;

Puissance = Force x Déplacement Temps

Cette puissance, prélevée sur la puissance disponible, n'est pas restituée à l'utilisation.

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LE RENDEMENTPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Le rendement mécanique d'une pompe

La puissance mécanique que la pompe peut convertir en puissance hydraulique est égale à la puissanceabsorbée moins la puissance perdue.

Puissance convertie(hydraulique)

Puissance absorbée(mécanique)

Perte(mécanique)

Puissance convertieRendement mécanique =

Puissance convertie + Perte

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LE RENDEMENTPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Le rendement mécanique d'un récepteur

La puissance hydraulique que le récepteur peut convertir en puissance mécanique, est égale à lapuissance absorbée moins la puissance perdue.

Puissance absorbée(hydraulique)

Perte(mécanique)

Puissance convertie(mécanique)

Puissance convertieRendement mécanique =

Puissance convertie + Perte

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LE RENDEMENTPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Le rendement volumétrique

Le rendement volumétrique d'un appareil dépend des pertes d'huile générées par les jeux fonctionnelsnécessaires dans les montages mécaniques.Ces fuites d'huile sont souvent nécessaires pour assurer la lubrification des pièces en frottement.Une fuite est un débit qui évacue de l'huile sous une certaine différence de pression.Il y a donc une puissance hydraulique absorbée par les fuites qui se dissipe sous forme de chaleur.Un débit de fuite passant à travers une restriction obéit à la relation ∆∆∆∆P = KQ²

∆∆∆∆P = Différence de pressionK = Coefficient, caractérise l'orificeQ = Débit d'huile

Le débit de fuite augmente avec la pression

P↑ ∆P↑ KQ²↑ (K= Cst Q²↑ )

L'expérience démontre que le débit de fuite augmente au carré par rapport à la section.Le débit de fuite augmente avec la pression.

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LE RENDEMENTPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Le rendement volumétrique d'une pompe

Le débit refoulé par la pompe est inférieur au débit aspiré, il faut lui enlever le débit de fuite.

Débit refoulé

Débit de fuite

Débit aspiré

Débit aspiré - Débit de fuiteRendement volumétrique =

Débit aspiré

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LE RENDEMENTPRESENTATION DEL'HYDRAULIQUE Le rendement volumétrique d'un récepteur

Le débit restitué par le récepteur est inférieur au débit absorbé, il faut lui enlever le débit de fuite.

Débit absorbé

Débit de fuite

Débit restitué

Débit restituéRendement volumétrique =

Débit restitué + fuite