Hydraulique Perfectionnement - Festo Didactic

Livre d’exercicesTP 502

Avec CD-ROM

Festo Didactic

551149 fr

HydrauliquePerfectionnement

0V1

A1V1

TP

B

1A1

1B1

P

A1B1

P

T

1V3P

T

1V2

A P B

Référence : 551149

Édition : 03/2012

Auteurs : Renate Aheimer, Frank Ebel, Annabella Zimmermann

Graphisme : Doris Schwarzenberger, Ralph-Christoph Weber

Mise en page : 03/2012, Frank Ebel, Ralph-Christoph Weber

© Festo Didactic SE, 73770 Denkendorf, 2013

Internet : www.festo-didactic.com

E-mail : [email protected]

L'acheteur obtient un droit d'utilisation simple, non exclusif, non limité dans le temps et restreint

géographiquement au site /siège de l'acheteur comme suit.

L'acheteur est autorisé à utiliser les contenus de l'ouvrage pour la formation continue du personnel du site

et à utiliser aussi des éléments du contenu pour la réalisation de son propre matériel de formation continue

du personnel de son site, à condition d'en mentionner la source, et à les dupliquer pour la formation

continue sur le site. Pour les écoles/universités et centres de formation, ce droit d'utilisation englobe

l'utilisation durant les cours par les élèves, stagiaires et étudiants du site.

En est exlcu dans tous les cas le droit de publication ainsi que de chargement et d'utilisation sur intranet ou

Internet ou sur plateformes LMS et bases de données telles que Moodle qui permettent à un grand nombre

d'utilisateurs d'y accéder en dehors du site de l'acheteur.

Tous les autres droits de transmission, de reproduction, de duplication, d'édition, de traduction, de

microfilmage ainsi que le transfert, le stockage et le traitement intégral ou partiel sur des systèmes

électroniques présupposent l'accord préalable de Festo Didactic SE.

Nota

Les termes enseignant, étudiant, etc. employés dans le présent document désignent aussi, bien

entendu, les enseignantes, étudiantes, etc. L'emploi d'un seul genre ne saurait constituer une

discrimination sexuelle, mais a simplement pour but de faciliter la lecture et la compréhension des

formulations.

© Festo Didactic 551149 III

Table des matières

Usage normal ______________________________________________________________________________ V

Avant-propos _____________________________________________________________________________ VI

Introduction _____________________________________________________________________________ VIII

Instructions et consignes de sécurité _________________________________________________________ IX

Ensemble de formation Hydraulique (TP 500) __________________________________________________ XI

Objectifs pédagogique Hydraulique, Perfectionnement (TP 502) ___________________________________ XII

Correspondance entre objectifs pédagogiques et travaux pratiques _______________________________ XIII

Jeu d’équipement _________________________________________________________________________ XIV

Correspondance entre composants et travaux pratiques _________________________________________ XVI

Notes à l'intention de l'enseignant ou du formateur ____________________________________________ XVIII

Structure des travaux pratiques _____________________________________________________________ XIX

Désignation des composants ________________________________________________________________ XX

Contenu du CD-ROM ________________________________________________________________________ XX

Travaux pratiques et corrigés

TP 1 : Commande d'un touret à tuyau (moteur hydraulique) __________________________________ 3

TP 2 : Conception d'un circuit à faible consommation d'énergie (circuit en bypass/dérivation)_____ 13

TP 3 : Levage de lourdes charges (diviseur de débit) _______________________________________ 21

TP 4 : Optimisation du dispositif de levage (diviseur de débit et limiteurs de pression) ___________ 29

TP 5 : Augmentation de la vitesse de sortie (circuit de recirculation) __________________________ 35

TP 6 : Réduction des temps de fabrication (circuit d'avance rapide) ___________________________ 43

TP 7 : Déplacement d'un vérin en cas de défaillance de la pompe (accumulateur hydraulique) _____ 53

TP 8 : Bridage d'un carter de réducteur (bridage avec accumulateur) __________________________ 61

TP 9 : Compensation d'un besoin accru en débit volumique (avance rapide avec accumulateur) ___ 67

TP 10 : Utilisation d'un régulateur de débit à l'avance et au recul (circuit redresseur) _____________ 75

TP 11 : Réglage de la force de bridage (réducteur de pression) ________________________________ 83

TP 12 : Comparaison de plusieurs régulateurs de pression

(comparaison limiteur de pression/réducteur de pression) _____________________________ 91

TP 13 : Fraisage de culasses (commande séquentielle de pression) ____________________________ 99

TP 14 : Changement de pression de service d'un vérin (circuit de paliers de pression) ____________ 107

TP 15 : Protection contre l'abaissement involontaire d'un bras (charge en traction) ______________ 113

Table des matières

IV © Festo Didactic 551149

Travaux pratiques et fiches de travail

















© Festo Didactic 551149 V

Usage normal

L'ensemble de formation Hydraulique, Perfectionnement ne doit être utilisé que :

• pour l'usage auquel il est destiné, c'est-à-dire dans le cadre de l'enseignement et de la formation, et

• en parfait état sur le plan de la sécurité.

Les composants de l'ensemble de formation sont construits conformément à l’état de l’art et aux règles

techniques reconnues en matière de sécurité. Une utilisation non conforme peut néanmoins mettre en

danger la vie et la santé de l’utilisateur ou de tiers ainsi qu'affecter l’intégrité des composants.

Le système de formation de Festo Didactic est exclusivement destiné à la formation initiale et continue dans

le domaine de l’automatisation et de la technique. Il incombe à l’établissement de formation et/ou aux

formateurs de faire respecter par les étudiants les consignes de sécurité décrites dans le présent manuel de

travaux pratiques.

Festo Didactic décline par conséquent toute responsabilité pour les dommages causés aux étudiants, à

l’établissement de formation et/ou à des tiers du fait de l'utilisation de ce jeu d’équipement en dehors du

contexte d’une pure formation, à moins que ces dommages ne soient imputables à une faute intentionnelle

ou à une négligence grossière de Festo Didactic.

VI © Festo Didactic 551149

Avant-propos

Le système de formation « Automatisation et Technique » de Festo Didactic part de différents niveaux

d’accès à la formation et objectifs professionnels. C’est dans cette optique qu'est structuré le système de

formation :

• ensembles de formation axés sur les technologies ;

• mécatronique et automatisation d'usine ;

• automatisation de process et technique de régulation ;

• Robotique mobile

• usines-écoles hybrides.

Le système de formation « Automatisation et Technique » fait régulièrement l’objet de mises à jour et

extensions au fil des évolutions enregistrées dans le domaine de la formation et des techniques.

Les ensembles de formation technologique se penchent sur les technologies suivantes : pneumatique,

électropneumatique, hydraulique, électrohydraulique, hydraulique proportionnelle, automates

programmables, capteurs, électricité et actionneurs électriques.

La structure modulaire du système de formation permet de réaliser des applications allant au-delà des

limites des différents ensembles. Par exemple, il est possible de commander par automate programmable

des actionneurs pneumatiques, hydrauliques et/ou électriques.

© Festo Didactic 551149 VII

Tous les ensembles de formation se composent des éléments suivants :

• matériel ;

• Supports

• séminaires.

Matériel

Le matériel des ensembles de formation est constitué de composants industriels et systèmes adaptés à une

approche didactique. Le choix et l'exécution des composants faisant partie des ensembles de formation

sont spécialement adaptés aux projets des supports d'accompagnement.

Supports

Les supports dédiés aux différents domaines de spécialité sont de deux types : didactiques et logiciels. Les

supports didactiques, axés sur la pratique, comprennent :

• manuels de fond et de cours (ouvrages standard de dispense de connaissances fondamentales) ;

• manuels de travaux pratiques (avec explications complémentaires et corrigés types) ;

• lexiques, manuels, ouvrages spécialisés (donnant des informations plus détaillées sur des thèmes à

approfondir) ;

• jeux de transparents et vidéos (permettant d'illustrer et de rendre plus vivant l'enseignement) ;

• posters (pour la visualisation de sujets plus complexes).

Dans le domaine du logiciel, des programmes sont disponibles pour les applications suivantes :

• didacticiels (présentation pédagogique et multimédia de contenus de formation) ;

• logiciels de simulation ;

• logiciels de visualisation ;

• logiciels de mesure ;

• logiciels de conception et de configuration ;

• logiciels de programmation d'automates programmables industriels.

Les supports destinés aux formateurs et aux étudiants sont disponibles en plusieurs langues. Ils sont

conçus pour l’enseignement, mais se prêtent aussi à l’autoformation.

Séminaires

Un large éventail de séminaires consacrés aux contenus des ensembles de formation complète l’offre de

formation initiale et continue.

Vous avez des suggestions ou des critiques à propos de ce manuel ?

N'hésitez pas à nous en faire part par courriel à : [email protected]

Les auteurs et Festo Didactic vous en remercient d'avance.

VIII © Festo Didactic 551149

Introduction

Le présent manuel de travaux pratiques fait partie du système de formation « Automatisation et Technique »

de la société Festo Didactic SE. Ce système constitue une solide base de formation initiale et continue axée

sur la pratique. Les ensembles de formation TP 501 et TP 502 contiennent exclusivement des commandes

purement hydrauliques.

Le niveau Initiation TP 501 convient à la formation de base aux commandes hydrauliques. Il dispense des

connaissances sur les bases physiques de l'hydraulique ainsi que sur le fonctionnement et l’utilisation de

composants hydrauliques. Le jeu d’équipement permet de réaliser des commandes hydrauliques simples.

Le niveau « Perfectionnement » TP502 est axé sur l’approfondissement des connaissances en commande

hydrauliques. Le jeu d’équipement permet de réaliser des montages hydrauliques avancés.

Le présent manuel de travaux pratiques vous fait connaître les principes physiques en jeu et les principaux

circuits de base de l'hydraulique. Les travaux pratiques ont pour sujets :

• l'enregistrement des courbes caractéristiques de divers composants.

• l'utilisation comparative de divers composants.

• la réalisation de divers circuits de base.

• l'application des équations de base de l'hydraulique.

Les conditions techniques nécessaires à la réalisation des commandes sont les suivantes :

• un poste de travail Learnline ou Learntop S doté d'une plaque profilée Festo Didactic. la plaque profilée

comporte 14 rainures en T parallèles espacées de 50 mm.

• un groupe générateur hydraulique (tension de service de 230 V, 50 Hz, pression de service 6 MPa

(60 bar), débit volumique 2 L/min).

• un bloc d'alimentation protégé contre les courts-circuits (entrée : 230 V, 50 Hz, sortie : 24 V, max. 5 A)

pour l'alimentation du capteur de débit.

• des câbles de laboratoire sécurisés.

Pour réaliser les 15 travaux pratiques, vous avez également besoin, en plus du jeu d'équipement TP 501, de

composants appartenant au jeu d'équipement TP 502. Les bases théoriques nécessaires à la

compréhension de ces travaux pratiques sont données dans le manuel de cours

• Hydraulique, Initiation

Des fiches techniques des différents composants (vérins, distributeurs, etc.) sont en outre disponibles.

© Festo Didactic 551149 IX

Instructions et consignes de sécurité

Généralités

• Les étudiants ne doivent travailler sur les montages que sous la surveillance d’une formatrice ou d’un

formateur.

• Utilisez le matériel électrique (blocs d'alimentations, compresseurs, groupe générateur hydraulique, p.

ex.) uniquement dans les laboratoires équipés d'un dispositif à courant différentiel résiduel (DDR).

• Respectez les indications données dans les fiches techniques des différents composants, en particulier

toutes les consignes de sécurité !

• La formation ne doit être à l'origine d'aucune panne susceptible d'affecter la sécurité ; les pannes

éventuelles doivent être immédiatement éliminées.

• Portez votre équipement de protection individuel (lunettes de protection, chaussures de sécurité)

lorsque vous travaillez sur les montages.

Mécanique

• Ne mettez les doigts dans le montage que quand il est arrêté.

• Montez solidement tous les composants sur la plaque profilée.

• Les capteurs de fin de course ne doivent jamais être actionnés de face.

• Risque de blessure lors de la recherche d’erreurs !

Utilisez un outil, par exemple un tournevis pour actionner les capteurs de fin de course.

• Installez tous les composants de manière à ne pas entraver l'actionnement des interrupteurs et

dispositifs de sectionnement.

• Notez les indications concernant l'implantation des composants.

• Montez toujours les vérins avec leur capot de protection.

Electrique

• N’utilisez que des très basses tensions de 24 V DC maximum.

• N’effectuez les branchements et débranchements électriques qu’en l’absence de tension !

• N’utilisez pour les branchements électriques que des câbles de liaison dotés de connecteurs de

sécurité.

• Pour débrancher les câbles de liaison, tirez sur les connecteurs, pas sur les câbles.

Hydraulique

• Limitez la pression de réseau à 6 MPa (60 bar).

La pression maximale admissible de tous les équipements de l'ensemble de formation est de

12 MPa (120 bar).

• Risque de blessure dû à une température d'huile > 50 °C !

L'huile hydrauliques à une température > 50° C peut provoquer des brûlures et ébouillantements.

• Risque de blessure à la mise en marche du groupe générateur hydraulique !

Des vérins peuvent se mettre en mouvement intempestivement.

• Les distributeurs, appareils, tuyaux doivent tous être munis de raccords rapides auto-obturants.

X © Festo Didactic 551149

• Couplage des tuyaux

– Ne jamais accoupler ou découpler des tuyaux sous pression ou lorsque le groupe hydraulique est

en marche ! Les coupleurs doivent être accouplés hors pression.

– Posez le coupleur femelle bien dans l'axe du coupleur mâle !

Evitez absolument un accouplement désaxé des coupleurs mâle et femelle.

– Vérifiez après chaque désaccouplement que les coupleurs se sont bien obturés !

• Réalisation du montage hydraulique

– Pendant la réalisation du montage, le groupe hydraulique doit être à l'arrêt, et le bloc

d'alimentation hors tension.Avant la mise en service, vérifiez que vous avez bien raccordé toutes

les conduites de retour au réservoir et que les coupleurs sont correctement raccordés.

• Mise en service

– Ne mettez jamais le vérin en service sans son capot de protection.

– Commencez par mettre le bloc d'alimentation électrique en marche, puis le groupe générateur

hydraulique.

• Démantèlement du montage hydraulique

– Vérifiez, avant le démantèlement, que le montage est hors pression.

– Arrêtez le groupe hydraulique avant de mettre le bloc d'alimentation hors tension.

• Si un raccord est désaccouplé sous pression, le clapet anti-retour du coupleur retient la pression dans

l'appareil. Mit der Druckentlastungseinheit kann dieser Druck abgebaut werden.

Fixation

Les plaques-supports des appareils sont dotées de la variante de fixation A, B ou C :

• Variante A, système à encliquetage

Équipements légers ne supportant pas de charge (par exemple distributeurs, capteurs). Enclipsez

simplement les appareils dans la rainure de la plaque profilée. Désolidarisation des appareils par

actionnement du levier bleu.

• Variante B, système à rotation

Équipements pouvant supporter des charges moyennes (p. ex. vérins hydrauliques ou pneumatiques).

Ces équipements se fixent sur la plaque profilée par vis à tête rectangulaire. La fixation ou

désolidarisation s’opère à l'aide de l'écrou-poignée bleu. Vérifier que les têtes de vis rectangulaires

aient bien tourné de 90° lors du serrage.

• Variante C, système à vissage

Pour équipements supportant de lourdes charges ou rarement désolidarisés de la plaque profilée (p. ex.

distributeur de mise en circuit avec filtre-manodétendeur. Les appareils se fixent par vis à tête

cylindrique et écrous rectangulaires.

Accessoires requis

Le dépouillement des travaux pratiques réalisés avec le capteur de débit nécessite un multimètre

numérique. Le multimètre numérique sert à mesurer la tension de sortie du capteur de débit.

Pour mesurer les temps de sortie et de rentrée de la tige du vérin hydraulique, utilisez un chronomètre.

© Festo Didactic 551149 XI

Ensemble de formation Hydraulique (TP 500)

L’ensemble de formation TP 500 se compose de nombreux moyens de formation et de séminaires. Cet

ensemble a exclusivement pour objet les commandes purement hydrauliques. Certains composants de

l'ensemble de formation TP 500 peuvent aussi faire partie intégrante d'autres ensembles.

Composants importants du TP 500

• Poste de travail bien stable avec plaque profilée Festo Didactic

• Jeux d'équipement ou composants individuels (vérins, distributeurs, manomètres par exemple)

• Équipements complets de laboratoire

Supports

Les supports associés à l'ensemble de formation TP 500 comprennent un manuel de cours et deux manuels

de travaux pratiques. Le manuel de cours dispense de manière claire les bases techniques et physiques de

l'hydraulique. Les manuels de travaux pratiques contiennent les fiches de travail de chacun des TP, le

corrigé de chaque fiche de travail et un CD-ROM. Un jeu de fiches de travaux pratiques et fiches de travail

prêtes à l'emploi est fourni avec chaque manuel de travaux pratiques.

Des fiches techniques des composants matériels sont fournies avec le jeux d'équipement.

Supports

Manuel de cours Hydraulique, Initiation

Manuel de travaux

pratiques

Hydraulique, Initiation (TP 501)

Hydraulique, Perfectionnement (TP 502)

Collection de transparents Bases de l'hydraulique

Programme de simulation FluidSIM® Hydraulique

Didacticiel WBT Hydraulique

Tableau récapitulatif des supports de l'ensemble de formation TP 500

Les logiciels utilisables avec l'ensemble de formation TP 500 sont FluidSIM® H et le didacticiel Hydraulique.

FluidSIM® H facilite la préparation des cours. Il permet de réaliser et de simuler des commandes

hydrauliques. Le didactiel Hydraulique dispense les connaissances de base sur les commandes

hydrauliques. Des exemples tirés de la pratique industrielle permettent à l'étudiant d'assimiler les bases de

l'hydraulique et de faire connaissance avec les composants d'installations hydrauliques.

Les supports sont proposés en plusieurs langues. Vous trouverez d’autres moyens de formation dans nos

catalogues et sur Internet.

XII © Festo Didactic 551149

Objectifs pédagogique Hydraulique, Perfectionnement (TP 502)

Composants

• Connaître la conception et le fonctionnement d'un moteur hydraulique.

• Connaître la conception et le fonctionnement d'un diviseur de débit.

• Connaître la conception et le fonctionnement d'un réducteur de pression.

Montages

• Savoir régler le sens et la vitesse de rotation d'un moteur hydraulique

• Savoir réaliser des circuits avec dérivation.

• Savoir utiliser un diviseur de débit pour synchroniser deux vérins.

• Savoir assurer le synchronisme à l'avance et au recul.

• Connaître le circuit de recirculation.

• Connaître le circuit d'avance rapide.

• Savoir établir un diagramme de déplacement à partir de la description du cycle.

• Savoir utiliser un accumulateur à membrane comme accumulateur de volume.

• Savoir faire avancer et reculer des vérins, après arrêt de la pompe, à l'aide de l'accumulateur.

• Savoir utiliser un accumulateur à membrane comme accumulateur de pression.

• Savoir utiliser un accumulateur à membrane dans un circuit d'avance rapide.

• Connaître le circuit redresseur.

• Savoir utiliser un réducteur de pression dans un circuit.

• Savoir définir la pression d'un vérin à double effet.

• Savoir opter entre l'utilisation d'un limiteur de pression et d'un réducteur de pression.

• Savoir décrire et réaliser une commande séquentielle à deux vérins.

• Connaître un circuit de séquence de pression.

• Connaître un circuit de paliers de pression.

• Connaître la manière de sécuriser une charge en traction

Mesures et calculs

• Savoir calculer les bilans de puissance de circuits hydrauliques à partir de valeurs mesurées.

• Savoir calculer les forces du vérin.

© Festo Didactic 551149 XIII

Correspondance entre objectifs pédagogiques et travaux pratiques

TP 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Objectif pédagogique

Connaître la conception et le

fonctionnement d'un moteur hydraulique. x

Savoir régler le sens et la vitesse de

rotation d'un moteur hydraulique x

Savoir réaliser des circuits avec

dérivation. x

Savoir calculer les bilans de puissance de

circuits hydrauliques à partir de valeurs

mesurées.

x


fonctionnement d'un diviseur de débit. x x

Savoir utiliser un diviseur de débit pour

synchroniser deux vérins. x x

Savoir assurer le synchronisme à l'avance

et au recul. x

Connaître le circuit de recirculation. x

Savoir calculer les forces du vérin. x

Connaître le circuit d'avance rapide. x

Savoir établir un diagramme de

déplacement à partir de la description du

cycle.

x

Savoir utiliser un accumulateur à

membrane comme accumulateur de

volume.

x

Savoir faire avancer et reculer des vérins,

après arrêt de la pompe, à l'aide de

l'accumulateur.

x


membrane comme accumulateur de

pression.

x


membrane dans un circuit d'avance

rapide.

x

Connaître le circuit redresseur. x


fonctionnement d'un réducteur de

pression.

x

Savoir utiliser un réducteur de pression

dans un circuit. x

XIV © Festo Didactic 551149

TP 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Objectif pédagogique

Savoir définir la pression d'un vérin à

double effet. x

Savoir opter entre l'utilisation d'un

limiteur de pression et d'un réducteur de

pression.

x

Savoir décrire et réaliser une commande

séquentielle à deux vérins. x

Connaître un circuit de séquence de

pression. x

Connaître un circuit de paliers de

pression. x

Connaître la manière de sécuriser une

charge en traction x

Jeu d'équipement

Ce jeu d’équipement est conçu en vue du perfectionnement de la formation aux commandes hydrauliques.

Les deux jeux d’équipement (TP501 et TP502) contiennent des composants nécessaires à l’acquisition des

compétences définies par les objectifs pédagogiques fixés et peuvent être complétés à loisir par d’autres

jeux d’équipement.

Jeu d'équipement Hydraulique, Perfectionnement (TP 502)

Composant Référence Quantité

Distributeur 2/2 à poussoir, convertible 544353 1

Réducteur de pression à 3 voies 544337 1

Limiteur de pression compensé 567237 1

Accumulateur à membrane avec bloc d'isolement 152859 1

Clapet anti-retour, pression d'ouverture 0,6 MPa 548618 3

Diviseur de débit 544340 1

Vérin différentiel 16/10/200 avec capot de protection 572746 1

Kit de montage pour vérin 544371 1

Répartiteur en T 152847 5

© Festo Didactic 551149 XV

Tuyaux flexibles avec raccords rapides

Désignation Référence Quantité

Tuyau 600 mm 152960 7

Tuyau 1000 mm 152970 4

Tuyau 1500 mm 159386 2

Symboles graphiques du jeu d'équipement

Composant Symbole graphique Composant Symbole graphique

Distributeur 2/2 à

poussoir, convertible

B

P

A

P

Vérin différentiel

16/10/200 avec capot de

protection

Réducteur de pression à 3

voies

T

A

P

Répartiteur en T

Limiteur de pression

compensé

Clapet anti-retour,

pression d'ouverture

0,6 MPa

Diviseur de débit A

P

B

XVI © Festo Didactic 551149

Composant Symbole graphique

Accumulateur à membrane

avec bloc d'isolement

Correspondance entre composants et travaux pratiques

Jeu d’équipement TP 502

TP 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Composant

Distributeur 2/2 à poussoir, convertible 1 1 1 1

Réducteur de pression à 3 voies 1 1 1

Limiteur de pression compensé 1 1 1 1 1

Accumulateur à membrane avec bloc

d'isolement

1 1 1

Clapet anti-retour, pression d'ouverture

0,6 MPa

2 1 1 3 1 1 1 1

Diviseur de débit 1 1

Vérin différentiel 16/10/200 avec capot

de protection

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Répartiteur en T 1 5 1 2 1 1 1 6 2 2 2 2 3

© Festo Didactic 551149 XVII

Jeu d’équipement TP 501

TP 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Composant

Moteur hydraulique 1 1 1

Distributeur 4/3 à levier, centre en Y

(AB->T), bistable

1 1 1 1 1 1

Limiteur de débit unidirectionnel 1 1 1 1 1 1 1

Robinet d’arrêt 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Répartiteur hydraulique à 4 orifices avec

manomètre

1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2

Manomètre 1 2 2 2 1 1 3 1 1 4 2 1 2

Régulateur de débit à 2 voies 1 1 1 1 1

Vérin différentiel 16/10/200 avec capot

de protection

1 1 1

Distributeur 4/2 à levier et rappel par

ressort

1 2 1 1 1 1 1 1

Limiteur de pression 1 1 1

Clapet anti-retour, pression d'ouverture

0,6 MPa

1

Distributeur 4/3 à levier, centre fermé, à

enclenchement

1 1

Répartiteur en T 1

Tuyaux

TP 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Composant

Tuyau 600 mm 5 7 4 7 5 7 5 5 7 5 6 6 7 7 7

Tuyau 1000 mm 1 1 4 5 1 2 3 2 2 2 2 2 5 4 3

Tuyau 1500 mm 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1

XVIII © Festo Didactic 551149

Accessoires requis

TP 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Composant

Multimètre numérique 1 1 1 1

Bloc d’alimentation secteur 24 V DC 1 1 1 1

Groupe générateur hydraulique 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Notes à l'intention de l'enseignant ou du formateur

objectifs pédagogiques

L'objectif général du présent manuel de travaux pratiques est de se familiariser avec les bases de

l'hydraulique ainsi qu'avec la réalisation pratique des montages sur la plaque profilée. Cette interaction

directe entre théorie et pratique est le garant de progrès rapides et durables. Les objectifs pédagogiques

spécifiques sont documentés dans la matrice, Des objectifs pédagogiques plus concrets sont affectés à

chaque travail pratique.

Temps alloué

Le temps nécessaire à la réalisation d’un TP dépend des connaissances préalables de l'étudiant. Étudiant du

travail des métaux ou de l'électricité : 2 semaines environ. Ouvrier professionnel : 1 semaine environ.

Composants du jeu d'équipement

Manuel de cours, manuel de travaux pratiques, recueil de travaux pratiques et jeu d'équipement sont

adaptés les uns aux autres. Pour les 15 TP, vous avez besoin des composants d'un jeu d’équipement

TP 502.

Chaque exercice peut être réalisé sur une plaque profilée d'au moins 700 mm de large.

Normes

Le présent manuel de travaux pratiques applique les normes suivantes :

DIN ISO 1219-1 : Fluidique, symboles graphiques et schémas de circuit, symboles

DIN ISO 1219-2 : Fluidique, symboles graphiques et schémas de circuit, schémas de circuit

DIN EN 60617-7 : Symboles graphiques pour schémas de circuit

DIN EN 81346-2 : Systèmes industriels, installations et appareils, et produits industriels ;

principes de structuration et désignations de référence

© Festo Didactic 551149 XIX

Repérage des corrigés

Le texte des corrigés et les compléments donnés dans les graphiques ou diagrammes sont repérés en

rouge.

Repérage dans les fiches de travail

Les textes à compléter sont repérés par des lignes ou des cases grisées dans les tableaux.

Les graphiques à compléter sont sur fond tramé.

Notes à l'intention de l'enseignant

Des informations complémentaires sont fournies ici sur les divers composants et commandes réalisées. Ces

indications ne figurent pas dans le recueil de travaux pratiques.

Corrigés

Les corrigés indiqués dans le présent manuel de travaux pratiques sont le résultat de mesures effectuées

lors d'essais. Les résultats de vos mesures peuvent différer de ces valeurs.

Thèmes d'apprentissage

La matrice suivante représente la correspondance entre les thèmes d'apprentissage des établissements de

formation professionnelle et le thème de formation aux « Hydraulique » pour un certain nombre de métiers.

Métier Thème d'apprentissage

Thème

Électronicien/ne en

automatisation

3 Analyse et adaptation de commandes

6 Réalisation d'installations et contrôle de leur sécurité

Mécanicien/ne industriel 6 Installation et mise en service de systèmes de commande

Mécatronicien/ne 4 Étude des flux d'énergie et d'information dans des modules électriques,

pneumatiques et hydrauliques

7 Réalisation de sous-systèmes mécatroniques

Structure des travaux pratiques

Les 15 travaux pratiques ont la même structure méthodologique. Ils se divisent en :

• titre

• objectifs pédagogiques

• problème

• schéma d'implantation

• travaux à exécuter

• aides

• fiches de travail

Le manuel de travaux pratiques contient le corrigé de chacune des fiches de travaux pratiques des 15 TP.

XX © Festo Didactic 551149

Désignation des composants

La désignation des éléments dans les schémas s'effectue selon la norme DIN ISO 1219-2. Tous les

composants d'un circuit possèdent le même repère principal. Des lettres sont attribuées en fonction du

composant. Les composants existant en plusieurs exemplaires dans un circuit sont numérotés en continu.

Vérins : 1A1, 2A1, 2A2, ...

Distributeurs : 1V1, 1V2, 1V3, 2V1, 2V2, 3V1, ...

Entrées de signaux : 1S1, 1S2, ...

Accessoires : 0Z1, 0Z2, 1Z1, ...

Contenu du CD-ROM

Le manuel de travaux pratiques figure sous forme de fichier pdf sur le CD-ROM fourni.

Le CD-ROM comporte les dossiers suivants :

• Schémas de circuit FluidSIM®

Schémas de circuit FluidSIM®

Ce répertoire contient les schémas de circuit FluidSIM® de tous les TP de l'ensemble de formation.

© Festo Didactic 551149 1

Table des matières

Travaux pratiques et corrigés

















2 © Festo Didactic 551149


TP 1 Commande d'un touret à tuyau (moteur hydraulique)

Objectifs pédagogiques

Lorsque vous aurez fait ce TP,

• vous connaîtrez la conception et le fonctionnement d'un moteur hydraulique.

• vous saurez régler le sens et la vitesse de rotation d'un moteur hydraulique.

Problème

Le touret à tuyau d'un camion-citerne de fuel est actionné par un moteur hydraulique. Sa fonction est de

dérouler le tuyau, de le maintenir ainsi pendant un certain temps puis de l'enrouler. Les positions de

commutation doivent être réalisées à l'aide d'un distributeur 4/3. La vitesse devra être réglable au moyen

d'un limiteur de débit.

Schéma d'implantation

Camion-citerne avec touret à tuyau

TP 1 – Commande d'un touret à tuyau (moteur hydraulique)


Description du processus

Le montage hydraulique ayant été réalisé, le distributeur 4/3 à levier 1V2 est amené en position médiane.

Le groupe hydraulique est mis en marche et la pression de réseau réglée à 5 MPa (50 bar).

Le moteur hydraulique est mis en marche en amenant le levier du distributeur 4/3 en position droite ou

gauche. Le limiteur de débit unidirectionnel 1V1 permet de régler le débit.

Travaux à exécuter

1. Familiarisez-vous avec le fonctionnement et la conception d'un moteur hydraulique.

2. Complétez la nomenclature des composants.

3. Réalisez le montage du TP.

4. Vérifiez le montage de commande.

5. Mesurez la vitesse de rotation du moteur durant 10 secondes sous divers débits puis comparez les

valeurs mesurées aux valeurs de la fiche technique du capteur de débit.

6. Analysez le résultat de vos mesures.

Aides

• Fiches techniques

• Notices d'utilisation

• Manuel de cours Hydraulique

• Programme de simulation FluidSIM® H

Contrôle visuel

Le contrôle visuel permanent visant à identifier des défectuosités sur les tuyaux ou appareils

hydrauliques fait partie des règles de sécurité standard en hydraulique.



1. Fonctionnement et conception d'un moteur hydraulique

Information

Les moteurs hydrauliques sont conçus en principe comme des pompes hydrauliques. Ils se

subdivisent en

• moteurs constants

à cylindrée constante

• moteurs variables

à cylindrée variable.

Ces types de base englobent plusieurs types de construction.

Moteur à engrenage

Moteur à engrenage externe

Moteur à engrenage interne

Moteur à gérotor

Moteurs à cylindrée constante

Moteur à palettes

Moteur hydraulique

à palettes internes

à palettes externes

Moteurs à cylindrée constante/variable

Moteur à pistons

Moteur à pistons radiaux

Moteur à pistons axiaux

Types de construction de moteurs hydrauliques

Les moteurs hydrauliques sont des composants de la partie entraînement. Ce sont des actionneurs.

Ils transforment l'énergie hydraulique en énergie mécanique et génèrent des mouvements rotatifs

(entraînement rotatif). Si le mouvement de rotation est limité à une plage angulaire déterminée, on

parle alors de moteurs oscillants.

Les moteurs hydrauliques possèdent les mêmes grandeurs caractéristiques que les pompes. Le

volume absorbé par les moteurs hydrauliques est appelé cylindrée. La cylindrée est indiquée par

les fabricants de moteurs hydrauliques en cm3 par tour, accompagnée de la plage de vitesses de

rotation dans laquelle le moteur fonctionne de manière rentable.



La cylindrée des moteurs hydrauliques permet de résoudre les équations suivantes : MpV

=

q = n · V

p pression [Pa]

M couple [Nm]

V cylindrée, volume absorbé [cm3]

q débit volumique [dm3/min]

n vitesse de rotation [min-1]

La cylindrée et la vitesse de rotation voulue permettent de calculer le débit volumique requis par le

moteur.

a) Un moteur de cylindrée V = 10 cm3 doit tourner à une vitesse de n = 600 tours par minute.

Calculez le débit volumique q requis par le moteur .

q = 310 cm 600

min⋅

= 6000 cm3/min = 6 dm3/min = 6 l/min

La pompe doit refouler 6 dm3/min pour que le moteur tourne à 600 tours par minute.

b) Un moteur hydraulique de cylindrée V = 12,9 cm3 est actionné par un débit volumique de

q = 15 dm3/min. À la vitesse qui en résulte, le couple M = 1 Nm. Quelle est la vitesse de rotation n et la

puissance délivrée P ?

Calcul de la vitesse de rotation n :

n = 3 3 3

3 6 315 dm 15 10 m

12,9 cm min 12,9 10 m min

−

−⋅

= = =⋅

qV

1163 min-1

Calcul de la puissance P en watts :

P = 2 · π · n · M = 2 · π · 1163 min-1 · 1 Nm = 2 1163 1 Nm

60 s⋅ ⋅ ⋅

⋅π

= 122 W



c) Calculez le couple délivré lorsque le moteur est fortement freiné et que la pression qui en découle est

de 14 MPa (140 bar). Ne prenez pas en compte à cet égard ni le rendement mécanique-hydraulique, ni

le rendement volumétrique.

Calcul du couple M à la pression d'entrée maximale :

M = p ⋅ V = 140 ⋅ 105 Pa ⋅ 12,9 ⋅ 10-6 m3 = 140 ⋅ 105 ⋅ 12,9 ⋅ 10-63

2N m

m⋅

M = 1806 · 10-1 Nm = 180,6 Nm

2. Compléter la nomenclature des composants

– Complétez la nomenclature des composants en reportant dans le tableau ci-dessous la quantité des

composants requis, leur repère dans le schéma et leur désignation.

Quantité Désignation Composant

1 1M1 Moteur hydraulique

1 1V2 Distributeur 4/3 à levier, centre en Y (AB->T), bistable

1 1V1 Limiteur de débit unidirectionnel (alternative : régulateur de débit)

1 0V1 Robinet d’arrêt

2 — Répartiteur hydraulique à 4 orifices avec manomètre

1 0Z1 Groupe générateur hydraulique

Quantité Composant

5 Tuyau 600 mm

1 Tuyau 1000 mm

1 Tuyau 1500 mm

Nota

Pour effectuer les mesures, il vous faut :

• 1 bloc d'alimentation 24 V DC, 4,5 A max.

• 1 multimètre numérique



3. Réalisation de la commande

Tenez compte, lors de la réalisation de la commande, des points suivants :

• Réglez sur le limiteur de pression du groupe hydraulique une pression de 6 MPa (60 bar) avant de

réaliser le montage.

• Utilisez le schéma de circuit.

0Z1

0V1

P T

1M1

A1V2

TP

B

1V1 B

A

• Désignez les composants.

• Tenez compte lors de l'accouplement/du désaccouplement des tuyaux de ce qui suit

– Ne jamais accoupler ou désaccoupler des tuyaux sous pression ou lorsque le groupe hydraulique

est en marche.

Les coupleurs doivent être accouplés hors pression.

– Posez le coupleur femelle bien dans l'axe du coupleur mâle.




• Sélection et pose des tuyaux

– Choisissez la longueur de la tuyauterie de manière à pouvoir compenser les variations de longueur

dues à la pression.

– Évitez de solliciter la tuyauterie mécaniquement.

Ne cintrez pas les tuyaux au-delà de leur rayon minimal de cintrage de 51 mm.

– Evitez toute torsion des tuyaux au montage.

• Repérez sur le schéma hydraulique les tuyaux de raccordement posés.

4. Contrôle du montage de la commande

Tenez compte, lors de la mise en service de la commande, des points suivants :

• Vérifiez que vous avez bien raccordé toutes les conduites de retour au réservoir et que les coupleurs

sont correctement branchés.

• Fermez complètement le limiteur de débit unidirectionnel 1V1, puis rouvrez-le d'un demi-tour.

• Activez la circulation sans pression en ouvrant le robinet d'arrêt.

• Appliquez la tension 24 V DC destinée à l'alimentation du capteur de débit.

Nota

Les informations concernant le capteur de débit se trouvent dans la notice d'utilisation du capteur.

• Mettez la pompe hydraulique en marche.

• Fermez lentement le robinet d'arrêt jusqu'à ce que la pression de circulation passe à environ 1,5 MPa

(15 bar).

En présence de fuites, repassez immédiatement à la circulation sans pression.

• Mettez le moteur hydraulique en marche et veillez à l'absence de fuites. Arrêtez ensuite le moteur

hydraulique.

• Fermez complètement le robinet d’arrêt puis réglez sur le groupe hydraulique la pression de réseau

prévue de 5 MPa (50 bar).

• Arrêtez le moteur hydraulique et réglez le débit q voulu sur le moteur hydraulique en ouvrant ou en

fermant le limiteur de débit unidirectionnel 1V1.

5. Relevé des valeurs mesurées

a) Reportez les valeurs mesurées dans le tableau ci-après.

Nota

Afin de minimiser les erreurs de mesure, effectuez chaque chronométrage trois fois puis calculez la

moyenne.



Débit q [l/min]

Rotation à droite Rotation à gauche

Temps pour 20 tours [s] t1, t2, t3 tmoyen

Vitesse n [tours/min]



0,5

17,8

17,5 68,6

17,6

18,2 65,9 17,1 18,3

17,6 18,7

1,0

9,7

9,5 126,3

9,4

9,5 126,3 9,3 9,6

9,5 9,5

b) Tracez la caractéristique vitesse/débit sur la base des valeurs du tableau.

Caractéristique vitesse/débit

Note à l'intention de l'enseignant

La ligne tracée doit simplement refléter l'allure de la courbe.



6. Analyse des résultats de mesure

– Analysez le résultat de vos mesures.

Le basculement du levier du distributeur 4/3 inverse le sens de rotation du moteur hydraulique.

La vitesse du moteur hydraulique varie en fonction du réglage du limiteur de débit.

La vitesse de rotation du moteur hydraulique est proportionnelle au débit. Au doublement du débit

correspond un doublement de la vitesse.




Table des matières

Travaux pratiques



















TP 1 Commande d'un touret à tuyau (moteur hydraulique)

Objectifs pédagogiques

Lorsque vous aurez fait ce TP,

• vous connaîtrez la conception et le fonctionnement d'un moteur hydraulique.

• vous saurez régler le sens et la vitesse de rotation d'un moteur hydraulique.

Problème

Le touret à tuyau d'un camion-citerne de fuel est actionné par un moteur hydraulique. Sa fonction est de

dérouler le tuyau, de le maintenir ainsi pendant un certain temps puis de l'enrouler. Les positions de

commutation doivent être réalisées à l'aide d'un distributeur 4/3. La vitesse devra être réglable au moyen

d'un limiteur de débit.

Schéma d'implantation

Camion-citerne avec touret à tuyau



Description du processus

Le montage hydraulique ayant été réalisé, le distributeur 4/3 à levier 1V2 est amené en position médiane.

Le groupe hydraulique est mis en marche et la pression de réseau réglée à 5 MPa (50 bar).

Le moteur hydraulique est mis en marche en amenant le levier du distributeur 4/3 en position droite ou

gauche. Le limiteur de débit unidirectionnel 1V1 permet de régler le débit.

Travaux à exécuter

1. Familiarisez-vous avec le fonctionnement et la conception d'un moteur hydraulique.

2. Complétez la nomenclature des composants.

3. Réalisez le montage du TP.

4. Vérifiez le montage de commande.

5. Mesurez la vitesse de rotation du moteur durant 10 secondes sous divers débits puis comparez les

valeurs mesurées aux valeurs de la fiche technique du capteur de débit.

6. Analysez le résultat de vos mesures.

Aides

• Fiches techniques

• Notices d'utilisation

• Manuel de cours Hydraulique

• Programme de simulation FluidSIM® H

Contrôle visuel

Le contrôle visuel permanent visant à identifier des défectuosités sur les tuyaux ou appareils

hydrauliques fait partie des règles de sécurité standard en hydraulique.



1. Fonctionnement et conception d'un moteur hydraulique

Information

Les moteurs hydrauliques sont conçus en principe comme des pompes hydrauliques. Ils se

subdivisent en

• moteurs constants

à cylindrée constante

• moteurs variables

à cylindrée variable.

Ces types de base englobent plusieurs types de construction.

Moteur à engrenage

Moteur à engrenage externe

Moteur à engrenage interne

Moteur à gérotor

Moteurs à cylindrée constante

Moteur à palettes

Moteur hydraulique

à palettes internes

à palettes externes

Moteurs à cylindrée constante/variable

Moteur à pistons

Moteur à pistons radiaux

Moteur à pistons axiaux

Types de construction de moteurs hydrauliques

Les moteurs hydrauliques sont des composants de la partie entraînement. Ce sont des actionneurs.

Ils transforment l'énergie hydraulique en énergie mécanique et génèrent des mouvements rotatifs

(entraînement rotatif). Si le mouvement de rotation est limité à une plage angulaire déterminée, on

parle alors de moteurs oscillants.

Les moteurs hydrauliques possèdent les mêmes grandeurs caractéristiques que les pompes. Le

volume absorbé par les moteurs hydrauliques est appelé cylindrée. La cylindrée est indiquée par

les fabricants de moteurs hydrauliques en cm3 par tour, accompagnée de la plage de vitesses de

rotation dans laquelle le moteur fonctionne de manière rentable.



La cylindrée des moteurs hydrauliques permet de résoudre les équations suivantes : MpV

=

q = n · V

p pression [Pa]

M couple [Nm]

V cylindrée, volume absorbé [cm3]

q débit volumique [dm3/min]

n vitesse de rotation [min-1]

La cylindrée et la vitesse de rotation voulue permettent de calculer le débit volumique requis par le

moteur.

a) Un moteur de cylindrée V = 10 cm3 doit tourner à une vitesse de n = 600 tours par minute.

Calculez le débit volumique q requis par le moteur .

b) Un moteur hydraulique de cylindrée V = 12,9 cm3 est actionné par un débit volumique de

q = 15 dm3/min. À la vitesse qui en résulte, le couple M = 1 Nm. Quelle est la vitesse de rotation n et la

puissance délivrée P ?



c) Calculez le couple délivré lorsque le moteur est fortement freiné et que la pression qui en découle est

de 14 MPa (140 bar). Ne prenez pas en compte à cet égard ni le rendement mécanique-hydraulique, ni

le rendement volumétrique.

2. Compléter la nomenclature des composants

– Complétez la nomenclature des composants en reportant dans le tableau ci-dessous la quantité des

composants requis, leur repère dans le schéma et leur désignation.

Quantité Désignation Composant

2 Répartiteur hydraulique à 4 orifices avec manomètre

1 Groupe générateur hydraulique

Quantité Composant

Tuyau 600 mm

Tuyau 1000 mm

Tuyau 1500 mm

Nota

Pour effectuer les mesures, il vous faut :

• 1 bloc d'alimentation 24 V DC, 4,5 A max.

• 1 multimètre numérique



3. Réalisation de la commande

Tenez compte, lors de la réalisation de la commande, des points suivants :

• Réglez sur le limiteur de pression du groupe hydraulique une pression de 6 MPa (60 bar) avant de

réaliser le montage.

• Utilisez le schéma de circuit.

0Z1

0V1

P T

1M1

A1V2

TP

B

1V1 B

A

• Désignez les composants.

• Tenez compte lors de l'accouplement/du désaccouplement des tuyaux de ce qui suit

– Ne jamais accoupler ou désaccoupler des tuyaux sous pression ou lorsque le groupe hydraulique

est en marche.

Les coupleurs doivent être accouplés hors pression.

– Posez le coupleur femelle bien dans l'axe du coupleur mâle.




• Sélection et pose des tuyaux

– Choisissez la longueur de la tuyauterie de manière à pouvoir compenser les variations de longueur

dues à la pression.

– Évitez de solliciter la tuyauterie mécaniquement.

Ne cintrez pas les tuyaux au-delà de leur rayon minimal de cintrage de 51 mm.

– Evitez toute torsion des tuyaux au montage.

• Repérez sur le schéma hydraulique les tuyaux de raccordement posés.

4. Contrôle du montage de la commande

Tenez compte, lors de la mise en service de la commande, des points suivants :

• Vérifiez que vous avez bien raccordé toutes les conduites de retour au réservoir et que les coupleurs

sont correctement branchés.

• Fermez complètement le limiteur de débit unidirectionnel 1V1, puis rouvrez-le d'un demi-tour.

• Activez la circulation sans pression en ouvrant le robinet d'arrêt.

• Appliquez la tension 24 V DC destinée à l'alimentation du capteur de débit.

Nota

Les informations concernant le capteur de débit se trouvent dans la notice d'utilisation du capteur.

• Mettez la pompe hydraulique en marche.

• Fermez lentement le robinet d'arrêt jusqu'à ce que la pression de circulation passe à environ 1,5 MPa

(15 bar).

En présence de fuites, repassez immédiatement à la circulation sans pression.

• Mettez le moteur hydraulique en marche et veillez à l'absence de fuites. Arrêtez ensuite le moteur

hydraulique.

• Fermez complètement le robinet d’arrêt puis réglez sur le groupe hydraulique la pression de réseau

prévue de 5 MPa (50 bar).

• Arrêtez le moteur hydraulique et réglez le débit q voulu sur le moteur hydraulique en ouvrant ou en

fermant le limiteur de débit unidirectionnel 1V1.

5. Relevé des valeurs mesurées

a) Reportez les valeurs mesurées dans le tableau ci-après.

Nota

Afin de minimiser les erreurs de mesure, effectuez chaque chronométrage trois fois puis calculez la

moyenne.



Débit q [l/min]

Rotation à droite Rotation à gauche





b) Tracez la caractéristique vitesse/débit sur la base des valeurs du tableau.

100

200

300

0 1,0 2,0 3,0

0

l/min

min-1U

q

Caractéristique vitesse/débit

Note à l'intention de l'enseignant

La ligne tracée doit simplement refléter l'allure de la courbe.



6. Analyse des résultats de mesure

– Analysez le résultat de vos mesures.



Documents

Hydraulique Perfectionnement - Festo Didactic