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  Mécanique industrielle  

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Caractéristiques de fonctionnement des pompes hydrauliques volumétriques  

 Caractéristiques de fonctionnement des pompes hydrauliques volumétriques

Il existe plusieurs types de pompes hydrauliques volumétriques.

Ces pompes diffèrent les unes des autres:

  • par leur dimension;
  • par la quantité et la nature de leurs pièces mobiles internes.

Malgré ces distinctions, elles remplissent toujours essentiellement le même rôle, celui de faire circuler une quantité plus ou moins grande de fluide.

Les caractéristiques qui régissent leur fonctionnement sont donc les mêmes.

Cette étude vous présente:

- les caractéristiques de fonctionnement;

- les équations de base qui régissent le dynamisme des pompes hydrauliques volumétriques.

Débit (Qv) des pompes hydrauliques volumétriques

On appelle "débit" (symbole de grandeur : Qv) la quantité de fluide mise en mouvement en fonction du temps.

Dans le système métrique, le débit est exprimé en litres par seconde (l/s), mais il est d'usage de le traduire en litres par minute (l/min).

Il existe plusieurs façons d'exprimer un volume dans le système métrique, par exemple :

  • le millimètre cube (mm3),
  • le centimètre cube (cm3),
  • le mètre cube (m3);
  • ou le litre (l).

En hydraulique, les unités de mesure les plus fréquemment utilisées sont le centimètre cube (cm3) et le litre (l).

La correspondance entre les deux est la suivante : 1 l = 1 000 cm3.

Le débit d'une pompe hydraulique dépend de deux facteurs importants :

  • la cylindrée de la pompe;
  • et la vitesse de rotation de la pompe.

Cylindrée (C) des pompes hydrauliques volumétriques

La cylindrée (symbole de grandeur : C ou Cyl) d'une pompe hydraulique est le volume ou la quantité de fluide que celle-ci refoule par rotation.

Une rotation signifie que l'arbre d'accouplement de la pompe effectue un tour complet ou 360°.

La figure 1.1 vous montre un arbre d'accouplement d'une pompe hydraulique.

Figure 1.1     Arbre d'accouplement d'une pompe hydraulique.

Parker

Elle s'exprime par la relation :

En tournant, cet arbre entraîne le déplacement des pièces internes de la pompe hydraulique et, par le fait même, celui du fluide hydraulique.

Dans le système métrique, la cylindrée d'une pompe hydraulique est exprimée en centimètres cubes par rotation (cm3/tr).

Plus la cylindrée d'une pompe est grande, plus les dimensions géométriques de la pompe sont importantes.

La figure 1.2 vous montre trois pompes du même type, mais ayant des cylindrées différentes.

Figure 1.2     Pompes de cylindrées différentes.

Une pompe qui a une cylindrée de 50 cm3/tr et qui effectue une rotation complète entraîne nécessairement plus de fluide qu'une autre de 35 cm3/tr de cylindrée effectuant elle aussi une rotation complète.

Vitesse de rotation (N) des pompes hydrauliques volumétriques

Le second facteur qui influence le débit d'une pompe hydraulique est la vitesse de rotation (symbole de grandeur : N) de celle-ci.

Une pompe hydraulique est toujours accouplée à un moteur par l'intermédiaire de son arbre d'accouplement.

Lorsque la pompe hydraulique est entraînée par un moteur électrique, les vitesses sont de l'ordre de:

  •  1 200 tr/min,
  •  1 500 tr/min,
  • ou 1 800 tr/min (rotations par minute).

Il existe, selon diverses utilisations, des vitesses de rotation plus ou moins élevées que ces dernières.

Cependant, il importe de respecter la vitesse nominale prescrite par le fabricant, c'est-à-dire la vitesse de rotation pour laquelle une pompe est conçue.

Calcul du débit d'une pompe hydraulique

On connaît les deux facteurs influençant le débit, on est en mesure de calculer ce débit à l'aide de l'équation suivante :

Cette formule démontre que le débit varie directement en fonction de la cylindrée et de la vitesse de rotation.

on obtiendrait un débit plus grand si:

  • pour une pompe de cylindrée constante, on augmentait la vitesse de rotation,
  • pour une même vitesse de rotation, on utilisait une pompe de plus grande cylindrée.

Les deux facteurs indissociables qui influencent directement le débit d'une pompe hydraulique sont la cylindrée et la vitesse de rotation.

  • plus la cylindrée est grande, plus le débit est élevé.
  • plus la vitesse de rotation est grande, plus le débit est élevé.

Voici des exemples de calcul de débit de pompe hydraulique.

 l litre = 1 000 cm3

Problème

Calculer le débit d'huile, en litres par minute, refoulé par une pompe ayant une cylindrée de 75 cm3/tr et ayant une vitesse de rotation de 1 500 tr/min.

Calculer le débit (en l/min)

A l'aide de cette même équation , il devient également possible de calculer la cylindrée d'une pompe si l'on connaît le débit et la vitesse de rotation de cette dernière. En voici un exemple.

Problème

Calculer la cylindrée, en centimètres cubes par rotation, d'une pompe qui fournit 40 l/min à une vitesse de rotation de 1 200 tr/min.

Calculer la cylindrée (en cm3/tr)

Pression (p) d'une pompe hydraulique

Il est faux de croire qu'en plus de fournir un débit, une pompe hydraulique fournit une pression.

Le rôle d'une pompe hydraulique est uniquement de créer un débit.

La pression dans un circuit hydraulique est due à la résistance à l'écoulement que rencontre le fluide.

La résistance à l'écoulement peut provenir par exemple :

  • d'une force sur un vérin,
  • d'une charge sur un moteur;
  • d'une restriction dans la tuyauterie.

Les unités de mesure utilisées pour exprimer la pression sont le Pascal (Pa) ou le bar.

avec  1 bar = 105 Pascals = 100 KPa (kilopascals).

Voici un rappel sur les formules relatives au couple, à la force et à la pression.

Figure 1.2bis.

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