Actionneurs hydrauliques (1) - Cours de Mécanique des fluides avec Maxicours

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Actionneurs hydrauliques (1)

Dans un circuit, les actionneurs hydrauliques constituent l'outil indispensable pour convertir l'énergie hydraulique en énergie mécanique.

Cette conversion se fait :

- par des mouvements rotatifs (moteurs) ;

- par des mouvements de translation linéaire (vérins à simple ou à double effet).

1. Actionneurs linéaires

Les actionneurs linéaires, appelés aussi vérins, sont classés selon leur mode d'action :

  • vérins à simple effet ;
  • vérins à double effet.

Le rôle des vérins est de transformer l'énergie de pression du système hydraulique en force mécanique utile.

La force mécanique développée par les vérins est directement proportionnelle à la valeur de la pression et de la surface sur laquelle s'appuie cette section. Cette section est appelée section effective.

On la définit comme section sur laquelle s'applique une pression dans le même sens que celui du déplacement du piston et perpendiculairement à la face de celui-ci.

Vérin hydraulique à simple effet :

Le vérin à simple effet ne peut appliquer la force que dans un sens.

La figure suivante illustre ce principe avec des vérins à simple effet de type plongeur.

Examinez celui représenté en a. Ce vérin n'a aucun élément de guidage. La tige est autoguidée sur sa longueur de sortie.

En b, en revanche, le vérin est doté d'un élément de guidage. La tige est guidée par une bordure de guidage.

Vérins à simple effet de type plongeur :

Voici les symboles représentant les vérins à simple effet (figure suivante).

Symbolisation graphique des vérins à simple effet :

Dans les deux cas (avec ou sans élément de guidage), la force développée est égale au produit de la pression par la section :

la force de poussée d'un vérin à simple effet équivaut au produit de la pression de service par la section de la tige.

On peut calculer la force de poussée (en newtons) d'un vérin à simple effet dont la tige a un diamètre de 100 mm et dont la pression est de 10 bars en procédant comme suit : 

P=F/S et F=P*S

Avec :

F en neutron ;
P en pascals (N/m2) ;
S en m2.

Donc :

F = 7 854 N.

Vérin à double effet :

Le vérin à double effet (figure suivante) a deux sections effectives :

  • une pour exécuter la sortie de la tige du vérin;
  • l'autre pour exécuter sa rentrée (rappel de la tige du vérin).

Ce principe apporte un élément nouveau dans les constituantes du vérin : le piston.

                   

Principe de fontionnement d'un vérin double effet :

Le vérin de synchronisation est un vérin à double effet mais aussi à double tige.

Son principe de fonctionnement (figure ci-dessous) ainsi que sa schématisation (figure ci-après) sont illustrés ci-dessous.


 

Le circuit hydraulique suivant (figure suivante) montre deux types de vérins.

Le numéro 8 désigne le vérin à simple effet. Il est rappelé par un ressort.

Au numéro 9, se trouve le vérin à double effet.

Symbolisation des vérins dans un circuit hydraulique :

Les quatre premiers éléments ne sont présentés ici qu'à titre de rappel. Vous reconnaissez : le réservoir à surface libre (1), la crépine (2), l'entraînement électrique ou moteur (3) et la pompe hydraulique à un seul sens de débit et à cylindrée fixe (4).

Les composants 5 (soupape de pression), 6 et 7 (distributeurs) seront étudiés en détail un peu plus loin.

Il existe d'autres symboles pour illustrer d'autre types de vérins placés dans les circuits hydrauliques figure ci-dessous.

2. Autres symbolisations de vérins

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