Commandes électro-hydrauliques - Cours de Mécanique des fluides avec Maxicours

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Commandes électro-hydrauliques

L'électro-hydraulique est une technique très utilisée dans les nombreux domaines industriels.

Le principe de la commande est basé sur la force d'attraction entre un champ magnétique et un noyau de fer doux.

On emploie cette force afin d'activer les tiroirs de composants hydrauliques, directement ou indirectement :

  1. La méthode directe consiste à accoupler directement le plongeur et le tiroir.
  2. La méthode indirecte vise à se servir du plongeur pour orienter le fluide sous pression ; c'est ce fluide qui activera les tiroirs.
1. Solénoïdes

Les solénoïdes sont des actionneurs dont la puissance électromagnétique permet d'activer des composants hydrauliques dans des situations difficiles d'accès.

Ils permettent une commande directe et ils peuvent donner de la souplesse et de l'efficacité à cette commande.

Un solénoïde est un actionneur électromécanique servant à convertir l'énergie électrique en mouvement mécanique linéaire. On peut distinguer deux catégories de solénoïdes :

- le solénoïde avec espace humide ;

- le solénoïde avec espace d'air.

Certains solénoïdes s'emploient à la fois avec le courant alternatif (ca) et avec le courant continu (cc).

Solénoïde avec espace d'air :

Le solénoïde avec espace d'air est constitué d'un plongeur (armature) en forme de T, d'un enroulement (bobine) et d'une structure en forme de C (figure suivante).

Solénoïde avec espace d'air :

Un espace d'air existe entre le plongeur et la structure tant que l'enroulement n'est pas stimulé, c'est-à-dire tant qu'il est positionné par le ressort.

Dès que l'enroulement (bobine) est stimulé, des lignes de force (champ magnétique) sont créées. Ce sont ces lignes de force qui attirent le plongeur. La diminution de l'espace d'air entre le plongeur et la structure concentre davantage le champ magnétique et le rend de plus en plus fort.

Solénoïde avec espace humide :

Le solénoïde avec espace humide a été développé afin de surmonter les problèmes et les faiblesses des solénoïdes avec espace d'air.

Sa conception permet d'omettre le joint d'étanchéité au niveau de la tige de commutation du tiroir. L'environnement humide permet, d'une part, de créer un champ magnétique plus concentré au début du mouvement du plongeur et, d'autre part, d'effectuer, par l'intermédiaire de l'huile, un très bon transfert de la chaleur.

2. Situations pratiques en électro-hydraulique

Pour parfaire votre apprentissage, voici six situations concrètes qui vont vous permettre de faire le point sur les principales notions vues dans l'étude sur les composants hydrauliques et électro-hydrauliques.

Chaque situation fait l'objet :

  • d'une description ;
  • d'un schéma d'implantation ;
  • d'une solution câblée ;
  • d'une solution électrique.

Suivez le schéma de chaque situation.

Situation 1 : pratique en électro-hydraulique :

Description :

Commande de sortie d'un vérin simple effet à l'aide d'un distributeur 4V, 2P, retour par ressort et piloté électriquement.

Schéma d'implantation 1 :

Solution câblée 1 :

Solution électrique 1 :

Source : Eurotecmedia.

Situation 2 pratique en électro-hydraulique :

Description :

Commande d'une action aller-retour d'un vérin double effet, en utilisant un distributeur 4V, 2P à retour par ressort et piloté électriquement.

Cette installation nécessite le matériel suivant :

  • 1 source de voltage adéquate (E) ;
  • 1 vérin double effet (V) ;
  • 1 distributeur 4V, 2P - Ressort pilote électro-hydraulique (D) ;
  • 1 bouton poussoir cranté (M).

Schéma d'implantation 2 :

Solution câblée 2 :

Schéma électrique 2 :

Source : Eurotecmedia.

Situation 3 pratique en électro-hydraulique :

Description :

Commande d'une action aller-retour d'un vérin double effet.

Cette installation nécessite le matériel suivant :

  • 1 source de voltage adaptée (E) ;
  • 1 vérin double effet (V) ;
  • 1 distributeur 4V, 3P, centré par ressort, centre fermé, piloté électriquement par deux électro-aimants (D) ;
  • 1 commutateur.

Schéma d'implantation 3 :

Solution câblée 3 :

Solution électrique 3 :

Source : Eurotecmedia.

Situation 4 pratique en électro-hydraulique :

Description :

Par une simple impulsion sur un bouton poussoir normalement ouvert, un vérin à double effet exécute une sortie. Lorsque la came fixée à la tige touche l'interrupteur de fin de course, il effectue sa rentrée.

Cette installation nécessite le matériel suivant :

  • 1 interrupteur de fin de course (N) ;
  • 1 source de voltage adaptée (E) ;
  • 1 vérin double effet (V) ;
  • 1 bouton poussoir momentané (M) ;
  • 1 distributeur 4 V, 2 P - retour par ressort - 1 pilote électro-hydraulique ;
  • 1 relais électrique avec contact NO et NF (R1).

Schéma d'implantation 4 :

Solution câblée 4 :

Solution électrique 4 :

Source : Eurotecmedia.

Situation 5 pratique en électro-hydraulique :

Description :

Une action maintenue sur un bouton poussoir (b) active un vérin double effet dans une course aller-retour.

Cette installation nécessite le matériel suivant :

  • 1 bouton poussoir (b) ;
  • 2 interrupteurs de fin de course (NO) a0 et a1 ;
  • 1 distributeur 4V, 2P, piloté par 2 électro-aimants (ce distributeur est appelé communément mémoire).

Schéma d'implantation 5 :

Solution câblée 5 :

Solution électrique 5 :

Source : Eurotecmedia.

Situation 6 pratique en électro-hydraulique :

Description :

Le démarrage d'une pompe doit se faire à pression nulle, afin de permettre au moteur électrique d'atteindre sa vitesse sans trop d'effort. La solution passe par une soupape de sécurité à contrôle électrique.

Cette installation nécessite le matériel suivant :

  • 1 soupape de sécurité dont l'échelle de tarage est contrôlée électriquement (R) ;
  • 1 relais temporisé (T) ;
  • 1 démarreur de moteur (D).

Schéma d'implantation 6 :

Solution câblée 6 :

Schéma électrique 6 :

Source : Eurotecmedia.

En résumé sur les commandes électro-hydrauliques :

A la suite de cette étude, vous devriez être en mesure de retenir plus particulièrement les points suivants :

On se sert de l'électromagnétisme pour commander des composants hydrauliques.

- Un solénoïde convertit l'énergie électrique en mouvement linéaire. Il existe des solénoïdes avec espace humide et des solénoïdes avec espace d'air.

On associe deux technologies pour obtenir des commandes plus flexibles et plus efficaces : le magnétisme et le pilotage hydraulique.

- Les composants hydrauliques peuvent être plus facilement contrôlables à distance.

La source de voltage doit être adéquate aux spécifications des commandes électro-hydrauliques.

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