Hydraulique - Cours de Mécanique industrielle avec Maxicours

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Hydraulique

Il y a un certain temps l'hydraulique était employée dans la fabrication de machines simples qui ne comprenaient que quelques composants.

Les concepteurs de cette époque dessinaient leurs systèmes en simplifiant les formes tout en gardant l'image.

Depuis ce temps, les chercheurs ont perfectionné l'hydraulique et il est impossible de représenter certains systèmes très complexes par cette méthode.

Pour simplifier ces schémas, on a symbolisé les composants hydrauliques en les représentant selon leur fonction et en les classant par famille.

Aujourd'hui, les symboles d'hydraulique sont normalisés selon la norme ISO 1219.

Dans cette étude, vous verrez les principaux symboles d'hydraulique regroupés selon leurs fonctions dans un circuit.

1. Circuit hydraulique

On peut diviser un circuit hydraulique en quatre parties :

  1. le groupe générateur,
  2. les appareils de distribution,
  3. les appareils de contrôle du débit et de la pression,
  4. les récepteurs.

Le groupe générateur a pour fonction de faire circuler un fluide dans un circuit hydraulique en générant un débit. Et comme le fluide mis en circulation doit être récupéré afin d'être utilisé de nouveau, il est donc nécessaire de le retourner vers un réservoir.

Le circuit hydraulique est un circuit fermé, il doit être protégé à l'aide d'une valve de sécurité contre une pression excessive qui pourrait causer des dommages aux composants et des blessures aux utilisateurs.

La partie distribution est composée de distributeurs (pré-actionneurs) qui ont pour fonction de contrôler la direction du fluide dans le système.

Le contrôle est la partie la plus complexe d'un système hydraulique. Il doit contrôler à la fois des pressions et des débits. De nombreux appareils sont disponibles à cette fin.

Les actionneurs ont pour rôle de transformer l'énergie hydraulique transmise par le fluide en énergie mécanique.

Chaque partie d'un circuit hydraulique comprend une multitude de composants, semblables ou différents, dont la forme extérieure peut être identique.

Seul une personne formée en hydraulique pourra reconnaître le type de composant par son symbole.

Symboles en hydraulique

Le groupe générateur:

  1. comprend un réservoir;
  2. une pompe et son moteur d'entraînement;
  3. une valve de sécurité pour limiter la pression dans le circuit.

Ces composants sont tous représentés par des symboles sur un schéma hydraulique.

2. Groupe générateur

Réservoir :

La figure suivante montre les symboles d'un réservoir.

Symboles d'un réservoir :

Nom Symbole Description
Réservoir
Réservoir avec retour d'huile en surface.
Réservoir avec retour d'huile en immergé.

Le réservoir est un contenant représenté par un rectangle ouvert indiquant qu'il est ventilé, c'est-à-dire qu'il y a communication avec l'air libre par un bouchon de remplissage ou un reniflard.

La figure suivante présente les symboles des composants périphériques d'un réservoir.

Symboles des composants périphériques d'un réservoir :

Nom Symbole Description
Crépine Filtre immergé à l'aspiration de la pompe.
Filtre Filtre sur la ligne de pression ou de retour.
Refroidisseur Il refroidit le fluide avant son retour au réservoir.
L'huile est refroidie à l'eau.
L'huile est refroidie à l'air.
Élément chauffant L'huile est réchauffée à l'eau.
  • La crépine est un filtre immergé, c'est-à-dire qu'il est situé au bas du réservoir et branché à l'entrée du tuyau d'aspiration de la pompe.
  • Le refroidisseur est un composant dans lequel l'huile circule afin d'être refroidie avant son retour au réservoir. Il existe des refroidisseurs à air forcé et à circulation d'eau.
  • L'élément chauffant sert à amener l'huile à sa température de travail, surtout pour le démarrage des équipements situés à l'extérieur par temps froid.

Pompe :

Exemple de pompe à engrenages :

La pompe est généralement montée sur le réservoir du groupe générateur ;

sur un schéma hydraulique, elle est aussi représentée au-dessus du symbole du réservoir. Le symbole représentant la pompe hydraulique est un cercle à l'intérieur duquel un triangle noir indique le sens de la circulation du fluide vers l'extérieur de la pompe. Il existe, sur le marché, des pompes de conception simple mais aussi plus sophistiquée. La figure suivante montre les différentes pompes et leur symbole.

Symboles de pompes :

Pompes unidirectionnelles
Unidirectionnelle Unidirectionnelle à débit variable Unidirectionnelle à débit variable, à pression compensée
Pompes Bidirectionnelles
Bidirectionnelle Bidirectionnelle à débit variable Bidirectionnelle, à débit variable à pression compensée

Moteur d'entraînement :

La pompe est généralement entraînée par un moteur électrique.

Sur toute machinerie mobile qui possède un système hydraulique, la pompe est accouplée au moteur de la machine. Afin de faciliter la compréhension du schéma hydraulique, on distingue le symbole du moteur à combustion interne de celui du moteur électrique.

La figure suivante présente les symboles des deux types de moteur d'entraînement.

Symboles de moteur d'entraînement :

Moteur d'entraînement
Électrique A combustion interne

Valve de sécurité (limiteur de pression : LP) :

Afin de protéger le système hydraulique, on doit installer une valve de sécurité ou limiteur de pression à la sortie de la pompe.

La figure suivante montre le symbole d'une valve de sécurité.

Il s'agit d'un carré dans lequel une flèche représente le sens de la circulation du fluide. La valve de sécurité est normalement fermée à l'état de repos, c'est-à-dire qu'elle ne laisse circuler aucun fluide.

Vous remarquerez que la flèche non alignée avec l'entrée et la sortie à l'état de repos indique que la valve est normalement fermée.

Symbole de la valve de sécurité - Limiteur de pression (LP) :

3. Les distributeurs hydrauliques

Le symbole représentant les distributeurs est constitué d'une case rectangulaire à l'intérieur de laquelle on retrouve deux carrés ou plus.

Ces carrés désignent le nombre de positions que peut prendre le distributeur symbolisé. A l'intérieur de chaque carré, des flèches indiquent le sens de la circulation du fluide à chaque position du distributeur.

La figure suivante montre la création du symbole d'un distributeur.

Symboles de distributeurs :

Un distributeur possède un minimum de deux positions.

Pour identifier le type de distributeur à deux positions, il suffit de regarder le carré du côté du ressort de rappel, généralement situé du côté droit de la case.

A l'intérieur de ce même carré, vous remarquerez soit des flèches indiquant le sens de la circulation du fluide, ce qui veut dire que le distributeur est normalement ouvert (NO), soit des orifices bloqués par un petit trait horizontal, ce qui signifie qu'il est normalement fermé (NF).

Exemple de distributeur :

La figure suivante présente un distributeur à deux positions et deux orifices.

Distributeurs 2/2 :

Vous remarquerez, dans le carré de droite des deux distributeurs, que l'entrée est représentée par un trait vertical qui entre dans celui-ci et qui est identifié par P, ce qui signifie orifice d'entrée de pression ;

sur le dessus du carré, sort un trait identifié par la lettre A, ce qui signifie sortie de travail, Le distributeur (a) de la figure 3.68 représente un distributeur 2/2 normalement ouvert et le distributeur (b) représente un distributeur 2/2 normalement fermé.

L'identification d'un distributeur par des chiffres superposés a pour but d'en simplifier l'appellation :

  • Le numérateur indique le nombre d'orifices de circulation du distributeur, représenté par le nombre de traits entrant dans le carré,
  • le dénominateur désigne le nombre de positions possibles du distributeur, représenté par le nombre de carrés dans la case.

Dans les distributeurs hydrauliques à deux positions, il existe des distributeurs à deux, à trois et à quatre orifices. Seuls les distributeurs 2/2 et 3/2 peuvent être NF ou NO.

La figure suivante présente un tableau des symboles des distributeurs à deux positions.

Symboles des distributeurs à deux positions :

Distributeurs à deux positions
Distributeur 2/2 NO
Distributeur 2/2 NF
Distributeur 3/2 NO
Distributeur 3/2 NF
Distributeur 4/2

Identification des orifices :

Généralement, les orifices sont identifiés par des lettres selon la norme ISO 1219 :

  1. les orifices d'entrée d'huile possèdent la lettre P (Pump),
  2. les orifices qui dirigent l'huile vers un travail sont identifiés par les premières lettres de l'alphabet, soit A, B, C…
  3. les orifices qui acheminent l'huile vers le réservoir sont identifiés par la lettre R (réservoir).

Commande des distributeurs hydrauliques :

Comme ils doivent être actionnés par une force externe, les distributeurs sont munis de commandes situées de chaque côté du tiroir.

Le tableau de la figure suivante montre les symboles des principaux types de commande d'un distributeur.

Symboles des commandes d'un distributeur :

Commandes manuelles
En général
A bouton poussoir
A levier
Par pédale
Commandes mécaniques
Par ressort
Par poussoir
Par galet
Par galet escamotable

 

Commandes électriques
Un enroulement
Deux enroulements
Sens contraire dans même ensembles (deux sens de fonctionnement)
Commande par pression hydraulique
Commande indirecte par distributeur pilote
Commande multiples (combinées)
Électrique OU hydraulique
Électrohydrauliquie
(Électrique ET hydraulique)

En hydraulique, le distributeur le plus utilisé est le 4/3 :

  • quatre orifices et à trois positions.

La figure suivante montre le symbole d'un distributeur 4/3. Vous remarquerez que la position centrale est vide, car il existe de multiples configurations pour ce type de distributeur.

Symbole d'un distributeur 4/3 :

Du fait de sa conception, il est possible de faire circuler le fluide de multiples façons dans la position centrale lorsque le distributeur n'est pas actionné.

La figure suivante présente les possibilités les plus utilisées en position de repos.

Types de distributeurs 4/3 : position centrale :

Centre ouvert
Centre fermé
Centre tandem

 

4. Valves de contrôle de pression

Les valves de contrôle de pression sont nombreuses et leur représentation symbolique est semblable.

Le même symbole peut parfois représenter des valves différentes selon leur position dans le circuit.

Le symbole de la valve de contrôle de pression est le même que celui de la valve de sécurité et, pour chaque fonction dans un circuit, on modifie soit la position de la flèche ou la position de la ligne de pilotage interne.

Le tableau de la figure suivante présente les symboles des principales valves de contrôle de pression ainsi que leur fonction.

Valves de contrôle de pression :

Valves de contrôle de pression
Valve Symbole Fonction
Valve ou soupape de séquence Ouvrir un circuit pour faire un travail dans une séquence.
Valve de réduction (ou réducteur) de pression Réduire la pression du côté sortie de la valve.
Valve (ou soupape) d'équilibrage Équilibrer la pression entre la sortie d'un vérin et la valve afin d'éliminer les coups dans le fonctionnement du vérin.

Source : calfat

5. Valves de contrôle de débit

Dans un circuit hydraulique,on peut contrôler la vitesse d'un récepteur en contrôlant le débit qui y entre ou qui en sort.

  • on installe une valve de contrôle de débit dans le circuit afin de limiter la quantité de fluide qui circule en un temps donné.

La figure suivante présente la liste des différents types de valve de régulation de débit et leur symbole.

Valves de régulation de débit :

Valves de contrôle de débit
Types de valves Symboles
Restriction fixe (bidirectionnel)
Contrôle de débit réglable
Clapet anti-retour
Clapet anti-retour piloté
Contrôle de débit avec clapet anti-retour (unidirectionnel)
Contrôle de débit avec clapet anti-retour, pression compensée et température compensée

Note :Toutes ces valves peuvent être montées avec un clapet anti-retour, ce qui permet au fluide de circuler sans restriction dans un sens.

Actionneurs :

Dans un circuit hydraulique, les vérins et les moteurs rotatifs sont les composants de travail les plus connus:

  • ils transforment l'énergie hydraulique en travail linéaire ou rotatif.
  • Ces composants sont appelés actionneurs linéaires ou rotatifs.

Vérins :

Exemple de verin :

En hydraulique, les vérins sont utilisés pour soulever,pousser et tirer des charges plus ou moins lourdes.

Ils sont généralement de conception simple et leur représentation symbolique se rapproche beaucoup de leur image.

Le tableau de la figure suivante montre les symboles des principaux types de vérin.

Symboles des vérins :

Vérins hydrauliques
Simple effet Double effet Double effet
Double tige (simplifié)
Vérin proportionnel Double effet avec amortisseur fixe d'un côté

Double effet avec amortisseur fixe des deux côtés Double effet avec amortisseur double réglable des deux côtés Télescopique simple effet Télescopique double effet

Moteurs :

Les moteurs tournent généralement dans les deux sens.

Peu importe le type de moteur hydraulique:

  • à engrenages,
  • à palettes,
  • à pistons,

la représentation symbolique est la même.

Le moteur hydraulique est représenté par un cercle, comme les pompes, sauf que le triangle noir se dirige vers l'intérieur du cercle.

La figure suivante montre les symboles des principaux moteurs rotatifs hydrauliques.

Symboles des moteurs rotatifs hydrauliques :

Moteurs rotatifs
Unidirectionnels Bidirectionnels
A débit fixe
A débit variable

Source : calfat

En résumé sur l'hydraulique :

A la suite de cette étude, vous devriez maîtriser plus particulièrement les points suivants :

Les symboles des pompes et des moteurs rotatifs hydrauliques sont des cercles à l'intérieur desquels le triangle pointe vers l'extérieur pour les pompes et vers l'intérieur pour les moteurs.

- Le réservoir est symbolisé par un rectangle ouvert.

Les distributeurs sont représentés par des carrés dans une case et le sens de la circulation du fluide par des flèches.

Les valves de contrôle de pression sont représentées par un carré à l'intérieur duquel une flèche indique le passage du fluide lorsqu'elle est alignée avec l'entrée et la sortie.

Les valves de contrôle de débit sont représentées par deux courbes parallèles à une droite (étranglement) coupée par une flèche diagonale indiquant la possibilité de réglage.

Les vérins sont symbolisés par un rectangle dans lequel la tige est représentée par une ligne au centre du rectangle et le piston par une droite perpendiculaire au rectangle.

Cette étude vous a présenté les symboles hydrauliques.

Ces notions vous permettront de reconnaître les différents symboles hydrauliques et leurs particularités.

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