Les pompes hydrauliques - Cours de Mécanique industrielle avec Maxicours

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Les pompes hydrauliques

1. Introduction

Chez l'être humain, le cœur occupe un rôle de très grande importance.

Il a pour principale fonction de faire circuler dans tout l'organisme, par l'intermédiaire d'artères et de veines, le sang qui est essentiel au bon fonctionnement de toutes les parties du corps humain.

Dans un circuit hydraulique, la pompe joue un rôle tout aussi important, lequel s'apparente à celui joué par le cœur chez l'être humain.

  • La pompe permet de faire circuler, par l'intermédiaire de canalisations, un fluide hydraulique qui déplacera des charges grâce à des vérins ou à des moteurs hydrauliques.
  • La pompe joue un rôle de premier plan, car c'est elle qui fournit l'énergie dans un circuit hydraulique.

Dans ce cours vous étudierez :

  1. quelles sont les deux grandes familles de pompes hydrauliques;
  2. les caractéristiques de fonctionnement de ces pompes ainsi que les principaux types offerts sur le marché;
  3. la façon dont on sélectionne une pompe et dont on consulte les manuels des fabricants;
  4. au cours d'exercices pratiques, vous aurez l'occasion de procéder à la vérification du fonctionnement de pompes.
2. Résumé sur les pompes hydrauliques

Vous devriez maintenant être en mesure de comprendre les notions et les principes de base relatifs aux pompes hydrauliques. Voici un résumé de ce que vous avez appris au cours de cette étude.

Classification des pompes hydrauliques :

• Il existe deux grandes familles de pompes hydrauliques :

- les pompes hydrauliques volumétriques ;

- les pompes hydrauliques non volumétriques.

• Les pompes hydrauliques volumétriques possèdent une étanchéité interne. Elles sont utilisées dans les circuits servant à déplacer des charges.

• Les pompes hydrauliques non volumétriques n'ont pas d'étanchéité interne. Elles sont utilisées dans les circuits de transfert.

Caractéristiques de fonctionnement des pompes hydrauliques volumétriques

• Une pompe transforme l'énergie mécanique de sa source motrice en énergie hydraulique ou fluidique.

• La quantité, ou volume de fluide, mise en mouvement par une pompe en fonction du temps s'appelle "débit". Le débit s'exprime en l/min.

• Le débit théorique fourni par une pompe hydraulique volumétrique est calculé à l'aide de l'équation suivante :

.

• La résistance à l'écoulement provoque la pression dans un circuit hydraulique.

• La puissance hydraulique est calculée à l'aide de l'équation suivante :

.

Où :

P: Puissance hydraulique en watts (W) ;
Qv: Débit de la pompe en litres par minute (l/min) ;
p: Pression côté refoulement en pascals (Pa).

• Le rendement volumétrique détermine l'ampleur des fuites d'huile internes.

• Les pertes d'énergie mécanique sont dues aux frottements visqueux et dynamiques. Le rendement mécanique détermine l'ampleur de ces pertes.

• Les pertes totales résultent des pertes volumétriques par les pertes mécaniques.

Principaux types de pompes hydrauliques volumétriques :

• Les trois principaux types de pompes volumétriques sont :

- les pompes à engrenage ;

- les pompes à palettes ;

- les pompes à pistons.

• Les pompes à engrenage ont toujours une cylindrée fixe.

• Les pompes à palettes et celles à pistons peuvent avoir une cylindrée variable.

• La réduction de la cylindrée en fonction de la pression s'effectue par un compensateur de pression.

Sélection des pompes hydrauliques volumétriques :

• Les facteurs à prendre en considération lors de la sélection d'une pompe sont les suivants :

- débit et cylindrée de la pompe ;

- pression en fonctionnement de la pompe ;

- vitesse de rotation de la pompe ;

- viscosité du fluide ;

- rendement de la pompe ;

- niveau sonore de la pompe ;

- coût d'achat de la pompe ;

- type d'accouplement de l'arbre de la pompe ;

- type de filet et disposition des orifices ;

- type de flasque de la pompe ;

- dimensions de la pompe ;

- fiabilité de la pompe ;

- délais de livraison ;

- facilité à obtenir des pièces de rechange ;

- documentation technique disponible ;

- réputation du fabricant.

Utilisation appropriée des manuels du fabricant :

• Les manuels du fabricant fournissent toutes les informations sur les caractéristiques de fonctionnement d'une pompe hydraulique.

• Les informations sont présentées sous forme de tableaux, de graphiques, de schémas ou tout simplement de textes.

• Le numéro de modèle du fabricant qui apparaît sur la plaque signalétique permet d'obtenir plusieurs caractéristiques de fonctionnement.

• Une fiche de spécifications est nécessaire à la réalisation d'essais et elle permet également de planifier un travail d'installation ou de réparation.

Vérification en fonctionnement des caractéristiques des pompes volumétriques

• Un essai de débit consiste à mesurer, à l'aide d'un banc d'essai hydraulique, le débit fourni par une pompe à différentes vitesses de rotation. Un essai de débit s'effectue à vide, c'est-à-dire sous aucune pression du côté du refoulement.

• Un essai de pression consiste à augmenter graduellement la pression au refoulement de la pompe à une vitesse de rotation fixe, ce qui permet de mesurer le débit fourni par celle-ci.

• Un essai de rendement consiste à évaluer, en pourcentage, la chute de débit d'une pompe volumétrique entre une pression de travail nulle et sa pression de travail nominale lorsque cette pompe est entraînée à sa vitesse de rotation nominale.

• On détermine le rendement volumétrique à l'aide de l'expression suivante :

.

• Une inspection visuelle en fonctionnement s'effectue à vitesse et à pression nominales. Elle consiste à vérifier visuellement l'extérieur de la pompe pour détecter les fuites d'huile externes.

Pompes hydrauliques non volumétriques :

• Les principaux types de pompes non volumétriques sont :

- les pompes centrifuges ;

- les pompes axiales ;

- les pompes à diaphragmes.

• Le débit d'une pompe non volumétrique est fonction de la vitesse de rotation et du diamètre du rotor.

• La pression de fonctionnement d'une pompe s'exprime sous la forme d'une hauteur en mètres de colonne d'eau.

• La sélection d'une pompe non volumétrique s'effectue en calculant les hauteurs géométriques d'aspiration et de refoulement. Ces deux hauteurs peuvent s'additionner ou se soustraire selon le type de circuit. Par la suite, on additionne au résultat les pertes de charge dans la tuyauterie.

Voilà qui complète le résumé des notions relatives aux pompes hydrauliques.

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