Commande électrohydraulique de vérin double effet

On utilise un distributeur 4/3 magnétique avec position d’obturation et un distributeur 4/2 magnétique. Au repos, la pompe débite vers le réservoir via le limiteur de pression 0V.

Lorsqu’on actionne le bouton poussoir S1, le relais K1, excité, fait piloter les deux distributeurs. Le vérin est alimenté ; sa tige sort et le flux de retour est assuré par le clapet antiretour piloté en sens inverse grâce à la pression  de pilotage X.

Si l’on relâche S1, le relais K1 est désexcité faisant couper le pilotage des deux distributeurs et bloquer le mouvement du vérin.

Pour poursuivre la course du vérin, il faut appuyer de nouveau sur S1.

Une fois la tige complètement sortie, on peut après avoir relâché S1, appuyer sur S2. A ce moment lâ, le relais K2 étant excité, fait piloter le distributeur 1V1 en position gauche. Le vérin est alimenté en sens contraire et la tige rentre. Le clapet antiretour et automatiquement ouvert et l’on n’aura plus besoin de pression de pilotage X.

Lorsque la tige est complètement rentrée, si S2 est toujours appuyé, la montée de pression fait conduire le limiteur de pression 0V pour ramener le débit de la pompe au réservoir.

Commande de vérin double effet et moteur hydraulique

Dans la situation de repos, la pompe débite dans le réservoir à travers une soupape d’étranglement (réglage de débit) 0V2; le débit restant est canalisé par le limiteur de pression 0V. Le vérin et le moteur hydraulique sont à l’arrêt.

Dans la situation de repos, la pompe débite dans le réservoir à travers une soupape d’étranglement (réglage de débit) 0V2; le débit restant est canalisé par le limiteur de pression 0V. Le vérin et le moteur hydraulique sont à l’arrêt.

Une fois la tige du vérin complètement sortie, la pression devient suffisante pour ouvrir le limiteur de pression 1V4 et le moteur hydraulique se met en marche (127 tr/mn). Le retour s’effectue à travers le clapet antiretour 1V5.

Si l’on commute le distributeur 4/3 en troisième position, le flux du fluide traverse le vérin dans l’autre sens pour faire rentrer la tige. Le clapet antiretour 1V5 empêche toute manœuvre du moteur hydraulique.

Une fois la tige complètement rentrée, l’écoulement du fluide est stoppé; la pompe débite vers le réservoir.

La commutation du distributeur en position médiane se caractérise par une quantité d’huile qui reste piégée dans les conduites de la partie puissance.

Commande de vérin double effet

Au repos, la pompe débite vers le réservoir (le robinet d’isolement 0V2 étant ouvert). La pression mise en jeu est faible et le limiteur de pression 0V1 est fermé.

En actionnant le distributeur 4/3, on fait passer le débit de la pompe vers le vérin double effet  à travers le clapet antiretour déverouillable 1V2 qui se trouve ouvert. La tige du vérin coomence à sortir (figure1). Lorsque la tige sort complétement, la pression monte au niveau de la pompe ce qui fait conduire le limiteur de pression (figure2).

Le schéma de principe d’une installation hydraulique

Tout d’abord, une installation hydraulique se compose de deux parties:

·       le bloc de commande;

·       la partie puissance.

Le bloc de commande traite de l’introduction des signaux (capteurs) et de leur traitement.

L’introduction des signaux peut se faire:

·       manuellement;

·       par moyen mécanique;

·       sans contact;

·       par d’autres moyens.

Pour le traitement des signaux, il existe les possibilités suivantes:

·       l’homme;

·       l’électronique;

·       la pneumatique;

·       la mécanique;

·       l’hydraulique.

Pour ce qui est de la partie puissance, elle se découpe en trois sections bien distinctes:

·       la partie alimentation en énergie;

·       la partie distribution de l’énergie;

·       la partie opérative (actionneurs).

Enfin, le schéma de principe est la représentation graphique de la structure d’une installation hydraulique. Il montre les interconnexions qui existent entre les différents composants à l’aide de symboles graphiques. Par contre, ce schéma ne tient pas compte de l’emplacement réel des composants car cette configuration se retrouve plutôt dans le schéma d’implantation.

La servovalve électro hydraulique

La servovalve électro hydraulique peut se définir comme étant un distributeur qui produit une sortie hydraulique proportionnelle à un signal d’entrée électrique en utilisant un dispositif de rétroaction.

Une servovalve permet de commander les éléments suivants lorsqu’on fait varier l’entrée:

·       le sens de l’écoulement du fluide et le débit;

·       le sens de l’écoulement du fluide et la pression;

·       le sens de l’écoulement du fluide, la pression et le débit.

Le sens du fluide (ou la direction du déplacement du tiroir du distributeur) est fonction de la polarité du courant comme signal d’entrée.

Par ailleurs, on retrouve les servovalves suivantes:

·       les servovalves à commande de débit;

·       les servovalves à commande de pression.

Une servovalve à commande de débit donne un débit de sortie proportionnel au signal d’entrée.

Pour ce qui est de la servovalve à commande de pression, on obtient une pression de sortie proportionnelle au signal d’entrée.

Une servovalve est constituée des pièces suivantes:

·       un moteur-couple;

·       un étage pilote;

·       un étage principal.

Le moteur-couple sert à convertir le courant électrique en un couple et en une position angulaire.

L’étage pilote, pour sa part, amplifie la force du moteur-couple. On y parvient avec différentes méthodes, soit :

·       une buse avec déviateur;

·       une buse à tuyau.

Pour ce qui est de l’étage principal, il représente une commande à puissance élevée. Le tiroir principal commande le débit dans la servovalve ou les pressions aux orifices du cylindre.

Les filtres

Le rôle des filtres consiste à réduire la quantité d’impuretés entraînées dans le circuit oû elles contribuent à l’usure et à l’érosion des différents appareils.

□    Effets d’une huile contaminée :

Les figures suivantes montrent l’importance des impuretés vis-à-vis les faibles dimensions des jeux entre les parties constituant les apparils.

□    Les filtres sur retour :

Ils sont montés directement sur le réservoir. Le filtre doit comporter une soupape de dérivation à action rapide (by-pass) qui évacue l’huile directement vers le réservoir sans passer par le filtre.

Ce type de filtre est caractérisé par une porosité (finesse du filtre) de 10 à 25um.

On rencontre des filtres dôtés d’un indicateur de colmatage électrique :un contact associé à un voyant lumineux indique que le filtre est contaminé pour un éventuel remplacement ou nettoyage.

Le réservoir d’huile

Il remplit plusieurs rôles :

§  Réception et stockage du fluide.

§  Evacuation de la chaleur.

§  Séparation de l’air, l’eau et des particules solides.

§  Support de pompe.

1 : Reniflard (Filtre à air).      2 : Retour.     3 : Moteur et pompe.    4 : Tube d’aspiration.   5 :Chambre d’aspiration.   6 : Cloison de stabilisation.  7 :Chambre de retour.   8 :Bouton vidange.

9 : Indicateur de niveau minimal.  10 :Hublot de nettoyage.  11 :Filtre de remplissage.

12 : Indicateur de niveau maximal.   

La capacité du réservoir d’une installation fixe est définie par le volume refoulé par la pompe en 3 à 5 minutes plus une réserve de 15%.

En hydraulique mobile, on cherche pour des raisons de place et de poids des réservoirs moins volumineux. Par contre, ceux-ci ne pourront pas à eux seuls assumer la fonction de refroidissement.

Les pompes volumétriques

La pompe hydraulique transforme l’énergie mécanique fournie par le moteur d’entraînement en énergie hydraulique (énergie de pression).

La pompe aspire le fluide et le refoule dans le réseau. La pression à laquelle est soumis le fluide dans une installation n’est pas fonction du débit de refoulement de la pompe mais dépend surtout des résistances rencontrées par le fluide. Elle peut atteindre  un niveau tel qu’elle peut détruire des composants. Ce risque est éliminé par le limiteur de pression.

Il existe une grande variété de pompes volumétriques (à débit constant).

Le tableau suivant donne les spécifications techniques des pompes les plus courantes :

	Type de construction	Vitesse ( tr/mn)	Cylindrée (cm cube)	Pression nominale(bar)	Rendement total
	Pompe à engrenage à dentures extérieures	500-3500	1.2-250	63-160	0.8-0.91
	Pompe à engrenage à dentures intérieures	500-3500	4-250	160-250	0.8-0.91
	Pompe à vis	500-4000	4-630	25-160	0.7-0.84
	Pompe à palette	960-3000	5-160	100-160	0.8-0.93
	Pompe à pistons	750-3000	25-800	160-320	0.8-0.92

Réglage de débit

Ces appareils permettent de réduire la vitesse d’un vérin ou celle de rotation d’un moteur hydraulique. Or les pompes à débit constant délivrent un débit volumique constant. La réduction de débit délivré aux éléments de puissance se fait selon le principe suivant :

En réduisant la section de passage du fluide, on fait monter la pression à l’entrée de l’appareil. Cet excédent de pression fait intervenir le limiteur de pression qui divise le débit volumique.

Soupape d’étranglement avec clapet antiretour :

Le liquide sous pression est astreint de passer à travers un étranglement sur le trajet de A vers B. Le flux est divisé. Le débit vers l’élément de puissance se trouve réduit.

Dans le sens inverse de B vers A, l’étranglement n’a pas lieu car l’élément mobile du clapet antiretour est soulevé et libère l’orifice entier.

Les valves d’arrêt

Leur rôle est d’autoriser l’écoulement dans un sens et de l’arrêter dans l’autre. Il sont divisés en deux groupes :

·         Les clapet antiretour.

·         Les  clapets antiretour verrouillables et déverrouillables  .

Clapet antiretour
Clapet antiretour avec ressort
Clapet antiretour verrouillable; suppression de l’ouverture par pilotage
Clapet antiretour déverrouillable; suppression de la fermeture par pilotage
Sélecteur de circuit
Double clapet antiretour déverrouillable

Les moteurs hydrauliques

Ce sont des appareils montés dans la partie opérative de l’installation (organe d’entraînement). Un moteur hydraulique transforme l’énergie hydraulique en énergie mécanique et engendre un mouvement rotatif.

Caractéristiques :

La cylidrée et le nombre de tours permettent de déterminer le débit volumique nécessaire au moteur :

p=M/V;    Q=n.V

p :pression (Pa)

M :couple (Nm)

V :volume transféré ou cylindrée

Q :débit volumique

n :nombre de tours

Un moteur avec une cylidrée de 10 cm³ doit tourner à une vitesse n=600trs/mn. Le débit volumique nécessaire :

Q=10.600=6 l/mn   ; ce débit doit être fourni par la pompe.

La puissance dévellopée :              P=2π.n.M

Le couple M dépend de la charge mécanique accouplée au moteur. Si le moteur se trouve fortement freiné, ceci se traduit par une augmentation de la pression.

En règle générale, les moteurs hydrauliques sont réalisés selon les mêmes principes que les pompes hydrauliques. On distingue :

·         Les moteurs à cylndrée constante.

·         Les moteurs à cylidrée variable.

 

Les vérins hydrauliques

Le vérin hydraulique transforme l’énergie hydraulique en énergie mécanique. Il engendre des mouvements rectilignes (moteur linéaire). On rencontre les vérins simple effet et double effet.

q  Vérins simple effet :

Les vérins à simple effect sont utilisés dans les applications qui demandent un travail hydraulique dans un sens seulement : levage, serrage, abaissement de pièces, ascenceurs hydrauliques…

Les distributeurs hydrauliques

La seule particularité des distributeurs hydrauliques réside dans les multiples combinaisons possibles concernant la position médiane de ces distributeurs. En effet, ils permettent la mise en oeuvre de fonctions bien particulières.

q  Distributeur 4/3 à position médiane Pompe en marche à vide. Les orifices P et T étant reliés, le fluide s’écoule en rencontrant le moins de résistance possible (pompe en marche à vide équivaut à une économie d’énergie).

q  Distributeur 4 / 3 à Position médiane Fermée. Permet l’arrêt en position des éléments de puissances.