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Université Moulay Ismaïl Ecole Nationale Supérieure d’Arts et Métiers- Meknès D

Université Moulay Ismaïl Ecole Nationale Supérieure d’Arts et Métiers- Meknès Département de Génie Mécanique & Structures Bureau d’Etudes IV Les systèmes de transmissions hydrauliques Machines et composants Circuits hydrauliques Vérins hydrauliques Moteurs hydrauliques Transmissions hydrostatiques Hydraulique proportionnelle Accumulateurs Rédigé et préparé par A. Chaaba BE IV- Plan du document ENSAM de Meknès Plan du document Introduction et objectifs Chapitre 1 : Les transmissions hydrauliques (ou hydrostatiques) Présentation et Historique Aptitudes et inconvénients liés aux transmissions hydrauliques Une comparaison des sources d’énergie hydraulique et pneumatique Représentation symbolique des appareils hydrauliques Chapitre 2. Technologie des machines hydrauliques (pompes et moteurs) 1. Les pompes 2. Les moteurs hydrauliques Chapitre 3. Rendements des machines hydrauliques 1. Introduction 2. cas d’une pompe 3. cas d’un moteur Chapitre 4. Les circuits hydrauliques 1. Notion de circuit hydraulique 2. Pression de service dans une installation hydraulique 3. Limiteurs de pression 4. Différents types de circuit 5. Réglage de débit Chapitre 5. Technologie des actionneurs et composants des transmissions hydrauliques 1. Vérins hydrauliques 2. Moteurs rotatifs 3. Composants auxiliaires des circuits hydrauliques Hydraulique proportionnelle Les accumulateurs Références Annexes I. Eléments de mécanique des fluides pour l’hydraulique industrielle II. Symboles normalisés des composants hydrauliques BE IV- Introduction et objectifs 1/2 Introduction et objectifs La construction mécanique (architecture des mécanismes, conception des solutions technologiques, dimensionnement et choix des éléments de machines, …) est une discipline fondamentale dans le profil de formation Arts et Métiers. C’est dans cet esprit que l’enseignement de la construction mécanique à l’ENSAM de Meknès occupe une place importante dans le programme de formation qui comporte 6 modules qui sont : - Construction mécanique I (1ière année) avec un volume horaire de 112 heures - Construction mécanique II (2ième année) avec un volume horaire de 64 heures - Bureau d’études I (3ième année) avec un volume horaire de 80 heures (éléments de machine) - Bureau d’études II (3ième année) avec un volume horaire de 80 heures (Systèmes de transmission mécanique) - Bureau d’études III (4ième année) avec un volume horaire de 64 heures (Systèmes mécaniques) - Bureau d’études IV (4ième année) avec un volume horaire de 64 heures (Conception des machines de production : Systèmes hydrauliques et pneumatiques) Bref, l’objectif de rappeler ces information consistait tout simplement de mettre le point sur la complémentarité des différents modules de l’enseignement de la construction mécanique. Vu que la technologie hydraulique (resp. pneumatique) est actuellement très utilisée dans le machinisme en portant des solutions technologiques plus pertinentes en comparaison avec la technologie électrique ou la technologie mécanique (transmission de mouvement). On peut citer à titre d’exemples, - Machines de production (presses de mise en forme des métaux ou presses d’injection plastique - Machinisme de génie civil (Pelles à godet, Pelles de manutention, Bulldozer, …) - Machinisme agricole (tracteurs, moissonneuses, …) - Travaux de génie minier (Machine de forage, …) - Aéronautique (gouvernail d’avion, …) - … Ainsi, parmi les objectifs principaux de ce cours est de justifier l’utilisation de la technologie hydraulique dans ce type de machines. En faisant référence à la définition du profil Arts et Métiers, il est fondamental pour un ingénieur Arts et Métiers d’acquérir dans son cursus une ENSAM de Meknès BE IV- Introduction et objectifs 2/2 formation sur les systèmes hydrauliques industriels (resp. les systèmes pneumatiques). Dans cet objectif, l’élève ingénieur Arts et Métiers doit être capable de : - Justifier clairement le choix de la solution hydraulique (ou pneumatique) en comparaison avec les autres technologies (technologie électrique, technologie mécanique, …) - Reconnaître les technologies des machines hydrauliques volumétriques - Identifier les différents composants standards d’une installation hydraulique (fonction du composant, sa technologie, son fonctionnement) - Identifier les circuits hydrauliques les plus utilisés - Concevoir une installation hydraulique (pré-dimensionnement, sélection des composants à partir des catalogues des constructeurs) Méthode de travail 1. Cours : Polycopié, Tableau, projection, matériel hydraulique didactique 2. Travaux dirigés ordinaires (application ou complément de cours) 3. Projet bureau d’études (entre 20 et 24 heures encadré) : A partir d’un cahier des charges relatif à une machine ou une partie de machine, qui utilise la technologie hydraulique (ou la pneumatique), il sera demandé à l’élève ingénieur de i. Analyser et éventuellement compléter le cahier des charges proposé ii. Préparer les données nécessaires qui seront utiles dans le choix des actionneurs iii. Proposer et comparer différentes solutions technologiques iv. Choisir les composants de la solution adoptée en se basant sur des catalogues des constructeurs v. Dessiner une partie de la machine en question (généralement, le montage de l’actionneur choisi) vi. Etablir un devis approximatif du matériel nécessaire à la réalisation de la solution adoptée ENSAM de Meknès BE IV- Chapitre 1 : Les transmissions fluides 1 Chapitre 1 LES TRANSMISSIONS FLUIDES A. Notions sur le choix d’un actionneur B. Les transmissions hydrostatiques A. Notions sur le choix d’un actionneur I. Les familles d’actionneurs Tous les systèmes mécaniques motorisés (toute sorte de machine de production : machine- outil, robot, machines de travaux publics, …) fonctionnent par utilisation d’un actionneur qui fournit un travail mécanique comme énergie de sortie. De manière générale, les actionneurs font partie d’une chaîne cinématique représentant un ensemble de composants par satisfaction d’un besoin. La figure suivante illustre la structure générale des chaînes cinématiques associées aux systèmes d’entraînement. Q I ou m m V Ω ou s ou Ω s & Source d’énergie P U ou m m C F ou s s C F ou Organe de commande Actionneur Transformateur de mouvement Charge s s & ou s Ω ou θ Energie de commande Commentaire : 1. L’organe de commande ou pré-actionneur : il permet à partir d’un signal d’entrée (basse énergie : énergie de commande), de mettre en relation l’actionneur avec la source d’énergie. Comme exemple, si la technologie utilisée par l’actionneur est l’hydraulique, cet élément peut être un distributeur. 2. L’actionneur : suivant la technologie utilisée, on peut caractériser un actionneur par des variables duales, dites données d’entrée. a. tension-courant : moteur électrique ) , ( I U b. pression-débit : moteurs hydrauliques ou pneumatiques ) , ( Q P et des données de sortie telles que : • couple vitesse angulaire ( ω , C ) pour les mouvements de rotation (les moteurs rotatifs), • force-vitesse linéaire pour les mouvements de translation (les vérins linéaires). ) , ( v F Le produit de ces variables (celles d’entrée) constitue la puissance d’entrée et le produit des variables de sortie constitue la puissance de sortie, appelée aussi puissance utile. ENSAM de Meknès BE IV- Chapitre 1 : Les transmissions fluides 2 3. Le transformateur de mouvement : il peut être un système vis-écrou, un système bielle-manivelle, un réducteur, …Comme ce transformateur peut ne pas exister (cas d’un vérin linéaire utilisé pour déplacer une charge). 4. la sortie de la chaîne cinématique peut être caractérisée par : • une position linéaire (machine outil) • une position angulaire (bras de robot) • une vitesse linéaire (vitesse d’avance d’une machine outil en phase d’usinage) ou angulaire (vitesse de rotation de l’outil lors de l’usinage d’une pièce en tournage). Exemple d’actionneur : Vérin hydraulique linéaire. Cet actionneur doit comprimer une pièce avec un effort F, de valeur donnée, avec une vitesse imposée, . s & Distributeur Vérin Charge F E.H E. électrique s & On note que la fonction de service d’un actionneur est de convertir une énergie d’entrée disponible sous certaine forme en une énergie de sortie utilisable pour obtenir un effet donné. Les actionneurs les plus couramment utilisés en construction mécanique sont : • Les actionneurs qui assurent la transformation d’énergie électrique en énergie mécanique : les moteurs électriques. • Les actionneurs qui assurent la transformation d’une forme d’énergie mécanique en une autre forme d’énergie mécanique auxquels on réserve généralement le terme d’actionneurs mécaniques. Familles d’actionneurs mécaniques Une classification des actionneurs mécaniques peut être illustrée par le tableau suivant. Forme d’énergie mécanique de sortie Travail d’actions mécaniques Pneumatique Hydraulique Travail d’actions mécanique Transmissions mécaniques * Réducteurs à engrenage *mécanismes de transformation de mouvement Compresseurs Pompes Pneumatique Vérins linéaires et rotatifs – Moteurs - Turbines Ventouses pneumatiques Echangeurs air-huile Accumulateurs Vérins linéaires et rotatifs – Moteurs - Turbines Echangeurs air-huile Accumulateurs Amplificateurs de pression Hydraulique Forme d’énergie mécanique d’entrée ENSAM de Meknès BE IV- Chapitre 1 : Les transmissions fluides 3 II. Notion sur le choix d’un actionneur Dans l’industrie moderne, la motorisation des systèmes mécaniques est devenue une nécessité fondamentale. Actuellement, les principales technologies utilisées pour répondre à cette obligation sont la technologie électrique, hydraulique et pneumatique. Etant donné qu’aujourd’hui les actionneurs sont souvent utilisés en régime variable sur des machines flexibles (exemple typique : les robots) donnant lieu à une augmentation importante du nombre de cas de figures, une grande question est née, celle du choix de l’actionneur convenable. Enfin, l’expérience ne permet plus de trouver aussi rapidement la solution. Une prédétermination aura une valeur capitale. D’après la section précédente, rappelons qu’un certain nombre d’organes et de variables interviennent dans la chaîne cinématique aux systèmes d’entraînement. Il convient alors d’introduire une hiérarchie dans la démarche de choix de l’actionneur convenable uploads/Industriel/ chapitre-1-les-transmissions-fluides 1 .pdf