École de technologie supérieure Département de génie de la production automatisée Responsable(s) du cours : Crédits : 3 Simon Joncas, ing., Ph.D. GPA782 HYDRAULIQUE ET PNEUMATIQUE Préalable(s) : ING160 PLAN DE COURS SESSION AUTOMNE 2013 1. Coordonnées de l enseignant Groupe 01: Simon Lessard, ing., Ph.D. (Simon.Lessard@etsmtl.ca) 2. Descriptif officiel du cours Acquérir les connaissances et les moyens nécessaires pour analyser et concevoir des circuits hydrauliques et pneumatiques fréquents dans les applications industrielles. Propriétés des fluides. Lois fondamentales de l'écoulement des fluides. Nomenclature des composants hydrauliques. Classification des pompes et des moteurs volumétriques. Inventaire et fonctions des vérins, des valves, des amplificateurs de pression, des accumulateurs, des échangeurs de température et d'autres accessoires. Bilan énergétique et équilibre thermique. Pertes et rendements des moteurs et des vérins. Caractéristiques débit-pression des valves hydrauliques. Réalisation de circuits et systèmes hydrauliques : fonctions à remplir et sécurité à observer (exemple : circuits à plusieurs vérins ou à plusieurs niveaux de pression). Freinage avec récupération d'énergie. Calcul dimensionnel des éléments du circuit (perte de charge). Servosystèmes électro-hydrauliques. Caractéristiques des servovalves et commandes de vitesse, de force et de position. Caractéristiques des composants pneumatiques : actionnaires, valves, accessoires. Commande tout ou rien programmable : méthode cascade. Rôle des automates programmables en hydraulique et en pneumatique et simulation graphique. 3. Objectifs spécifiques du cours Pour atteindre l objectif global du cours, l étudiant sera appelé à atteindre la série d objectif spécifiques suivants : 1. Revoir et maitriser les notions de bases de mécanique des fluides en lien avec l hydraulique et la pneumatique 2. Intégrer les notions acquises en pneumatique en complétant un projet traitant de la conception d un réseau d alimentation pneumatique industriel 3. Démontrer la maitrise des nouvelles notions acquises tant en pneumatique qu en hydraulique en complétant deux devoirs 4. Démontrer la compréhension des notions vues en classe d un point de vue pratique en complétant deux expériences de laboratoire Session automne 2013 GPA782 HYDRAULIQUE ET PNEUMATIQUE 1
4. Stratégies pédagogiques utilisées 39 heures de cours 24 heures de laboratoires 3 heures de travail personnel par semaine 5. Contenu du cours Date Contenus traités dans le cours Heures Présentation du plan de cours 1 Notions fondamentales en pneumatique : 10 sept Lois et propriétés de l air comprimé 2 19 sept 3 26 sept 4 3 oct 5 10 oct 6 17 oct Production de l air comprimé Type et caractéristiques des compresseurs Sélection des compresseurs Distribution et traitement de l air comprimé : Réseau de distribution pneumatique Filtre, régulateur et lubrificateur Vérins et autres actionneurs pneumatiques : Caractéristiques des composants pneumatiques Choix des actionneurs pneumatiques Distributeurs pneumatiques : Caractéristiques des distributeurs pneumatiques Choix des distributeurs pneumatiques Dimensionnement des composants pneumatiques : Consommation d air Sélection du compresseur Sélection de vérins Sélection de distributeurs Circuits de base en pneumatique Conception de systèmes pneumatiques : Commande pneumatique Conception de systèmes pneumatiques : Commande avec un automate programmable (PLC) 7 23 oct EXAMEN INTRA 8 31 0ct 9 7 nov Révision des notions de mécanique des fluides Introduction aux composantes hydrauliques Pertes de charges dans les conduites Les pompes hydrauliques : Pompes à engrenages, à palettes, à pistons, etc. Rendements des pompes Caractéristiques des différents types de pompes Session automne 2013 GPA782 HYDRAULIQUE ET PNEUMATIQUE 2
10 14 nov 11 21 nov 12 28 nov 13 5 déc Les moteurs hydrauliques : Moteurs à engrenages, à palettes, à pistons Rendements des moteurs Caractéristiques des différents types de moteurs Systèmes hydrauliques incluant des pompes et des moteurs : Le bilan énergétique et l équilibre thermique Pertes dans les conduites Pertes et rendements des moteurs Les vérins et les valves : Types de vérins, applications, vitesses de déploiement, types de circuits, charges maximales, flambage Types de valves : Limiteurs de pression, limiteurs de débit, distributeurs, valves de séquences, etc. Les accumulateurs et autres accessoires : Les différents types d accumulateurs et leurs fonctions Principes de fonctionnement Conception/analyse de circuits avec accumulateurs Révision Total 39 6. Laboratoires ou travaux pratiques Date Description Heures 1 (12 sep) Introduction au logiciel Automation Studio (Groupe A) 2h 2 (17 sep) Introduction au logiciel Automation Studio (Groupe B) 2h 3 (24 sep) Exercices sur les lois et les propriétés de l air comprimé 2h 4 (1 oct) Exercices de dimensionnement des composants 2h 5 (8 oct) Exercices de conception de commandes séquentielles 2h 6 (22 oct) Laboratoire sur les automates (Groupe A et groupe B) 2h 7 (29 oct) Laboratoire sur les automates (Groupe A) 2h 8 (5 nov) Laboratoire sur les automates (Groupe B) 2h 9 (12 nov) Révision ING160 (fluides incompressibles) et exercices sur les systèmes hydrauliques 2h 10 (19 nov) Exercices pompes et moteurs 2h 11 (26 nov) Exercices vérins et valves 2h 12 (3 déc) Exercices sur les accumulateurs 2h Total 24 Session automne 2013 GPA782 HYDRAULIQUE ET PNEUMATIQUE 3
7. Utilisation d outils d ingénierie Logiciel de simulation pneumatique - Automation Studio 8. Évaluation Logiciel ControlLogix Automates programmables Activité Description % Devoirs 2 devoirs 10 Laboratoires 2 laboratoires 15 Projet de session 20 Examen Durée : 3 heures intra 25 Examen Durée : 3 heures pendant la période des examens 30 final Date de remise 6 déc 23 oct Retard de remise d un travail 10% par jour de retard Utilisation d appareils électroniques Calculatrice permise aux examens 9. Documentation optionnel LABONVILLE, R. (1991). Conception des circuits hydrauliques : une approche énergétique, Les éditions de l École polytechnique de Montréal. 10. Ouvrages de référence ESPOSITO, A. (1999). Fluid Power with Applications, 5 e éd., Prentice-Hall Carrier and Technology. SULLIVAN, J.A. (1989). Fluid Power: Theory and Applications, 3 e éd., Prentice-Hall. Session automne 2013 GPA782 HYDRAULIQUE ET PNEUMATIQUE 4
GPA782 HYDRAULIQUE ET PNEUMATIQUE ANNEXE I 1. Caractéristiques du cours Responsable(s) du cours : Simon Joncas, ing., Ph.D. Coordonnées de l enseignant : Groupe 01: Simon Lessard, ing., Ph.D. (Simon.Lessard@etsmtl.ca) Préalables : ING160 Crédits : 3 2. Descriptif officiel du cours Acquérir les connaissances et les moyens nécessaires pour analyser et concevoir des circuits hydrauliques et pneumatiques fréquents dans les applications industrielles. Propriétés des fluides. Lois fondamentales de l'écoulement des fluides. Nomenclature des composants hydrauliques. Classification des pompes et des moteurs volumétriques. Inventaire et fonctions des vérins, des valves, des amplificateurs de pression, des accumulateurs, des échangeurs de température et d'autres accessoires. Bilan énergétique et équilibre thermique. Pertes et rendements des moteurs et des vérins. Caractéristiques débit-pression des valves hydrauliques. Réalisation de circuits et systèmes hydrauliques : fonctions à remplir et sécurité à observer (exemple : circuits à plusieurs vérins ou à plusieurs niveaux de pression). Freinage avec récupération d'énergie. Calcul dimensionnel des éléments du circuit (perte de charge). Servosystèmes électro-hydrauliques. Caractéristiques des servovalves et commandes de vitesse, de force et de position. Caractéristiques des composants pneumatiques : actionnaires, valves, accessoires. Commande tout ou rien programmable : méthode cascade. Rôle des automates programmables en hydraulique et en pneumatique et simulation graphique. 3. Répartition des unités d agrément du BCAPG Maths Sciences naturelles Études complémentaires Science du génie Conception en ingénierie Total 0,0 0,0 0,0 19,6 39,2 58,8 4. Qualités (Qx) et compétences (Cy) enseignées et ou évaluées Session automne 2013 GPA782 HYDRAULIQUE ET PNEUMATIQUE 5
5. Évaluation Activité Description % Devoirs 2 devoirs 10 Laboratoires 2 laboratoires 15 Projet de session 20 Examen Durée : 3 heures intra 25 Examen Durée : 3 heures pendant la période des examens 30 final Date de remise 6 déc 23 oct Absence à un examen Dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de son examen, l étudiant devra justifier son absence auprès de la coordonnatrice Affaires départementales qui en référera au directeur du département. Pour un examen final, l étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d un parent immédiat ou autre) à un examen entraînera l attribution de la note zéro (0). Plagiat et fraude Les clauses du «Chapitre 10 : Plagiat et fraude» du «Règlement des études de 1 er cycle» s appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Afin de se sensibiliser au respect de la propriété intellectuelle, tous les étudiants doivent consulter la page Citer, pas plagier! http://www.etsmtl.ca/etudiants-actuels/cycles-sup/realisationetudes/citer-pas-plagier Session automne 2013 GPA782 HYDRAULIQUE ET PNEUMATIQUE 6