MSP Hydraulique S6 Les Fiches de Données Sécurité sont disponibles dans le classeur à proximité du banc didactique. DF / FBP / AAG 1
I. Généralités Les fluides hydrauliques ont pour fonction principale de transmettre l énergie sous forme de pression. Pour le bon fonctionnement d un système, les fluides hydrauliques doivent protéger les organes du circuit contre la corrosion, assurer la lubrification pour éviter le grippage, tout en étant le moins chargé en polluant. Les fluides utilisés en application hydraulique se répartissent en trois grandes familles : les huiles hydrauliques minérales, les huiles difficilement inflammables et les huiles biodégradables qui tendent à remplacer les huiles hydrauliques minérales pour cause de réglementation environnementale de plus en plus contraignante. A. Huiles minérales Pour les huiles minérales on utilise les classes de base HH, HL, HM, HV, HG, ayant chacune plusieurs grades possibles identifiés par un nombre de 15 à 220 en centistokes ou cm 2 /s. Les huiles HM et HV sont les plus utilisées. B. Huiles difficilement inflammables À base d esters de triaryl phosphate, ces huiles, dites "haute sécurité", sont utilisées lorsqu'il y a risque d'incendie. Elles ont une classification particulière. Elles exigent certaines précautions d'emploi à cause de leur action éventuelle sur les joints, les peintures, de leur miscibilité aux autres huiles, etc. Applications : régulations de turbines, incinérateurs, presses, machines spéciales, laminoirs, foreuses, excavatrices, pompes à béton... C. Huiles biodégradables Ces huiles sont principalement à base à base d esters synthétiques saturés issus de ressources naturelles et d additifs spéciaux. Les biolubrifiants sont à privilégier dans toutes les applications pouvant présenter un risque pour l environnement. Leur coût d'achat est plus important. II. Critères de sélection des huiles hydrauliques A. Viscosité Propriété fondamentale des fluides hydrauliques, la viscosité à une certaine température d utilisation détermine non seulement la réponse des circuits de réglage, mais également la stabilité et l amortissement des systèmes ainsi que leur rendement et usure. Certains additifs tels que les polymères organiques permettent l ajustement de la viscosité. Le grade de viscosité des fluides hydraulique est donné en cm 2 /s (ou cst) pour une température de 40 C. DF / FBP / AAG 2
B. Propriété anti-usure Permet la conservation des éléments mobiles par la limitation des frottements et la création de film d huile. Les propriétés filmogènes des fluides sont généralement améliorées par des additifs anti usure. C. Compatibilité avec les matériaux Le fluide hydraulique ne doit pas interagir de manière négative avec les matériaux utilisés dans les composants. Attention, notamment à la compatibilité avec les filtres, les revêtements, joints, flexibles, métaux et matières plastiques. D. Tenue au vieillissement Le vieillissement d un fluide hydraulique dépend des contraintes thermiques, chimiques et mécaniques auxquelles il est soumis. La tenue au vieillissement peut être largement influencée par la composition chimique des fluides hydrauliques (additifs). Les températures de fluide élevées (p. ex. supérieures à 80 C) réduisent de près de la moitié la longévité du fluide à chaque augmentation de 10 C et sont par conséquent à éviter. E. Pouvoir de séparation d air (PSA) Les fluides hydrauliques contiennent toujours un volume d air dissout (7 à 13%). La dévésiculation (séparation gaz/liquide) de cet air forme un volume gazeux continu perturbant l installation et entrainant des dommages dus à la cavitation. Remarque : la taille des réservoirs est calculée selon le temps de séjour du fluide (< 10minutes) et son PSA. F. Pouvoir désémulsifiant Capacité du fluide à se séparer de l eau à une température donnée. G. Filtrabilité La filtrabilité est une condition préalable à la pureté, l entretien et la filtration des fluides hydrauliques. Les fluides hydrauliques utilisés doivent avoir une bonne filtrabilité, non seulement à l état neuf, mais également lors de sa durée d utilisation. Il existe ici de grandes différences selon la nature du fluide de base et des additifs utilisés. H. Protection contre la corrosion Les fluides hydrauliques doivent non seulement éviter la corrosion au niveau des composants en acier, mais ils doivent également être compatibles avec les métaux non ferreux et les alliages. DF / FBP / AAG 3
I. Formulation / additifs Les additifs servent à modifier les caractéristiques indiquées ci-dessus. On distingue pour les formulations finies deux types de systèmes d additifs : ceux exempts de métaux lourds et ceux contenant des métaux lourds (généralement du zinc). Ces deux systèmes d additifs ne sont pas compatibles l un avec l autre. Leur mélange, même de petites quantités, doit donc être absolument évité. J. Propretés des huiles hydrauliques La pollution solide est à l origine de dysfonctionnement dans les systèmes hydrauliques. Les effets dans les systèmes hydrauliques peuvent être multiples. D un côté, les grandes particules solides individuelles peuvent directement provoquer le dysfonctionnement, de l autre côté, la présence de petites particules entraîne des processus d usure continus. La classe de propreté des fluides hydrauliques est, selon la norme ISO 4406, indiquée à l aide d un code numérique à trois chiffres. Ce code à chiffres indique le nombre de particules d une taille définie présentes dans un fluide hydraulique. Par ailleurs, les corps étrangers solides ne doivent pas dépasser une masse de 50 mg/kg (analyse gravimétrique selon ISO 4405). Remarque : En règle générale, une classe de pureté minimale de 20/18/15 selon la norme ISO 4406, ou une meilleure classe, doit être respectée. Les servovalves requièrent quant à elles de meilleures classes de pureté (au moins 18/16/13). Une diminution de 1 du code correspond à une réduction de moitié du nombre de particules et donc à une meilleure pureté. Il convient généralement d avoir des classes de pureté inférieures car elles allongent la durée de vie des composants hydrauliques. Le composant répondant aux exigences les plus hautes en matière de pureté détermine la pureté requise pour le système entier. DF / FBP / AAG 4
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III. Utilisation des fluides hydrauliques L incompressibilité théorique et la loi de Mariotte permettent aux systèmes hydrauliques de développer des forces très importantes avec un rendement très intéressant. K. Puissances À bord des navires, l hydraulique de puissance est principalement utilisé sur les équipements suivants : ð Apparaux d amarrage et de mouillage ð Commandes de pas d hélice ð Moteurs hydrauliques ð Apparaux de levage ð L. Commandes / Régulation ð Actionneurs ð Régulateurs de niveau, vitesse ð Servovalves ð M. Autres utilisations ð Embrayage ð Frein ð étanchéité DF / FBP / AAG 6
IV. Conception et réalisation de circuits élémentaires ð Commande de vérin à double effet avec décompression. (référentiel pédagogique manip 3) ð Commande d un moteur hydraulique à deux vitesses. (référentiel pédagogique manip 4) ð Commande d un vérin et d un moteur à vitesse constante, avec accumulateur. (référentiel pédagogique manip 8) A. Commande d un vérin à double effet avec décompression Utilisation pour une presse par exemple, le mouvement est exécuté avec une force plus importante qu au repos. ü Séquence : ð Déplacement du vérin, compression ð Décompression ð Retrait du vérin ü Éléments disponibles ð Distributeur 4/3 PT ð Limiteur de pression ð Limiteur de débit ð Clapet anti retour ð Vérin double effet ð Platine de distribution et tuyautage associé ü Exercice : Concevoir le circuit, expliquer le fonctionnement. Tuyauter en toute sécurité. La pression de fonctionnement sera limitée à 60 bars, les pressions seront mesurées dans les deux chambres du vérin et au distributeur. DF / FBP / AAG 7
B. Commande d un moteur hydraulique à 2 vitesses ü Séquence ð Rotation du moteur à petite vitesse en avant ð Rotation du moteur à grande vitesse ü Éléments disponibles ð Distributeur 4/3 PT ð 2 limiteurs de pression ð Clapet anti retour ð Moteur hydraulique ð Platine de distribution et tuyautage associé ü Exercice Concevoir le circuit, expliquer le fonctionnement. Tuyauter en toute sécurité. La pression de fonctionnement sera limitée à 80 bars, la petite vitesse sera obtenue à 40 bars. Les pressions seront mesurées à l entrée du moteur et au distributeur. DF / FBP / AAG 8