Le système hydraulique, les fondamentaux pour mieux comprendre !

Les systèmes hydrauliques sont extrêmement importants pour le fonctionnement de l’équipement lourd. Le principe hydraulique de base est utilisé lors de la conception des systèmes hydrauliques d’équipement, de direction, de freinage, ainsi que de transmission. Une bonne compréhension de ces principes hydrauliques de base doit être acquise avant de poursuivre dans les systèmes de la machine.

Nous savons tous que les principes hydrauliques sont mis en évidence lorsqu’on utilise un liquide sous pression contrôlée pour faire le travail. Il y a des lois qui régissent l’action des liquides dans des conditions de changement de débit et de l’augmentation ou de diminution de pressions. Vous êtes capable d’établir et de comprendre ces lois pour réussir en tant que technicien d’équipement lourd.

Le système hydraulique est composé de quatre éléments : le vérin, le piston, la bielle et la soupape. Le piston est un élément qui a pour fonction d’exercer une pression sur le liquide contenu dans le cylindre. La bielle est l’élément qui permet au piston de se déplacer. La soupape est l’élément qui permet à la pression du fluide contenu dans le cylindre d’être évacuée par le haut du cylindre.

Le système hydraulique : utilisation de liquide.

Il y a plusieurs avantages dans l’utilisation d’un liquide :

1. Les liquides prennent la forme des récipients qui les contiennent.
2. Les liquides sont pratiquement incompressibles.
3. Les liquides appliquent la pression dans toutes les directions.

Les liquides prennent la forme des récipients qui les contiennent :

 

Les liquides prennent la forme de n’importe quel récipient. Les liquides ont besoin également de coulé dans n’importe quelle direction à travers les canalisations et les flexibles de diverses tailles et formes. Un principe hydraulique de base a bien saisir !

Les liquides sont pratiquement incompressibles.

 

Un liquide est pratiquement incompressible. Quand une substance quelconque est comprimée elle prend moins d’espace. Un liquide occupe la même dimension de l’espace ou le même volume lorsqu’ il est sous pression. L’espace ou le volume occupé par le liquide s’appelle le « cylindré. »

Le gaz est compressible :

 

Le gaz est compressible. Quand le gaz est comprimé, il prend moins d’espace et sa cylindré diminue. L’espace précédemment occupé par le gaz peut être occupé par un autre objet. Par conséquent, un liquide est plus adapté pour le circuit hydraulique parce qu’il occupe continuellement le même volume ou cylindré.

Hydraulique effectuant le travail :

 

Selon la loi de Pascal, la pression exercée sur un liquide confiné est transmise intégralement dans toutes les directions et agit avec une force égale sur toute la section. Par conséquent, une force exercée sur n’importe quelle partie d’un système d’huile hydraulique confiné, transmet la  pression égale dans toutes directions à travers le système.

Dans l’exemple ci-dessus, une force de 227 kg (500 lb) agissant sur un piston avec un rayon de 5.08 cm (2 in.) crée une pression d’environ 280kPa (40 psi) sur un liquide confiné. La même pression de 280kPa (40psi) agissant sur un piston avec un rayon de 7.62 de cm (3 in.) soutient un poids de 514 kg (1130 lb).

FORCE = PRESSION × SECTION

SECTION = FORCE ÷ PRESSION  

PRESSION = FORCE ÷ SECTION

 

Une formule simple du principe hydraulique nous permet de déterminer la force, la pression, et la section lorsque deux des trois grandeurs sont connues. La compréhension de ces termes est nécessaire pour comprendre les fondements de l’hydraulique.

La force est la poussée ou la traction agissant sur un corps. La force est habituellement exprimée en newton (n). La force est égale à la pression multipliée par la section (F = P X S).

La pression est la force d’un fluide par unité de section, habituellement exprimée en livres par pouce carré (psi) ou en kilo pascal (kPa).

La section est une mesure de la surface d’un espace. La section est calculée en Inches carrés ou en centimètres carrés. La section d’une surface fait parfois référence à la section efficace. La section efficace est la surface totale utilisée pour créer une force dans la direction souhaitée.

La section de surface d’un cercle est calculée en utilisant la formule suivante:

Section = pi (3.14) multiplié par le rayon au carrées Si le rayon du cercle est de 5.08 cm (2 in.), alors :

A = pi x R au carrée

A = 3.14 x (2″ X 2″) Ou A= 3.14 x (5.08 cm X 5.08 cm)

A = (12.5 carrés in.) Ou A = 81 centimètres carrés

A= Section

En connaissant la section de la surface, il est possible de déterminer combien de pression le système exercera pour soulever un poids donné.

La pression est la force par unité et est exprimée en livres par pouce carré (psi) ou kilo pascal (kPa).

Si une force de 227 kg(500 livres) agissait sur une section de 81 cm²

(12.5 Carrés in.), la pression créée serait de 280kPa (40 livres par pouce carré.)

La pression est calculée en utilisant la formule suivante d’un principe hydraulique bien connu !

La pression = la force divisée par la section

P = 500 lbs /12.5 carrés in. Ou P = 227 kg /81 cm²

P = 40 psi Ou P = 2.8 / cm² ou 280kPa

Solution du calcul pour le grand piston:

Force = pression X section

Force = 40 x (3×3) x 3.14 ou force = 2.8 x (7.62×7.62) x 3.14

1130 lbs = 40 x 28.26. Ou 5.14 kg = 8 x 183

Avantage mécanique

 

La figure montre comment un liquide dans un système hydraulique fournit un avantage mécanique. Tous les cylindres sont reliés entre eux, toutes les surfaces doivent être remplies avant que le système soit sous pression.

Utilisez la formule hydraulique et calculer les grandeurs inconnues.

Les bouteilles sont comptées à partir de la gauche vers la droite.

Lors du calcul de la pression dans le système, nous utilisons les deux valeurs connues du deuxième cylindre de la gauche. La formule utilisée est la «pression est égale à la force divisée par la surface. »

Pression = Force/Surface

Pression = 50Lbs/1sq.in

Pression = 50 PSI

Maintenant que nous connaissons la pression dans le système, nous pouvons calculer la force de la charge pour les cylindres un et trois et la surface du piston pour le cylindre quatre.

• Calculer les charges (force) des cylindres un et trois en utilisant la formule : force est égale à pression fois la surface (Force = Pression x Surface)
• Calculer la surface de piston du cylindre quatre selon la formule : Surface est égale à la force divisée par la pression (Surface = force / pression).

Quels sont les éléments du circuit hydraulique ?

Le circuit hydraulique est composé d’un cylindre de piston et le système d’alimentation en eau, les tuyaux flexibles, le réservoir d’eau, les soupapes de contrôle. Le cylindre de piston est un élément du circuit hydraulique qui a pour fonction de déplacer le piston dans le cylindre, en comprimant l’air et en libérant le liquide sous pression. Le liquide est ensuite acheminé vers les soupapes de contrôle qui se ferment pour réguler la pression dans le cylindre.

Quant à la pompe à eau, c’est un organe qui a pour fonction d’acheminer le liquide du réservoir à l’orifice de remplissage du cylindre et d’assurer la circulation du fluide à l’intérieur de celui-ci. Le réservoir d’eau se trouve au fond du cylindre. Il contient de l’eau sous pression qui peut être utilisée à tout moment en fonction des besoins du circuit. L’orifice de remplissage du réservoir se trouve sur le côté droit du cylindre, en dessous du piston.