BASES HYDRAULIQUES LE DEBIT
BASES HYDRAULIQUES
LE DEBIT Préface
Ce document explique la formation du débit, premièrement par un réservoir de charge, deuxièmement par le déplacement d'un piston dans un cylindre et enfin par une pompe volumétrique.
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LE DEBIT Table des matières
Définition .................................. ................................................... ................................... .................................... .................................... .................................... .............................. ................... .......4 4 Comment créer un débit ? .................................. .................................................... .................................... .................................... .................................... .......................... ........ 6 ...................................................... .................................... .................................... ........................ ......8 8 Débit créé par un réservoir en charge ....................................
Débit créé par le déplacement d'un piston dans un cylindre ...........................................................10 ..................................................... .................................... .................................... ..................... ... 12 Débit créé par une pompe volumétrique ................................... 16 Représenta Représentation tion normalisée normalisée des pompes pompes ........................... ........................................ .......................... ........................... ........................... ........................ ...........16 .................................................... .................................... .................................... .................................18 ...............18 Exercices, relation débit / vitesse .................................. ..................................................... .................................... ................................... ................................... .................................... .................... .. 24 Notes personnelles ...................................
Rédigé par : Roger LECULLIEZ
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BASES HYDRAULIQUES
LE DEBIT Définition
Un débit est une quantité (en hydraulique un volume d'huile) passant en un point d'un circuit pendant un temps donné. L'unité légale pour exprimer le débit est le mètre cube par seconde. Débit (m3/s) = Volume (m3) / Temps (S) Les débits couramment mesurés sur les engins mobiles étant faibles, on préfère employer un sousmultiple : le litre par minute. Débit (l/min) = Volume (l) / Temps (min) Cette unité permet des chiffres faciles f aciles à manipuler
Remarque : Les Anglo-saxons expriment parfois les débits en : - G.P.M. = gallon U.S. par minute = 3,785 litres par minute - G.P.M. = gallon impérial par minute = 4,55 litres par minute. - 1 l/mn = 0,264 gallon U.S. par minute
Remarque: Débit =
Volume
/ Temps
$"""%"""&
Débit = (Section x Longueur) / Temps """"""!
Débit = Section x
vitesse
Le débit est constant en tous t ous les points d'un même circuit. Si la section change, c'est les vitesses de circulation qui varient en fonction des sections.
Q = S1 V1 = S2 V2 = S3 V3 = ... = constante
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LE DEBIT Définition
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DEBIT =
VOLUME TEMPS
Volume en mètre cube m3 Temps en seconde s Débit en mètre cube par seconde
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m3/s
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LE DEBIT Comment créer un débit ?
Un débit peut être créé par différents moyens, celui ci doit être adapté au fonctionnement d'une machine mobile.
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LE DEBIT Comment créer un débit ?
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LE DEBIT Débit créé par un réservoir en charge
Le débit est créé par l'écoulement naturel du fluide. Dans ce cas le débit est fonction, d'une part, de la facilitée à circuler dans le circuit, (en particulier, la grosseur de l'orifice) et, d'autre part de la conception de l'installation, (de la hauteur de charge H). La densité du fluide influence le débit, plus la densité est importante, plus le débit est grand.
Avantages : Système simple, sans intervention mécanique, mécanique, (s'il n'est pas nécessaire de remplir le réservoir)
Inconvénients : Le débit n'est pas constant puisqu'il dépend de la hauteur de charge (H), valeur qui diminue au fur et à mesure que le réservoir se vide. Le fonctionnement est relativement limité dans le temps car il dépend de la capacité du réservoir.
Utilisations : Alimentation d'un circuit à faible débit et basse pression, par ex. : l'alimentation d'un carburateur de moteur à explosion, explosion, (installation de moteur en motoculture)…, - l'alimentation
- château d'eau...
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LE DEBIT Débit créé par un réservoir en charge
Le débit dépend de la hauteur du niveau au-dessus de l'orifice d'écoulement.
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LE DEBIT Débit créé par le déplacement d'un piston dans un cylindre
Le débit est fonction, d'une part du diamètre du cylindre et, d'autre part, de la vitesse d'avancement du piston.
Avantages : Le débit sera rigoureusement proportionnel à la vitesse de déplacement du piston.
Inconvénients : Fonctionnement éphémère ou intermittent, puisqu'il est interrompu en fin de course descendante du piston. Le mouvement du piston est alternatif. Il est nécessaire d'installer 2 clapets anti-retour, l'un sur la ligne d'aspiration pour éviter le refoulement vers le réservoir, l'autre sur la ligne de refoulement pour éviter la réaspiration.
Utilisation : - Pompe d'amorçage sur circuit de fuel, - Pompe à main de presse hydraulique, - Pompe de cric hydraulique, Attention, Un vérin peut se transformer en élément de pompage sous l'action d'une charge menante.
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LE DEBIT Débit créé par le déplacement d'un piston dans un cylindre
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LE DEBIT Débit créé par une pompe volumétrique
La pompe est entraînée mécaniquement par un arbre en rotation. Le débit est fonction de la dimension de la pompe (cylindrée) et de sa vitesse de rotation.
Avantages : - Débit proportionnel à la vitesse de rotation de l'entraînement. - Bon rendement. Inconvénients : - Nécessité d'un liquide très propre. Sensibilité aux prises d'air à l'aspiration. l'aspiration. - Sensibilité
- Sensibilité à la cavitation. Exemple de pompes : - Les pompes à engrenages. . Pompe à dentures externes. . Pompe à dentures internes (épicycloïdale). . Pompe à dentures internes à croissant, . Pompe à dentures internes compensée axialement en pression. - Les pompes à palettes. . Pompe à palettes, simple. . Pompe à palettes, à rotor équilibré.
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LE DEBIT Débit créé par une pompe volumétrique
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LE DEBIT Débit créé par une pompe volumétrique, (suite 1)
Exemples de pompes à pistons. - Les pompes à pistons axiaux. . Pompe à plateau tournant. . Pompe à barillet tournant, axe en lignes . Pompe à axes brisés, cylindrée fixe. . Pompe à axes brisés, cylindrée variable.
- Les pompes à pistons radiaux. . Pompe à excentriques, 1 débit. . Pompe à excentriques, 2 débits. . Pompe à excentriques, 3 débits. . Pompe à excentriques externe
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LE DEBIT Débit créé par une pompe volumétrique, (suite 1)
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LE DEBIT Représentation normalisée des pompes
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LE DEBIT Représentation normalisée des pompes
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LE DEBIT Exercices, relation débit / vitesse
Un moteur tournant à plein régime entraîne une pompe hydraulique. Cette pompe débite dans un vérin de 1 m de longueur, il effectue sa course totale de sortie de tige en 5 secondes.
Quelle est la vitesse V de déplacement de la tige du vérin, en m / mn ?
L (m) x 60 =V (m/min) t (s)
1 x 60 = 12 m/min 5
On fait tourner t ourner le moteur de l'exercice précédent à mi-régime.
En combien de temps le vérin effectue sa course et quelle est sa vitesse de déplacement ?
En deux fois plus de temps, soit 10 secondes
Remarque La vitesse de déplacement est proportionnelle au régime de rotation de la pompe, donc au débit.
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LE DEBIT Exercices, relation débit / vitesse
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LE DEBIT Exercices, (suite 1)
Un moteur tournant à plein régime entraîne une pompe hydraulique. Cette pompe débite dans un vérin de 1m de longueur, il effectue sa course totale de sortie de tige en 5 secondes.
Comment faut-il modifier le vérin pour que la vitesse de déplacement soit conservée lorsque la pompe est entraînée à demi- régime?
Il faut que la section soit deux fois plus petite.
Attention : SECTION ≠ DIAMETRE, la section est une surface (de contour circulaire).
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LE DEBIT Exercices, (suite 1)
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LE DEBIT Exercices, (suite 2)
Un moteur tournant à plein régime entraîne une pompe hydraulique. Cette pompe débite dans un vérin de 1 m de longueur, il effectue sa course totale de sortie de tige en 5 secondes.
Le même moteur, tournant à plein régime entraîne une pompe de cylindré double.
Le vérin étant le même, quelle sera sa vitesse de sortie et le temps de déplacement?
2.5 secondes (2 fois plus rapide) rapide) soit 24 l/mn Conclusion : La vitesse du vérin = Débit de la pompe / Section du vérin.
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LE DEBIT Exercices, (suite 2)
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LE DEBIT Notes personnelles
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