Moteur hydraulique : dispositif, objectif, principe de fonctionnement

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-17 10:27

Les mécanismes hydrauliques sont utilisés par l'humanité depuis l'Antiquité pour résoudre divers problèmes économiques et techniques. L'utilisation de l'énergie des débits et de la pression des fluides est d'actualité aujourd'hui. Le dispositif standard du moteur hydraulique est calculé pour la traduction de l'énergie convertie en une force agissant sur le lien de travail. Le schéma même d'organisation de ce processus et les nuances techniques et structurelles de l'exécution de l'unité présentent de nombreuses différences par rapport aux moteurs électriques habituels, ce qui se reflète à la fois dans les avantages et les inconvénients des systèmes hydrauliques.

Dispositif de mécanisme

La conception du moteur hydraulique est basée sur le boîtier, les unités fonctionnelles et les canaux pour déplacer les flux de fluide. Le boîtier est généralement monté sur des pieds de support ou fixé par des dispositifs de verrouillage avec des capacités de pivotement. Le principal élément de travail est le bloc-cylindres, oùun groupe de pistons est placé, faisant des mouvements alternatifs. Pour assurer la stabilité de cet ensemble, le dispositif moteur hydraulique est muni d'un système de pression constante au disque de distribution. Cette fonction est réalisée par un ressort avec une pression efficace du fluide de travail. L'arbre de travail qui relie le moteur hydraulique à la commande de sortie est réalisé sous la forme d'un ensemble cannelé ou claveté. Des soupapes anti-cavitation et de sécurité peuvent être connectées à l'arbre en tant qu'accessoires. Un canal séparé avec une vanne assure le drainage du liquide et, dans les systèmes fermés, des circuits spéciaux sont prévus pour le rinçage et l'échange des fluides de travail.

Le principe du moteur hydraulique

La tâche principale de l'unité est d'assurer le processus de conversion de l'énergie du fluide en circulation en énergie mécanique, qui, à son tour, est transmise par l'arbre aux organes exécutifs. Au premier stade de fonctionnement du moteur hydraulique, le fluide pénètre dans la rainure du système de distribution, d'où il passe dans les chambres du bloc-cylindres. Au fur et à mesure que les chambres se remplissent, la pression sur les pistons augmente, entraînant la formation d'un couple. Selon le dispositif spécifique du moteur hydraulique, le principe de fonctionnement du système au stade de la conversion de la force de pression en énergie mécanique peut être différent. Par exemple, le couple dans les mécanismes axiaux est généré par l'action des têtes sphériques et des paliers hydrostatiques sur les paliers de butée, par lesquels le fonctionnement du bloc-cylindres commence. À la fin de l'étape finaleun cycle d'injection et de déplacement du milieu liquide du groupe cylindrique, après quoi les pistons commencent à inverser l'action.

Raccordement de la tuyauterie au moteur hydraulique

Au minimum, le dispositif principal du mécanisme doit prévoir la possibilité de se connecter aux lignes d'alimentation et de vidange. Les différences dans la mise en œuvre de cette infrastructure dépendent en grande partie des techniques de réglage des soupapes. Par exemple, le dispositif du moteur hydraulique de la pelle EO-3324 offre la possibilité de diviser les débits avec une vanne de dérivation. Pour contrôler les tiroirs de vannes, un système de commande à servocommande avec une alimentation à accumulateur pneumatique est utilisé.

Dans les circuits conventionnels, une conduite hydraulique de vidange est utilisée, dont la pression est régulée par une soupape de trop-plein. Un tiroir de distribution (également appelé tiroir de nettoyage et de rinçage) avec soupape de trop-plein est utilisé dans les entraînements hydrauliques à flux fermés pour l'échange de fluides de travail dans le circuit. Un échangeur de chaleur spécial et un réservoir de refroidissement peuvent être utilisés en complément pour réguler le régime de température du milieu liquide pendant le fonctionnement du moteur hydraulique. Le dispositif du mécanisme à régulation naturelle met l'accent sur l'injection constante de liquide à basse pression. La différence de pression dans les conduites de travail du système de distribution hydraulique provoque le déplacement du tiroir de commande dans une position où le circuit basse pression communique avec le réservoir hydraulique via la soupape de trop-plein.

Moteurs hydrauliques à engrenages

TelLes moteurs ont beaucoup en commun avec les pompes à engrenages, mais avec une différence dans la forme d'évacuation du fluide de la zone de roulement. Lorsque le fluide de travail pénètre dans le moteur hydraulique, l'interaction avec l'engrenage commence, ce qui crée un couple. La conception simple et le faible coût de mise en œuvre technique ont rendu populaire un tel dispositif à moteur hydraulique, bien que de faibles performances (rendement de l'ordre de 0,9) ne permettent pas de l'utiliser dans des tâches critiques d'alimentation électrique. Ce mécanisme est souvent utilisé dans les circuits de commande d'accessoires, dans les systèmes d'entraînement de machines-outils et pour assurer la fonction de corps auxiliaires de diverses machines, où la vitesse nominale de la rotation de travail est inférieure à 10 000 tr/min.

Moteurs hydrauliques Gerotor

Une version modifiée des mécanismes d'engrenage, dont la différence réside dans la possibilité d'obtenir un couple élevé avec de petites dimensions de la structure. Le milieu liquide est desservi par un distributeur spécial, à la suite duquel le rotor denté est mis en mouvement. Ce dernier fonctionne sur un rodage à rouleaux et commence à effectuer un mouvement planétaire, qui détermine les spécificités du moteur hydraulique gerotor, l'appareil, le principe de fonctionnement et le but de cette unité. Sa portée est déterminée par la forte consommation d'énergie dans des conditions de fonctionnement à une pression d'environ 250 bars. C'est la configuration optimale pour les machines chargées à faible vitesse, qui imposent également des exigences à l'ingénierie énergétique en termes de compacité et d'optimisation de la conception dansdans l'ensemble.

Moteurs à pistons axiaux

Une des variantes de la machine hydraulique à piston rotatif, qui prévoit le plus souvent le placement axial des cylindres. Selon la configuration, ils peuvent être situés autour, parallèlement ou légèrement inclinés par rapport à l'axe de rotation du groupe piston. Le dispositif du moteur hydraulique à pistons axiaux suppose la possibilité d'une course inverse, par conséquent, dans les configurations avec des unités entretenues, il est nécessaire de connecter une conduite de vidange séparée. Quant à l'équipement cible faisant fonctionner de tels moteurs, il comprend des entraînements de machines hydrauliques, des presses hydrauliques, des unités de travail mobiles et divers équipements fonctionnant avec un couple allant jusqu'à 6000 Nm à une haute pression de 400 à 450 bars. Le volume de l'environnement desservi dans de tels systèmes peut être à la fois constant et ajustable.

Moteurs à pistons radiaux

Conception de moteur hydraulique la plus flexible et la plus équilibrée en termes de contrôle de couple élevé. Les mécanismes à pistons radiaux sont disponibles en simple et multiple action. Les premiers sont utilisés dans les lignes à vis pour le mouvement des liquides et des suspensions en vrac, ainsi que dans les unités rotatives des convoyeurs de production. Le dispositif à pistons radiaux et le principe de fonctionnement d'un moteur hydraulique à simple effet peuvent se refléter dans le cycle fonctionnel suivant: sous haute pression, les chambres de travail commencent à agir sur le poing d'entraînement, déclenchant ainsi la rotation de l'arbre,transmettre l'effort au lien exécutif. Un élément structurel obligatoire est le distributeur de vidange et d'alimentation en liquide, couplé aux chambres de travail. Les systèmes à actions multiples se distinguent simplement par une mécanique plus complexe et plus développée de l'interaction des chambres avec un arbre et des canaux de distribution de liquide. Dans ce cas, il existe une coordination clairement divisée au sein de la fonction du système de distribution pour les blocs-cylindres individuels. La régulation individuelle sur les circuits peut s'exprimer à la fois dans les commandes les plus simples d'ouverture / fermeture des vannes et dans un changement ponctuel des paramètres de pression et de volume du fluide pompé.

Moteur hydraulique linéaire

Une variante d'un moteur hydraulique à déplacement positif qui ne génère que des mouvements entrants. De tels mécanismes sont souvent utilisés dans les machines mobiles automotrices - par exemple, dans une moissonneuse-batteuse, un moteur hydraulique prend en charge la fonction des unités exécutives grâce à l'énergie d'un moteur à combustion interne. De l'arbre de sortie principal de la centrale, l'énergie est dirigée vers l'arbre de l'unité hydraulique, qui, à son tour, fournit de l'énergie mécanique aux organes de récolte du grain. En particulier, le moteur hydraulique linéaire est capable de développer des forces de traction et de poussée sur une large gamme de pressions et de zones de travail.

Conclusion

Les machines hydrauliques ont de nombreux points de fonctionnement positifs, qui se manifestent de différentes manières en fonction de la conception spécifique de l'unité. Donc sile dispositif gerotor du moteur hydraulique est simple et ne nécessite pas de coûts de maintenance importants, puis les conceptions axiales et radiales dans les nouvelles versions sont davantage conçues pour atteindre des couples élevés et maintenir des indicateurs de puissance appropriés, mais sont plus coûteuses à entretenir. Pour un certain nombre d'indicateurs universels, les machines hydrauliques présentent des avantages généraux par rapport aux appareils à batterie, électriques et diesel, mais elles présentent également des faiblesses, qui se traduisent par une efficacité relativement faible et une dépendance aux facteurs indirects du processus de travail. Cela concerne la sensibilité de l'hydraulique aux changements de température, la viscosité du fluide de travail, la pollution, etc.