Machines volumétriques et accumulateurs hydrauliques : principes et types

Résumé

Ce document présente les machines volumétriques, leur classification en génératrices (pompes) et réceptrices (moteurs), ainsi que leurs pertes volumétriques, hydrauliques et mécaniques. Il expose ensuite les expressions du débit, de la puissance et des rendements. Enfin, il décrit le rôle des accumulateurs hydrauliques et leurs trois types : à poids, à ressort et à gaz.

Points clés

Les machines volumétriques échangent de l'énergie entre un fluide et un axe de rotation, de façon intermittente.
Génératrices (pompes) : elles augmentent l'énergie du fluide ; réceptrices (moteurs) : elles extraient l'énergie du fluide.
Trois types de pertes : volumétriques (jeux et manque de joints), hydrauliques (contact avec le fluide) et mécaniques (frottements).
Les accumulateurs hydrauliques maintiennent la pression, amortissent les variations de débit, absorbent les pics de pression et récupèrent de l'énergie.
Trois types d'accumulateurs : à poids (pression constante), à ressort (pression qui augmente linéairement) et à gaz (pression dépendant du gaz).
Pour un accumulateur, si la compression dure plus de 3 minutes, le processus est considéré comme isotherme.

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Machines Volumétriques : Définition et Classification

Machines volumétriques sont des dispositifs mécaniques conçus pour réaliser un échange d'énergie entre un fluide et un axe de rotation. Cet échange d'énergie est disponible dans ce type de machine par intermittence. Elles peuvent être classées comme suit :

Génératrices : Elles augmentent l'énergie du fluide (pompes).
Réceptrices d'énergie : Elles extraient l'énergie du fluide (moteurs).

Les courbes caractéristiques des pompes et des moteurs sont les suivantes.

Analyse des Pertes dans les Machines Volumétriques

Les machines volumétriques sont des dispositifs constitués de pièces fixes et mobiles qui sont en contact avec un fluide, ainsi que d'autres parties fixes du circuit. Cela produit une série de pertes :

Les pertes volumétriques : Elles sont causées par la présence de jeux entre les pièces fixes et mobiles ainsi que par le manque de joints d'étanchéité. Leur rendement est exprimé par : l'expression de la perte de volume.
Les pertes hydrauliques : Elles sont causées par un contact direct avec le fluide. La formule de calcul est similaire à celle des pertes dans les canalisations. Rendement : expression des pertes hydrauliques.
Les pertes mécaniques : Elles sont générées par le frottement des différentes parties fixes et mobiles des machines.

Expressions Fondamentales des Machines Volumétriques

Dans les machines volumétriques, nous pouvons définir les expressions suivantes :

Expressions du débit : Vous pouvez définir trois types :
- Sur les machines génératrices : débit d'entrée, débit de fuite et débits de sortie.
- Sur les machines réceptrices : les mêmes.
Expressions de la puissance : Pour les machines de production et de réception.
Expressions des rendements : Pour les machines réceptrices et génératrices.

Les Accumulateurs Hydrauliques

Les accumulateurs sont utilisés dans les circuits d'huile hydraulique en tant que fluide de stockage supplémentaire pour utiliser cette énergie à travers le cycle de travail du circuit. Dans le circuit d'huile hydraulique, ils assurent les fonctions suivantes :

Maintien de la pression du fluide : Maintenir la pression sur le circuit.
Amortissement : Amortir les changements soudains de flux dans le circuit.
Absorption des pics de pression : Protéger le circuit contre les dommages.
Souplesse de fonctionnement : Améliorer la souplesse d'un circuit existant.
Récupération d'énergie : Ils sont un moyen économique de récupérer de l'énergie dans les circuits de freinage.
Autres caractéristiques : Source d'alimentation auxiliaire, compensateur de dilatation thermique, compensateur de fuites, etc.

Types d'Accumulateurs

Il existe trois types d'accumulateurs :

À poids : Utilisation d'une masse pour créer une résistance à l'encombrement de la coquille auxiliaire. La pression du fluide reste constante avec l'augmentation du volume du réservoir.
À ressort : Le ressort oppose une résistance au remplissage du réservoir. La pression du réservoir augmente linéairement avec l'augmentation du fluide.
À gaz : L'effort est réalisé par compression d'un gaz donné. La pression du fluide augmente avec le volume d'huile mais dépend aussi du type de gaz. Dans les accumulateurs à gaz, on peut les séparer en deux groupes :
- Non séparés : Le gaz est en contact direct avec le fluide.
- Séparés : Le gaz n'est pas en contact avec le fluide.

Calcul de l'Expression de l'Accumulateur

Pour le calcul de l'expression d'une batterie (accumulateur), il est à noter que si la compression se produit sur plus de 3 minutes, on considère que le processus est isotherme, car cela laisse le temps d'atteindre la température ambiante.

Questions fréquentes

Quelle est la différence entre une machine génératrice et une machine réceptrice ?

Une machine génératrice augmente l'énergie du fluide, comme une pompe. Une machine réceptrice extrait l'énergie du fluide, comme un moteur.

Quelles sont les fonctions d'un accumulateur hydraulique ?

Il maintient la pression du circuit, amortit les variations soudaines de débit, absorbe les pics de pression et permet de récupérer de l'énergie, par exemple au freinage.

Quels sont les trois types d'accumulateurs ?

Les accumulateurs à poids, à ressort et à gaz. Dans les accumulateurs à gaz, le gaz peut être non séparé (en contact direct avec le fluide) ou séparé.