Cours d'Installations Hydrauliques et Pneumatiques pour Ingénieurs

INSTALLATIONS HYDRAULIQUES ET
PNEUMATIQUE
Cours Magistral : 16 heures Travaux Dirigés : 12 heures Travaux Pratiques : 8 heures
Section : EP-S3-S4
Niveau : 2-ème année ingénieur
OBJECTIFS
Le but de cet enseignement (code STCW tableaux A-III/1 et A-III/2) est de donner à l'officier, et
ingénieur de la marine marchande, une compréhension globale et complète des installations
hydrauliques et pneumatiques navales afin qu'il en assure le démarrage, la conduite, l'arrêt, mais
aussi le pilotage, la surveillance des performances et l'entretien, dans le respect des règles de
sécurité du travail et de l'environnement.
Préparé par : Mohamed Lehbib Ely Toueizigui
Ingénieur Généraliste (Conception et Industrialisations des Systèmes Mécanique)
Installations Hydrauliques et Pneumatiques
Académie Navale ESO
TABLE DES MATIERES
INSTALLATIONS HYDRAULIQUES ET PNEUMATIQUE ............................................................................. 1
OBJECTIFS ........................................................................................................................................................ 1
CHAPITRE I : L’HYDRAULIQUE ................................................................................................................. 3
I.
Introduction ........................................................................................................................................ 3
1.
Définition de l’hydraulique ............................................................................................................... 3
2.
L’ENERGIE HYDRAULIQUE ........................................................................................................ 3
3.
DOMAINES D’APPLICATION DE L’HYDRAULIQUE............................................................... 3
4.
AVANTAGES DES SYSTEMES HYDRAULIQUES : ................................................................... 3
5.
INCONVENIENTS DES SYSTEMES HYDRAULIQUES ............................................................. 4
6.
DEFINITIONS ET GRANDEURS : PRESSION et DEBIT ............................................................ 4
7.
REGLES GENERALES : ................................................................................................................. 4
II.
Principes généraux ............................................................................................................................. 5
1.
INTRODUCTION : .......................................................................................................................... 5
2.
HYDROSTATIQUE : ....................................................................................................................... 5
3.
HYDRODYNAMIQUE : .................................................................................................................. 8
III.
Le fluide hydraulique ...................................................................................................................... 11
1.
Produits aqueux .............................................................................................................................. 11
2.
Huile minérale................................................................................................................................. 11
3.
Huiles de synthèse ........................................................................................................................... 12
4.
Caractéristiques .............................................................................................................................. 12
5.
Désignation des huiles minérales .................................................................................................... 17
6.
Contrôles ......................................................................................................................................... 18
IV.
La symbolisation des différents composants hydrauliques........................................................... 19
1.
Autour du réservoir ........................................................................................................................ 19
2.
Autour du groupe de pompage ....................................................................................................... 20
3.
Autour de la distribution ................................................................................................................ 20
4.
Autour des actionneurs ................................................................................................................... 20
V.
La technologie des différents composants hydrauliques ............................................................... 21
1.
Centrale hydraulique : ....................................................................................................................... 22
2.
Les organes de liaison : ....................................................................................................................... 32
3.
Les organes récepteurs : ...................................................................................................................... 36
VI.
Les circuits hydrauliques ................................................................................................................ 41
1.
Circuit ouvert.................................................................................................................................... 41
2.
Circuit fermé .................................................................................................................................... 43
VII.
Risques et Prévention en intervention .......................................................................................... 44
1.
Les risques ........................................................................................................................................ 44
2.
La prévention.................................................................................................................................... 46
3. La maintenance corrective ....................................................................................... 46
4. Logigramme de sécurité ........................................................................................... 48
Elaboré par : Mohamed Lehbib Ely Toueizigui
2
Installations Hydrauliques et Pneumatiques
Académie Navale ESO
CHAPITRE I : L’HYDRAULIQUE
I.
INTRODUCTION
1. DEFINITION DE L’HYDRAULIQUE
L’hydraulique est la science et la technologie qui utilisent un fluide incompressible, généralement
de l’huile minérale, pour :



Transmettre de l’énergie
Effectuer un travail mécanique
Contrôler un mouvement
Elle constitue un moyen efficace de transmission de puissance d’un point à un autre, avec
précision, souplesse et capacité de développement de forces élevées.
2. L’ENERGIE HYDRAULIQUE
Différentes formes d’énergie sont utilisées en hydraulique :



L’énergie potentielle (par gravité), comme un château d’eau.
L’énergie cinétique (par vitesse), comme une turbine hydroélectrique.
L’énergie par pression. C’est cette forme d’énergie qui est utilisée dans les systèmes
hydrauliques industriels et mobiles.
Dans le système industriel, l’hydraulique se traduit par la transmission et la commande des forces
par un liquide (huile) qui est le fluide hydraulique.
3. DOMAINES D’APPLICATION DE L’HYDRAULIQUE




Machine-outil : presses à découper, presses à emboutir, presses à injecter, bridage de
pièces, commande d’avance et de transmission de mouvements, ...
Engins de travaux publics : pelleteuse, niveleuse, bulldozer, chargeuse
Machines agricoles : benne basculante, tracteur
Manutention : chariot élévateur, monte-charge,
4. AVANTAGES DES SYSTEMES HYDRAULIQUES :
Les systèmes hydrauliques offrent de nombreux avantages et permettent en particulier :






La transmission de forces et de couples élevés ;
Une grande souplesse d’utilisation dans de nombreux domaines ;
Une très bonne régulation de la vitesse des actionneurs, du fait de l’incompressibilité du
fluide ;
Un contrôle précis des vitesses et des efforts développés ;
La possibilité de démarrer des installations en charge ;
Une grande durée de vie des composants, du fait de la présence de l’huile.
Elaboré par : Mohamed Lehbib Ely Toueizigui
3
Installations Hydrauliques et Pneumatiques
Académie Navale ESO
5. INCONVENIENTS DES SYSTEMES HYDRAULIQUES
Les systèmes hydrauliques engendrent aussi des inconvénients :







Installation plus complexe qu’en pneumatique ;
Nécessité de réaliser un retour du fluide au réservoir ;
Risques d’accident dus à la présence de pressions élevées (50 à 700 bars) ;
Fuites entraînant une diminution du rendement ;
Pertes de charge dues à la circulation du fluide dans les tuyauteries ;
Risques d’incendie : l’huile est particulièrement inflammable ;
Technologie coûteuse (composants chers, maintenance préventive régulière).
6. DEFINITIONS ET GRAND EURS : PRESSION ET DEBIT
On définit l’hydrostatique par la branche de l’hydraulique qui étudie les propriétés des
fluides au repos. Le domaine d’application se rapporte à la transmission des pressions
d’après le principe de PASCAL.
On définit l’hydrodynamique par la branche de l’hydraulique qui étudie les propriétés
des fluides en mouvement. Le domaine d’application se rapporte au débit et à la pression.
Dans une transmission hydraulique :



La pression n’existe dans un circuit que s’il y a résistance à l’écoulement de l’huile.
La pression est l’équivalent mécanique de la force.
Le débit est l’équivalent de la vitesse.
7. REGLES GENERALES :
Les systèmes hydrauliques, par les risques d’accidents qu’ils peuvent engendrer,
exigent de l’utilisateur certaines connaissances :
▪ Les unités de mesures ;
▪ Les lois de l’hydrostatique et de l’hydrodynamique ;
▪ La symbolisation et la schématisation des circuits ;
▪ Les composants et les modes de raccordements.
Elaboré par : Mohamed Lehbib Ely Toueizigui
4
Installations Hydrauliques et Pneumatiques
Académie Navale ESO
▪
II.
PRINCIPES GENERAUX
1. INTRODUCTION :
Les fluides sont des corps dont les molécules sont très mobiles les unes par rapport aux
autres. On peut les classer en 2 groupes : les gaz et les liquides.
Les gaz sont des fluides qui ont une compressibilité importante ; ce qui leur confère des
propriétés particulièrement appréciées par les chimistes et les pneumaticiens.
Les liquides, quant à eux, sont des fluides très peu compressibles. C'est cette quasiincompressibilité qui est utilisée en hydraulique pour l'obtention de pressions élevées et
par là-même, une transmission de puissance mécanique.
Le transport d'un fluide est l'occasion de mettre en évidence un phénomène particulier.
Les forces de cohésion intermoléculaire ont tendance à freiner l'écoulement du fluide.
L'importance de ces forces est fonction de la composition chimique du fluide, ainsi que
de son état physique. Cette propriété du fluide est appelée viscosité et elle introduit les
notions de fluide parfait et de fluide réel


Un fluide parfait est un fluide dont les molécules se déplacent sans aucun frottement les
unes par rapport aux autres (donc sans viscosité). Il s'agit en fait d'un modèle théorique ;
Un fluide réel est un fluide dont les molécules glissent les unes sur les autres en produisant
des frottements. Tous les fluides utilisés sont des fluides réels.
Les effets de la viscosité ne se manifestant que lors de l'écoulement du fluide, on pourra assimiler
un fluide réel au repos à un fluide parfait. En revanche, il sera nécessaire de tenir compte du
phénomène de viscosité lors de l'écoulement du fluide.
2. HYDROSTATIQUE :
On définit l’hydrostatique par la branche de l’hydraulique qui étudie les propriétés des
fluides au repos. Le domaine d’application se rapporte à la transmission des pressions
d’après le principe de PASCAL.

LA FORCE :
On appelle FORCE toute action qui tend à modifier l’état d’un corps. Elle s’exprime en
NEWTON (symbole N). La force est définie par son sens, son intensité, son point
d’application et sa droite d’action. La représentation d’une force peut être concrétisée
graphiquement.
Elaboré par : Mohamed Lehbib Ely Toueizigui
5
Installations Hydrauliques et Pneumatiques

Académie Navale ESO
LA PRESSION
On appelle pression une force par unité de surface. Elle s’exprime en PASCAL (symbole
Pa) : 1Pa = 1N/m². En pratique, on utilise plus facilement le BAR : 1 bar = 10⁵ PA. Cette
relation est juste à 2% près car 105 Pa valent réellement 1,013 bars.
La pression est créée en poussant ou en pressant un fluide enfermé dans un récipient, ou
en opposant une résistance à l’écoulement du fluide.
Les différentes pressions :




La pression atmosphérique : 1,033
bar.
La pression dans un liquide à une
profondeur h: P = ρ.g.h.
La pression due à une force
mécanique : P = F/S .
Pression absolue, pression relative : Pabsolue = Prelative + Patmosphérique
PRINCIPE DE PASCAL :
Au cours du 17ème siècle, Blaise PASCAL a étudié les propriétés des fluides et en a
dégagé une loi qui depuis porte désormais son nom.
Pas de résistance = Pression nulle au manomètre
Résistance = pression non nulle au manomètre
Le fluide étant au repos, la pression est identique en tout point du circuit, il s’agit du
principe de PASCAL.
La pression exercée sur un liquide au repos est la même dans toutes les directions. La
pression exercée sur un liquide enfermé se transmet intégralement dans toutes les
directions et elle agit avec une force égale sur des surfaces égale.
Pression et charge :
Elaboré par : Mohamed Lehbib Ely Toueizigui
6
Installations Hydrauliques et Pneumatiques
Académie Navale ESO
F1 = 200 daN
F2 = 100 daN
S1 = 100 cm2
P1 = 2 bars
S1 = 100 cm2
P2 = 1 bar
Conclusion : à section constante, si l’on augmente la charge, la pression augmente. La
pression dépend donc de la force.
Pression et surface :
F1 = 200 daN
F2 = 200 daN
S1 = 100 cm2
S1 = 50 cm2
P1 = 2 bars
P2 = 4 bars
Conclusion : si l’on diminue la section en gardant la même force, la pression augmente. La
pression dépend aussi de la surface.
Synthèse :
A pressions égales, les forces sont directement proportionnelles à la section
p : pression en Pa (Pascal)
F : force en N (Newton)
S : section en m²
Elaboré par : Mohamed Lehbib Ely Toueizigui
7
Installations Hydrauliques et Pneumatiques
Académie Navale ESO
LOI DE L’HYDROSTATIQUE :
Soient deux points A et B distant d’une altitude H d’un fluide de masse volumique ρ. La
différence de pression ΔP entre ces deux points est donnée par la loi de l’hydrostatique ci –
contre :
3. HYDRODYNAMIQUE :
On définit l’hydrodynamique par la branche de l’hydraulique qui étudie les propriétés
des fluides en mouvement. Le domaine d’application se rapporte au débit et à la pression.
A. LA PRESSION DYNAMIQUE
L’écoulement d’un fluide va mettre en évidence les conséquences de la viscosité, ainsi
qu’une forme de pression liée à la vitesse de l’écoulement, la pression dynamique P dyn :



Pdyn : pression en Pa (Pascal)
v : vitesse de l’écoulement en m/s
ρ : masse volumique du fluide en kg/m3
B. LE DEBIT
Le débit exprime un volume de fluide qui s’écoule au travers d’une section droite par unité de
temps. Il est désigné par la lettre « Q ». L’unité légale est le m3/s.
Q=vS



Q : débit en m3/s,
v : vitesse du fluide en m/s,
S : section en m².
Elaboré par : Mohamed Lehbib Ely Toueizigui
8
Installations Hydrauliques et Pneumatiques
Académie Navale ESO
Il est cependant plus commode d’utiliser le litre par minute (l/min) ; unité plus compréhensible
que le m3/s
Conservation du débit (équation de continuité) :
Le débit Q est constant en tout point d’un même circuit. Ce sont les vitesses qui vont varier en
fonction des sections.
S2
S1
S3
Q = V1.S1= V2.S2 = V3.S3
C. TRAVAIL
En mécanique, une force travaille lorsqu’elle déplace son point d’application. Le travail d’une
force constante en direction, sens et en grandeur, dont le point d’application se déplace d’un
longueur L sur sa propre direction, a pour valeur.
W= F. L
D. PUISSANCE
La puissance est le travail effectué par une force par unité de temps
P= W/t = p. Q
Unités :



P : puissance en Watt
Q : débit en m3/s
p : pression en Pa
E. COUPLE
Elaboré par : Mohamed Lehbib Ely Toueizigui
9
Installations Hydrauliques et Pneumatiques
Académie Navale ESO
Le couple est un système de deux forces égales parallèles et de sens contraire appliquées à un
même corps solide. On appelle moment d’un couple la distance << d>> des droites d’action des
forces de ce couples par le produit de leur intensité F.
Mc = F.d



Mc : Moment en Nm
F : Force en Newton
d : bras de levier en mètre
F. PUISSANCE D’UN COUPLE :
La puissance est le produit de l’effort par la vitesse. Dans un mouvement rotatif, l’effort est
représenté par le couple et le déplacement par la vitesse angulaire de la source de puissance
P=Mc.ω


P : puissance en W
Mc : Moment en Nm

ω : Vitesse angulaire rad/s
2𝜋.𝑁
ω = 60 avec N la fréquence de rotation en tr/min
G. COUPLE HYDRAULIQUE :
En hydraulique la force F dépend de la pression. Il en résulte que le couple est indépendant
du nombre de tours.
𝑷
𝑸.𝒑
Mc    
Elaboré par : Mohamed Lehbib Ely Toueizigui
10
Installations Hydrauliques et Pneumatiques
Académie Navale ESO
H. CYLINDREE :
La cylindrée correspond à la quantité d’huile refoulée pour un tour de l’engin hydraulique rotatif.
Cette valeur est indiquée par le constructeur dans les catalogues techniques
III.
LE FLUIDE HYDRAULIQUE
Il existe 3 types de fluide :



Les produits aqueux (à base d'eau)
Les huiles minérales
Les huiles de synthèse
Les huiles minérales sont de loin les plus utilisées dans les transmissions de puissances
hydrauliques. Pour des cas spécifiques, on peut utiliser les 2 autres.
Les produits aqueux sont des liquides à base d'eau. L'huile de synthèse est composée d'une structure
moléculaire unique.
1. PRODUITS AQUEUX
L'eau est le fluide qui remplit le mieux la caractéristique d'ininflammabilité. On y rajoutait souvent
de la glycérine pour abaisser sa température de congélation ainsi qu'améliorer son pouvoir
graissant. Aujourd'hui c'est le glycol qui remplace la glycérine.
A noter : Le principal problème est l'évaporation de l'eau. Cela change les propriétés initiales du
fluide, il faut donc vérifier régulièrement les proportions du mélange et rajouter de l'eau.
Les produits eau + glycol sont utilisés dans les systèmes agroalimentaires. Ils retrouvent
aujourd'hui aussi un intérêt dans les systèmes "écologiques".
Les caractéristiques principales des produits aqueux sont résumées dans le tableau suivant :
2. HUILE MINERALE
Elaboré par : Mohamed Lehbib Ely Toueizigui
11
Installations Hydrauliques et Pneumatiques
Académie Navale ESO
L'huile minérale est obtenue par transformation chimique du pétrole.
La composition de l'huile minérale est une chaîne complexe comportant généralement :
4. Une huile aromatique
5. Un hydrocarbure saturé de type naphtène
6. Un hydrocarbure saturé de type paraffine normale
A noter : On ajoute très souvent des additifs pour répondre à des fonctions spécifiques à assurer
par le fluide.
Pour éviter une usure prématurée du fluide hydraulique, on limite sa température en tout point du
circuit à 60°C.
A retenir : Le fluide hydraulique est cancérigène ; si une blessure s’infecte à la suite d’un contact
avec un fluide hydraulique, consulter un médecin.
3. HUILES DE SYNTHESE
Les huiles
de
synthèse (ou
huiles
synthétiques)
ont
pour
intérêts
d'être
très polyvalentes (multigrade), d'être utilisables sur une plage de température très étendue (à
très basse ou très hautes températures) et d'avoir une viscosité qui varie peu avec la température.
Les caractéristiques principales des huiles de synthèse sont résumées dans le tableau suivant :
4. CARACTERISTIQUES
Elaboré par : Mohamed Lehbib Ely Toueizigui
12
Installations Hydrauliques et Pneumatiques
Académie Navale ESO
A. INDICE DE VISCOSITE VI
Cet indice est fondamental dans le domaine de l'hydraulique industrielle. Il s'agit en effet d'un
indice qui prend en compte la variation de la viscosité en fonction de la température.
L'indice a été construit en fonction des caractéristiques d'huiles de références :
 Indice 0 : attribuée une huile asphaltique ayant une variation de viscosité importante avec
la température.
 Indice 100 : attribuée à une huile paraffinique ayant une faible variation de viscosité avec
la température.
L’indice de viscosité VI est calculé à la température de 100°F (38°C) tandis que les deux huiles
de référence ont une viscosité à 210 °F (99 °C) identique :
VI = 100 x (L-U) /(L-H)
B. VISCOSITE ISO VG (VISCOSITY GRADE)
Les fluides hydrauliques font l'objet de normes européennes (ISO) pour la définition et le
comportement de leur viscosité. La viscosité cinématique est données en centiStokes [cSt] =
[mm2/s] à 40°C.
Cette définition est applicable pour toutes les huiles industrielles qui sont classées en fonction de
leur viscosité.
Exemple : Classification ISO VG 22
Un fluide dont la classification est ISO VG 22 a une viscosité à 40°C comprise entre 19,8 et 24,2
cSt. 22 représente la viscosité moyenne la plus probable.
Elaboré par : Mohamed Lehbib Ely Toueizigui
13
Installations Hydrauliques et Pneumatiques
Académie Navale ESO
Viscosité et variation de de la viscosité
Pour caractériser la viscosité d'un fluide, il est donc nécessaire de connaître sa valeur à 40°C et
son indice de viscosité VI. Par exemple, pour des huiles minérales du groupe I de VI = 100, on
représente les valeurs de viscosités en fonction de la température sur des abaques
Exemple
Pour une huile minérale de VI=100 classé ISO VG 46, la viscosité est de :
 46 cSt à 40°C
 7 cSt à 100°C
Huile minérale ISO VG 46, de VI = 100
Elaboré par : Mohamed Lehbib Ely Toueizigui
14
Installations Hydrauliques et Pneumatiques
Académie Navale ESO
C. VISCOSITE SAE
Pour les huiles moteurs et de transmission, la classification des huiles en fonction des propriétés
de viscosité est réalisée avec la norme Américaine SAE (Society of Automotive Engineers).
La classification est réalisée par tranche ou intervalles continus de viscosité. La correspondance
des indices (0,5, 10, 20, ...) avec une plage de viscosité est donnée dans un tableau.
Pour les huiles dites monogrades adaptées à une plage spécifique de température, une seule valeur
moyenne de viscosité est donnée. La lettre W (Winter) indique que l'huile est destinée à une
utilisation à basse température (ou hiver). :
7. Classification SAE 20, SAE 30, ... : utilisation à haute température. Seule la viscosité
cinématique à 100°C est garantie
8. Classification SAE 0W, SAE 5W, ... : utilisation à basse température. Seule la viscosité
dynamique à basse température est garantie
9. Pour les huiles dites multigrades qui peuvent être utilisée sur une plage de température
importante, 2 valeurs de viscosité sont données :
10. Une huile classée SAE 10W-40 a même viscosité à 100°C qu'une huile monograde SAE
40 et même viscosité à -18°C qu'une huile monograde SAE 10W.
Classification SAE des huiles
La classification SAE indique donc la plage de température optimale d'utilisation des huiles
Classification SAE en fonction de la température d'utilisation
D. VISCOSITE : SYNTHESE DES CLASSIFICATIONS
Elaboré par : Mohamed Lehbib Ely Toueizigui
15
Installations Hydrauliques et Pneumatiques
Académie Navale ESO
Il existe d'autre classifications des huiles qui dépendent des applications auxquelles elles sont
destinées. On peut citer par exemple la classification AGMA (American Gear Manufacturers
Association) pour la lubrification des engrenages. Le tableau suivant propose une synthèse des
principales classifications :
E. AUTRES CARACTERISTIQUES IMPORTANTES
Neutralité vis à vis des matériaux et compatibilité avec les élastomères
Les fluides hydrauliques sont en contact avec différents organes (conduites rigides, conduites
flexibles, actionneurs, ...). Il est donc indispensable que ces fluides n'entraînent pas de dégradation
de ces organes composés de matériaux de nature très différentes. Le choix du fluide hydraulique
doit être réalisé en fonction de la composition de ces organes. On peut citer par exemple :



La compatibilité avec l'acier : (conduites acier) : il faut empêcher la formation de rouille.
Cet aspect est notamment traité dans la norme DIN 54585.
La compatibilité avec les conduites en cuivre.
La compatibilité avec les élastomères pour les joints et les conduites souples (flexibles
"hydrauliques").
Pouvoir de désémultion avec l'air (désaération)
Elaboré par : Mohamed Lehbib Ely Toueizigui
16
Installations Hydrauliques et Pneumatiques
Académie Navale ESO
Il est important que l'air puisse se séparer du fluide lors de son retour au réservoir (ou bâche)
pour maintenir un module de compressibilité élevé. (Voir chapitre Mécanique des fluides
appliquée). Cet aspect est traité dans la norme DIN 51381.
Pouvoir anti-usure
Il caractérise l'aptitude du fluide à limiter l'usure des pièces métalliques en mouvement à son
contact. Il est obtenu grâce à des additifs de type "extrême pression". Ce sujet est notamment
traité dans la norme DIN 51354.
Aptitudes à travailler à des températures extrêmes
Pour certaines applications, il faut vérifier l'aptitude du fluides hydrauliques à travailler dans des
conditions de température extrêmes (très hautes ou très basses) en :


Conservant une viscosité compatible avec le fonctionnement du système hydraulique
En toute sécurité (pas de risque d'incendie par exemple)
Les caractéristiques du fluide communiqués dans les fiches techniques sont :

Le Point éclair ou d'inflammabilité : c'est la température à laquelle il faut chauffer le
fluide pour que les vapeurs produites s'enflamment au contact d'une flamme et
s'éteignent aussitôt.
Pour les huiles minérales il est aux environs de 120 °C.



Le Point de feu ou point de combustion : c'est la température à laquelle il faut chauffer
le fluide pour que les vapeurs produites s'enflamment au contact d'une flamme ET
demeurent allumées au moins 5 secondes.
Le Point d'auto inflammation : C'est la température à laquelle il faut chauffer le fluide
pour qu'il s'enflamme spontanément au contact de l'air.
Les Points de congélation :
 Point de trouble : C'est la température où apparaît une opacité due à la
cristallisation de la paraffine lorsque la température baisse.
 Point de figeage ou d'écoulement : C'est la température où l'huile ne peut plus
s'écouler.
Pour les huiles minérales il est de –30°C.

Point de fluage : C'est le point inverse du figeage mais en partant d'une huile congelée.
Lorsque deux pièces congelées, avec l'huile qui les entoure, redeviennent mobiles par un
réchauffement lent on obtient le point de fluage.
5. DESIGNATION DES HUIL ES MINERALES
Elle est établie à partir de la norme ISO ASTM. International Standard Organisation
American Society for Testing and Materials.
Elaboré par : Mohamed Lehbib Ely Toueizigui
17
Installations Hydrauliques et Pneumatiques
ISO VG 100 (100 : viscosité cinématique
Académie Navale ESO
2
en mm /s à 40 °C)
Pour chaque classe ISO qui informe sur la viscosité cinématique moyenne à 40°C, il existe 5
catégories HH ; HL ; HM ; HV et HG allant de la plus simple à la plus élaborée. Les propriétés
associées à ces catégories sont résumées dans le tableau suivant :
6. CONTROLES
A. QUALITATIF
B. QUANTITATIF
Il est effectué sur un échantillon prélevé (1 L). C'est le fabricant d'huile qui fournit le flacon
et effectue le contrôle, il vérifie :







La couleur ;
La viscosité ;
La teneur en eau ;
La présence de composées ;
La présence d'additifs ;
La présence de sédiments ;
Le nombre de particules et leur taille ;
Elaboré par : Mohamed Lehbib Ely Toueizigui
18
Installations Hydrauliques et Pneumatiques

Académie Navale ESO
…
Il existe 14 classes de pollution. On fait passer sur un filtre de 1 m 100cm3 de fluide, on dénombre
alors les particules en fonction de leur taille. Norme AFNOR E 48-651 de novembre 1973.
A noter : L’huile se retraite, avec 3 litres d’huile usagée, on en refait 2 litres. Attention toutefois à
ce qu’elle ne soit pas chlorée car l’opération est alors impossible. Si elle est trop polluée, elle est
incinérée.
IV.
LA SYMBOLISATION DES DIFFERENTS COMPOSANTS
HYDRAULIQUES
On peut décomposer la constitution d'un système hydraulique en 4 zones.




Le réservoir ;
Le groupe de pompage et sa protection : c'est lui qui délivre le débit ;
Le système de distribution ;
Les actionneurs : ce sont eux qui demandent la pression en fonction de la charge.
1. AUTOUR DU RESERVOIR
Elaboré par : Mohamed Lehbib Ely Toueizigui
19
Installations Hydrauliques et Pneumatiques
Académie Navale ESO
2. AUTOUR DU GROUPE DE POMPAGE
3. AUTOUR DE LA DISTRIBUTION
4. AUTOUR DES ACTIONNEURS
Elaboré par : Mohamed Lehbib Ely Toueizigui
20
Installations Hydrauliques et Pneumatiques
V.
LA TECHNOLOGIE
HYDRAULIQUES
DES
Académie Navale ESO
DIFFERENTS
COMPOSANTS
Un circuit d’hydraulique industrielle est constitué de 3 zones :


1ere zone : Source d’énergie : c’est un générateur de débit. (Centrale hydraulique)
2ème zone : Récepteur hydraulique : transforme l’énergie hydraulique en énergie
mécanique. (Vérin, moteur hydraulique)
 3ème zone : liaison entre les deux zones précédentes. On peut trouver dans cette
zone :
- Des éléments de distribution (distributeur).
- Des éléments de liaison (tuyaux).
- Des accessoires (appareils de mesure, de protection, de stockage d’énergie et
de régulation).
GENERATEUR
Pél
Energie primaire
Centrale Hyd.
LIAISON
PHyd
Elaboré par : Mohamed Lehbib Ely Toueizigui
Conduites
distributeur…
RECEPTEUR
P’Hyd
Energie secondaire
Vérin / Moteur
Pméc
21
Installations hydrauliques et pneumatiques
Académie Navale ESO
* Composition d’un circuit hydraulique :
Récepteur
5
6
13
11
7
10
M
8
3
2
12
Centrale Hydraulique
1
9
Figure 18: Exemple d’un circuit hydraulique de transmission de puissance
Rep
Désignation
Fonction
1
Réservoir
Stocker le fluide
2
Pompe hydraulique
Générer la puissance hydraulique
3
Moteur électrique
Actionner la pompe
4
Distributeur
Distribuer la puissance hydraulique au vérin
5
Vérin double effet
Transformer la puissance hydraulique en puissance mécanique
6
Accumulateur
Stocker l’énergie hydraulique
7
Régulateur de débit
Régler le débit et la vitesse du fluide
8
Vanne
Autoriser ou interrompre le passage du fluide
9
Limiteur de pression
Protéger l’installation contre les surpressions
10
Filtre
Nettoyer l’huile
11
Manomètre
Mesurer la pression
12
Débitmètre
Mesurer le débit
13
Clapet anti-retour
Autoriser le passage du fluide dans un seul sens
1.
CENTRALE HYDRAULIQUE :
Elaboré par : Mohamed Lehbib Ely Toueizigui
22
Installations hydrauliques et pneumatiques
Académie Navale ESO
La centrale hydraulique (appelé aussi groupe hydraulique) est un générateur de débit et pas de
pression. La pression augmente lorsqu’il y a résistance à l’écoulement.
Elle est constituée essentiellement d’un réservoir d’huile, d’un moteur et d’une pompe et d’un
système de filtration.
Composition d’une centrale hydraulique
A. LE RESERVOIR :
Constitution :
Le réservoir est utilisé pour le stockage des fluides. Il est constitué de :
 Une cuve en acier séparée en deux chambres par une cloison de stabilisation : Une
chambre d’aspiration (où se trouve le filtre d’aspiration) et une chambre de retour (pour
isoler les polluantes).
 Un couvercle assurant l’étanchéité et supportant l’ensemble motopompe.
 Un bouchon de vidange et éventuellement un autre de remplissage.
 Une porte de visite utilisée pour le changement du filtre, la réparation et le nettoyage.
 Deux voyants pour indiquer le niveau de fluide.
 Un filtre monté sur la tuyauterie d’aspiration.
Elaboré par : Mohamed Lehbib Ely Toueizigui
23
Installations hydrauliques et pneumatiques
Académie Navale ESO
Composition d’un réservoir
Remarque : La capacité utile du réservoir est supérieure à trois fois la variation possible de volume
du circuit.
Symboles :
Réservoir à
pression
Atmosphérique
Réservoir sous Tuyauterie partant
d’un
pression
réservoir en charge
Tuyauterie
immergée
Tuyauterie audessus du
niveau de l’huile
B. LES FILTRES :
Les polluants présents dans un circuit occasionnent des dommages et/ou une usure
prématurée des composants. Ces polluants peuvent être de deux types :


Solides : les particules d’usure venant des composants et les particules venant de
l’extérieur.
Solubles (non solides) : Eau, Gommes, boues…
Positions des filtres dans l’installation :
Il y a plusieurs possibilités d’installer les filtres dans les circuits hydrauliques. Il est possible
de combiner plusieurs de ces possibilités :
A l’aspiration :
Emplacement

Le filtre est installé avant la pompe.
Avantages

Tout le circuit est protégé, pompe comprise.
Inconvénients

Augmentation de la perte de charge à l’aspiration
 La maille de celui-ci ne peut être très fine.
Ces filtres, appelés aussi crépines, sont presque toujours présents dans le circuit, mais ils ne
suffisent généralement pas à la protection et doivent être complétés par une des solutions suivantes.
Elaboré par : Mohamed Lehbib Ely Toueizigui
24
Installations hydrauliques et pneumatiques
Académie Navale ESO
Au refoulement :
Emplacement
Avantages
Inconvénients

Le filtre est installé après la pompe (ou avant une portion
de circuit).

La perte de charge étant indifférente.

La maille du filtre peut être très fine.

Tout le circuit est protégé.

La pompe n’est pas protégée.

Les parois des filtres doivent supporter la pression du
circuit, ce qui donne des filtres volumineux, lourds et
chers.
On évite cette solution lorsque c’est possible, bien que cela soit la filtration la plus efficace pour
le circuit.
Au retour :
Emplacement
Avantages

Le filtre est installé sur les canalisations de retour d’huile.

La perte de charge étant indifférente.

La maille du filtre peut être très fine.

La pression étant faible.

Les filtres sont plus légers et moins chers.
 Le circuit doit être confiné (Enfermée).
 Ils doivent être protégés contre le colmatage.
Cette solution efficace et économique est très souvent employée. A noter qu’il peut être intéressant
de filtrer les retours de drains, car c’est aux passages des tiges que la pollution extérieure
s’introduit.
Inconvénients
Filtration externe :
Emplacement
- Le filtre est installé sur un circuit
externe.
Pompe de filtration
- La perte de charge dans le circuit
principale est minimale.
Avantages
Symboles :
Filtre avec indicateur
de colmatage à contact
Filtre avec indicateur
de colmatage à voyant
Filtre avec limiteur
de pression by-pass
Filtre avec clapet antiretour taré
Filtre protégé contre le
retour de l’huile
les différents symboles normalisés des filtres
Efficacité des filtres :
L'efficacité d'un filtre s'exprime par la taille des particules arrêtées par celui-ci, exprimée en µm (10-3 mm).

Efficacité absolue :
On indique alors la taille minimale des particules qui seront toutes arrêtées. Par exemple, un filtre
Elaboré par : Mohamed Lehbib Ely Toueizigui
25
Installations hydrauliques et pneumatiques
Académie Navale ESO
absolu à 10 µm ne laissera passer aucune particule de taille > 10 µm.
C'est une indication contraignante pour le fabricant, ce qui explique pourquoi cette garantie est peu
utilisée ; on parle plus souvent d'efficacité relative.

Efficacité relative :
On donne l'efficacité relative d'un filtre, par taille nominale de particules, en indiquant le
pourcentage de particules arrêtées. Par exemple, un filtre ayant une efficacité de 95% à 10 µm ne
laissera passer que 5% de particules de 10 µm, en un seul passage. On peut indiquer plusieurs
efficacités pour des tailles de particules différentes.
Les fabricants utilisent souvent une autre façon de désigner l'efficacité, le ßx. Ce ßx est indiqué par
taille de particule et calculé de la manière suivante :
C.
LES POMPES :
Mise en situation :Par quel moyen peut-on déplacer de l’huile industrielle sous pression afin de
commander un organe récepteur d’une installation hydraulique ?
Description : Une pompe volumétrique transforme l’énergie mécanique en énergie hydraulique,
elle aspire l’huile contenu dans le réservoir puis le refoule sous pression dans les tuyauteries.
Une pompe volumétrique est constituée :

D’un corps fixe ou Stator,

D’un ou de plusieurs éléments mobiles participant au déplacement du fluide à
l’intérieur de la pompe, d’autres éléments mobiles destinés à mettre en mouvement
les éléments précédents. Pour ce type de pompes, l’entrée et la sortie sont non
communicantes grâce à une étanchéité interne, ainsi les fuites seront minimes et les
pressions importantes.
Symboles :
Pompe
unidirectionnelle
à cylindrée fixe
Pompe
unidirectionnelle à
cylindrée variable
Pompe
bidirectionnelle
à cylindrée fixe
Elaboré par : Mohamed Lehbib Ely Toueizigui
Pompe
bidirectionnelle à
Pompe à
cylindrée fixe
Pompe à cylindrée
variable avec
cylindrée variable
avec drainage
drainage
26
Installations hydrauliques et pneumatiques
Académie Navale ESO
Les différents symboles normalisés des pompes
Les différents types des pompes :
Plusieurs principes mécaniques sont mis en œuvre dans réalisation des pompes, dans ce qui suit quelques
réalisations simples seront étudiées.

Les pompes à engrenage extérieure :
Les pompes à engrenage à denture extérieure sont constituées d’un carter et de deux pignons à denture
droite. L’un des pignons, appelé pignon menant est moteur, il est solidaire de l’arbre d’entraînement.
L’autre pignon mené est entraîné en rotation par engrènement des dents.
L’aspiration dans ces pompes est provoquée par le vide créé au niveau du désaccouplement des dents en
D.
L’huile en provenance du réservoir arrive en A (côté aspiration) remplit les creux de dents des pignons au
niveau de la partie supérieure en C. Ainsi emprisonnée, l’huile est transportée par les pignons vers la
droite et vers la gauche en suivant le contour intérieur du carter. A la fin du cycle de transport, l’huile est
refoulée en R à cause du rapprochement des dents.
L’engrènement des dents en E assure l’étanchéité entre l’aspiration et le refoulement.
R
D
C
A
Pompe à engrenage extérieure
Avantages : Débit régulier, Marche de la pompe réversible, Faible encombrement, Prix peu élevé.
Inconvénients : Nombreuses pièces d’usure, Pas de particules solides dans cette pompe, ni de produits abrasifs,
Bruyante.
Caractéristiques : Cylindrée 250 cm3/tour maxi, Pression de service 200 bars maxi, Vitesse de rotation de 800 à 3500
tr/min, Rendement relativement faible de 0.7 à 0.8.

Les pompes à engrenage intérieure :
Les pompes à engrenage à denture intérieure sont constituées d’un carter, d’une roue, d’une
couronne et d’un croissant (qui va séparer entre l’entrée et la sortie).
Les nombres de dents de la couronne est toujours supérieure de 1 au nombre de dents de la roue.
C’est cette différence du nombre de dents qui permet d’obtenir des chambres d’aspiration et des
chambres de refoulement.
L’axe de la roue est excentré par rapport à celui de la couronne.
Elaboré par : Mohamed Lehbib Ely Toueizigui
27
Installations hydrauliques et pneumatiques
Académie Navale ESO
La roue est motrice, elle entraîne la couronne en rotation par engrènement des dents.
Figure 24: Pompe à engrenage intérieure
Avantages : Débit régulier, Marche de la pompe réversible, Faible encombrement, Prix peu élevé,
Non bruyante.
Inconvénients : Nombreuses pièces d’usure, Pas de particules solides dans cette pompe, ni de
produits abrasifs.
Caractéristiques : Cylindrée 250 cm3/tour maxi, Pression de service 250 bars maxi, Vitesse
de rotation de 300 à 3000 tr/min, Rendement acceptable 0.9.

Les pompes à pistons axiaux :
Les axes des pistons sont parallèles entre eux et l’axe principal de la pompe. Les bielles sont en
liaisons rotules avec le plateau incliné d’un angle  fixe ou variable) qui est à l’origine des
mouvements alternatifs des pistons.
Le bloc cylindre est entraîné en rotation par l’intermédiaire de l’arbre d’entraînement et transforme
le mouvement de rotation continu en un mouvement de translation au niveau du piston. Le patin
assure la liaison mécanique entre le plateau incliné et le piston.
Lorsque le plateau effectue un demi-tour, le piston (en haut de la figure) passe du point mort haut
(PMH) au point mort bas (PMB) et on a l’aspiration de l’huile.
Lorsque le plateau effectue le second demi-tour, le piston (en haut de la figure) passe du point mort
bas (PMB) au point mort haut (PMH) et on a le refoulement de l’huile.
Course
Course
α
r
α
r
A plateau incliné (axiale)
Elaboré par : Mohamed Lehbib Ely Toueizigui
A barillet incliné
28
Installations hydrauliques et pneumatiques
Académie Navale ESO
Pompe à pistons axiaux à cylindrée fixe
α
α
L’inclinaison du plateau est variable
L’inclinaison du barillet est variable
Pompe à pistons axiaux à cylindrée variable
Avantages : Fonctionnement à sec sans dommage, Faible inertie des pièces en mouvement,
Peut être utilisé en moteur hydraulique, Le débit est plus stable.
Inconvénients : Nécessite une filtration efficace (de 10 à 20 µ) car le jeu interne est très faible,
La pompe à barillet incliné est un ensemble compact.
CARACTERISTIQUES :
- Pompe à pistons axiaux à cylindrée fixe :


A plateau incliné : Cylindrée 500 cm3/tour maxi, Pression de service 350 bars
maxi, Rendement 0.9.

A barillet incliné : Cylindrée 500 cm3/tour maxi, Pression de service 450 bars
maxi, Rendement 0.95.

Pompe à pistons axiaux à cylindrée variable :

L’inclinaison du plateau est variable : Cylindrée 750 cm3/tour maxi, Pression de
service 450 bars maxi, Rendement 0.95.

L’inclinaison du barillet est variable : Cylindrée 1000 cm3/tour maxi, Pression de
service 400 bars maxi, Rendement 0.95.
Les pompes à pistons radiaux :
Les pistons sont disposés radialement au stator, leurs axes sont perpendiculaires à l’arbre
d’entraînement principal.
L’excentrique est entraîné en rotation par l’intermédiaire de l’arbre et transforme le mouvement de
rotation continu en un mouvement de translation au niveau du piston. Le patin assure la liaison
mécanique entre l’excentrique et le piston.
Lorsque l’excentrique effectue un demi-tour, le piston descend ce qui provoque l’aspiration de
l’huile
Lorsque l’excentrique effectue le second demi-tour, le piston est repoussé dans sa chambre et on
a le refoulement de l’huile.
Elaboré par : Mohamed Lehbib Ely Toueizigui
29
Installations hydrauliques et pneumatiques
Académie Navale ESO
Came
Piston
e Bloc cylindr
tournant
Cylindrée variable
Cylindrée fixe
Pompe à pistons radiaux
Avantages : Fonctionnement à sec sans dommage, Faible inertie des pièces en mouvement,
Peut être utilisé en moteur hydraulique, Le débit est plus stable.
Inconvénients : Nécessite une filtration efficace (de 10 à 20 µ) car le jeu interne est très faible.
Caractéristiques : Cylindrée 250 cm3/tour maxi, Pression de service 350 bars maxi,
Rendement acceptable 0.9.

Les pompes à palettes :
La rotation du rotor entraîne celle des palettes dont les extrémités sont continuellement en contact
avec le stator aux points Ci, grâce à la force centrifuge. Outre, des ressorts de compression poussent
les bases des palettes.
Au démarrage, les extrémités des palettes entrent en contact avec la piste circulaire du stator. Grâce
à l’excentrique on a une augmentation progressive du volume compris entre deux palettes voisines
(ou volume circulaire) qui entraîne, lors du premier demi-tour, un phénomène d’aspiration. L’huile
entre donc dans la pompe par les lumières d’aspiration.
Le phénomène inverse se produit lors du second demi-tour. La réduction progressive du volume
cellulaire contraint l’huile à s’échapper par les lumières de refoulement, c’est le phénomène du
refoulement.
Cylindrée fixe
Cylindrée variable
Pompe à palettes
Elaboré par : Mohamed Lehbib Ely Toueizigui
30
Installations hydrauliques et pneumatiques
Académie Navale ESO
Pompe à palettes équilibrée
Avantages : Débit régulier, Marche réversible de la pompe, Assez silencieuse.
Inconvénients : Usure du corps par frottement des palettes, Prix élevé.
Caractéristiques : Cylindrée 200 cm3/tour maxi, Pression de service 280 bars maxi, Vitesse
de rotation de 300 à 3000 tr/min, Rendement relativement faible de 0.8 à 0.9.

Les pompes péristaltiques :
La rotation du rotor entraîne le roulement sans glissement des rouleaux sur le tuyau
déformable solidaire du stator. Cette pompe existe aussi avec trois rouleaux à 120 °.
Pompe péristaltique
Avantages : Utilisation comme pompe doseuses possible.
Inconvénients : Débit limité, Refoulement très saccadé (irrégulière), Température d’utilisation
assez faible.
Caractéristiques : Débit 50 m3/h maxi, Pression de service 15 bars maxi, Hauteur manométrique
totale 16 mCE, Rendement relativement faible de 0.8 à 0.9.
 Les pompes à vis :
Deux vis dont l’une est motrice (3) et l’autre(s) menée(s) (4), tournent en sens inverse,
créant ainsi d’un côté une zone d’aspiration et de l’autre une zone de refoulement.
Cette pompe existe aussi avec trois vis dont l’une est centrale.
Elaboré par : Mohamed Lehbib Ely Toueizigui
31
Installations hydrauliques et pneumatiques
Académie Navale ESO
Pompe à vis
Avantages : Débit régulier, Assez silencieuse, Peut être accouplé directement à un
moteur électrique de à grand vitesse.
Inconvénients : Nombreuses pièces d’usure, Pas de particules solides dans cette pompe, ni
de produits abrasifs, Prix élevé.
Caractéristiques : Cylindrée 250 cm3/tour maxi, Pression de service 200 bars maxi, Vitesse
de rotation de 300 à 3500 tr/min, Rendement acceptable 0.9
2.
LES ORGANES DE LIAISON :
A) LES ORGANES DE COMMANDE (LES DISTRIBUTEURS) :
Rôle :
Les distributeurs sont utilisés pour commuter et contrôler le débit du fluide sous pression, à la réception d’un
signal de commande qui peut être mécanique, électrique ou hydraulique, afin de commander l’organe récepteur (vérin
ou moteur).
Symbolisation :
Symbole normalisé du distributeur
Désignation : Nombre d’orifices / Nombre de positions, nature du centre du distributeur si
Nombre de positions est 3, type de commande.
Orifices : Les différents orifices d’un distributeur sont:
- P : orifice en connexion avec la pompe.
- R : orifice d’échappement.
- A : orifice en connexion avec l’orifice A de l’organe récepteur.
- B : orifice en connexion avec l’orifice B de l’organe récepteur.
Elaboré par : Mohamed Lehbib Ely Toueizigui
32
Installations hydrauliques et pneumatiques
Académie Navale ESO
Types de centres :
Désignations
Représentations
Centre fermé
Centre tandem
Centre semi ouvert
Centre ouvert
Types de commandes :
Désignations
Représentations
Bouton poussoir
Commande manuelle
sans maintient en
position
Levier
Bouton poussoir-tirette
Commande manuelle avec maintien en position (levier à
accrochage)
Commande électrique
Commande électrique avec ressort de rappel
Commande hydraulique
Commande hydraulique avec ressort de rappel
* Exemples :
- Distributeur 4/3 à centre ouvert à commande électrique avec ressorts de rappel
Elaboré par : Mohamed Lehbib Ely Toueizigui
33
Installations hydrauliques et pneumatiques
Académie Navale ESO
P : arrivée de pression
T ou R : retour au
réservoir
A et B : utilisations
- Distributeur 4/2 NO commandé par
levier à accrochage
- Distributeur 4/2 NF commandé par
levier à accrochage
B) LES ORGANES DE REGLAGES :
Organes de réglage du débit :
La vitesse d’un récepteur hydraulique (vérin ou moteur) est fonction du débit. Le réglage de ce
débit est obtenu par un étranglement de section.
Les limiteurs du débit :
Destiné à agir sur le débit pour contrôler la vitesse d’un récepteur (vérin, moteur) mais
n’assure pas la stabilité de débit au cours des variations de la pression.
NB : le limiteur de débit ne permet pas le contrôle du débit lorsque la charge est variable.
Les régulateurs du débit :
Conçu comme le limiteur de débit mais une variation de la pression permet de plus ou moins
ouvrir l’étranglement du passage du fluide.
A
B
Le symbole simplifié
Régulateur de débit bidirectionnel
Régulateur du débit Son principe de fonctionnement est basé sur:
 Un tiroir qui a pour fonction de composer toute variation de charge du récepteur et permet
de maintenir une différence de pression p constante de part et d’autre de l’étranglement.
Elaboré par : Mohamed Lehbib Ely Toueizigui
34
Installations hydrauliques et pneumatiques

Académie Navale ESO
Un étranglement qui permet d’ajuster le débit en fonction de la vitesse.
Organes de réglage de pression :
 Les limiteurs de pression : (soupape de sûreté)
Montés en amont du circuit, en dérivation avec la pompe et reliés au réservoir, ils permettent de
protéger le circuit contre les surpressions.
P
T/R
Limiteur de pression
 Les régulateurs de pression :
Monté en amont de la branche secondaire du circuit, il permet de limiter à une valeur
constante et inférieure à la pression de service, la pression dans une branche du circuit.
P
A
Régulateur de pression
Valve de séquence :
La valve de séquence ne permet la circulation de l’huile vers une portion du circuit que si la
pression dans la ligne principale atteigne la valeur de sa pression de pilotage.
P
A
Valve de séquence
Elaboré par : Mohamed Lehbib Ely Toueizigui
35
Installations hydrauliques et pneumatiques
3.
Académie Navale ESO
LES ORGANES RECEPTEURS :
A. LES VERINS :
Rôle :
Un vérin est l’élément récepteur de l’énergie dans un circuit hydraulique. Il permet de
développer un effort très important avec une vitesse très précise.
Commande
Energie mécanique
Energie hydraulique
Transformer
l’énergie
(Mvt de translation)
Vérin hydraulique
Les différents types de vérins :

Vérin simple effet :
L’ensemble tige piston se déplace dans un seul sens sous l’action du fluide sous pression. Le retour
est effectué par un ressort ou une charge.
-Avantages : économique et consommation de fluide réduite.
-Inconvénients : encombrant, course limité.
-Utilisation : travaux simples (serrage, éjection, levage…)
Vérin simple effet


 Vérin double effet :
L’ensemble tige piston peut se déplacer dans les deux sens sous l’action du fluide. L’effort en
poussant est légèrement plus grand que l’effort en tirant.
-Avantages : plus souple, réglage plus facile de la vitesse, amortissement de fin de course réglable.
-Inconvénients : plus coûteux.
-Utilisation : grand nombre d’applications industriels.
Elaboré par : Mohamed Lehbib Ely Toueizigui
36
Installations hydrauliques et pneumatiques
Académie Navale ESO
Vérin double effet
 Vérins spéciaux :
- Vérin à tige télescopique : simple effet permet des courses importantes tout en conservant
une longueur repliée raisonnable.
Vérin à tige télescopique
- Vérin rotatif : l’énergie du fluide est transformée en mouvement de rotation. L’angle de
rotation peut varier de 90° à 360°. Les amortissements sont possibles.
Figure 41: Vérin rotatif
B. LES MOTEURS HYDRAULIQUES :
Mise en situation :
Par quel moyen peut-on transformer l’énergie hydraulique en énergie mécanique sous forme d’un
mouvement de rotation continue ?
Energie hydraulique
rotation
Mouvement de
Solution : un moteur hydraulique.
Description :
Les moteurs hydrauliques ont de nombreuses analogies avec les pompes, plusieurs technologies
leur sont communes. Mais une spécificité des moteurs tient à leur vitesse d’utilisation qui peut être
soit lente (moins de 100 trs /min) soit élevée (plus de 5000 trs /min)
Elaboré par : Mohamed Lehbib Ely Toueizigui
37
Installations hydrauliques et pneumatiques
Académie Navale ESO
Ce qui mène à distinguer trois grandes classes de moteurs hydrauliques :
 Les moteurs rapides [1000 < N ≤ 5000 trs / min] ;
 Les moteurs semi rapides [200 < N ≤ 1000 trs / min] ;
 Les moteurs lents [40 < N ≤ 200 trs / min] ;
Dans chacune de ces classes, on trouve des moteurs de puissance, de pression admissible et de
géométrie différente.
Remarque :
Les moteurs entraînent des systèmes mécaniques, si le couple résistant devient trop important, la
pression monte. Quand elle atteint la valeur de réglage du limiteur de pression, le débit retourne au
réservoir.
Leur avantage c’est qu’ils développent une grande puissance pour un encombrement réduit.
c/- Symboles :
Moteur
unidirectionnel à
Moteur
bidirectionnel à
cylindrée fixe
cylindrée fixe
Moteur
unidirectionnel
à cylindrée
variable
Moteur
bidirectionnel à
cylindrée variable
Moteur à
cylindrée fixe
avec drainage
Moteur à
cylindrée
variable avec
drainage
Les différents symboles normalisés des moteurs hydrauliques
Les différents types des moteurs :

Les moteurs à engrenage extérieure :
Même conception que la pompe à engrenage, la pression du fluide entraîne en rotation les roues
dont l’une est motrice.
Avantages : Moteurs rapides, encombrement très réduit, économique.
Inconvénients : Performances et rendements limités.
Caractéristiques : g  85 %, P max < 250 bars, Pm < 20 KW, Cylindrées entre 5 et 30 cm3/tr.
Moteur à engrenage extérieure

Les moteurs à pistons axiaux :
Les pistons en communication avec la haute pression se déplacent en tournant et par une liaison
rotule avec le tourillon obligent ce dernier à tourner.
La cylindrée est déterminée avec la relation suivante :
Elaboré par : Mohamed Lehbib Ely Toueizigui
38
Installations hydrauliques et pneumatiques
Académie Navale ESO
Avantages : couple très important, possibilité de varier la cylindrée, vitesse importante.
Inconvénients : coûteux.
Caractéristiques : Nombres de pistons de 7 à 9, Pression allant à 450 bars, Inclinaison des
plateaux de 15 à 18°.
Figure 44: Moteur à pistons axiaux

Les moteurs à pistons radiaux :
Contrairement aux pompes à pistons radiaux, les pistons peuvent tourner sur une came (stator) permettant d’avoir
plusieurs courses par tour. Le nombre des pistons est impair pour la continuité de débit et l’équilibrage. Possibilité
d’avoir une distribution cylindrique ou plane du fluide.
La cylindrée est déterminée avec la relation suivante :
Avantages : couple très important
Inconvénients : vitesse faible, encombrant, coûteux, problèmes d’étanchéité pour la distribution.
Caractéristiques : Nombres de pistons de 3 à 7, Pressions entre 250 et 450 bars, Cylindrées fixes.
Elaboré par : Mohamed Lehbib Ely Toueizigui
39
Installations hydrauliques et pneumatiques
Académie Navale ESO
Moteur à pistons radiaux

Les moteurs à palettes :
L’huile sous pression provoque la rotation des palettes implantées sur le rotor.
Avantages : réalisation simple.
Inconvénients : puissance transmise relativement faible.
Caractéristiques : Pressions limitées à 200 – 250 bars.
Moteur à palettes
Elaboré par : Mohamed Lehbib Ely Toueizigui
40
Installations hydrauliques et pneumatiques
VI.
Académie Navale ESO
LES CIRCUITS HYDRAULIQUES
On entend souvent parler de systèmes hydrauliques à circuits ouverts ou fermés, à centre
ouvert, ou encore de systèmes hydrostatiques ou à pression compensée, pour n’en nommer
que quelques-uns. Il peut s’avérer difficile de les différencier étant donné que leurs
particularités sont parfois subtiles. Il existe en réalité deux grands types de catégories de
systèmes hydrauliques : les circuits ouverts et les circuits fermés. Comme indiqué dans le
schéma ci-dessous, de ces types de circuits, découlent d’autres types de circuit. Nous allons
vous expliquer leurs particularités de façon simple et accessible pour vous permettre d’être en
mesure de bien comprendre leur fonctionnement et leurs différences.
1. CIRCUIT OUVERT
Un système hydraulique en boucle ouverte est un système linéaire dans lequel le fluide circule
en continu à travers le système. Les ports d'entrée de la pompe et de retour de l'actionneur de
ce système sont reliés au réservoir de fluide hydraulique.
Parties du système hydraulique en boucle ouverte
 Un actionneur
 Pompe hydraulique
 Réservoir de fluide hydraulique
 Valve
Principe de fonctionnement
Elaboré par : Mohamed Lehbib Ely Toueizigui
41
Installations hydrauliques et pneumatiques
Académie Navale ESO
Dans ce système, la pompe hydraulique est utilisée pour déplacer le fluide du réservoir à
travers le système vers le stockage où elle aspire du fluide frais. Des vannes de régulation du
débit et de la direction sont utilisées pour contrôler la direction et la vitesse de l'actionneur.
Circuit hydraulique en boucle ouverte
Avantages
 Le système est facile à utiliser et à entretenir.
 Ce système est adapté aux applications basse pression
 Il est idéal pour les utilisations à haute température car il disperse la chaleur sous forme de fluide à
travers le système.
 Les systèmes hydrauliques en boucle ouverte peuvent être équipés d'une variété de vannes qui
facilitent les opérations.
 Ils sont moins chers à l'achat
 La contamination est réduite avec ce type de système
 Ils sont disponibles en plusieurs modèles qui peuvent facilement être personnalisés pour s'adapter à
votre système.
 Désavantages
 La conception nécessite un grand réservoir de fluide et n'est donc pas idéale pour les espaces limités
Elaboré par : Mohamed Lehbib Ely Toueizigui
42
Installations hydrauliques et pneumatiques
Académie Navale ESO
 Il est plus difficile de dépanner le système en boucle ouverte
 Peut surchauffer s’il n’est pas équipé d’un réservoir de taille appropriée
Applications
Les utilisations des systèmes hydrauliques en boucle ouverte utilisent des cylindres,
notamment du matériel agricole, des turbines, du matériel de construction et des échangeurs
de chaleur.
2. CIRCUIT FERME
Il s'agit d'un système compact généralement utilisé pour les applications mobiles. Ils sont
également appelés entraînements hydrostatiques. Le fluide présent dans le système ne
retourne pas au réservoir, mais passe de la pompe à piston et retourne à la pompe après
circulation à travers le moteur.
Parties du système hydraulique en boucle fermée
 Pompe à piston
 Moteur
 Réservoir de liquide hydraulique
 Levier de Control
Système hydraulique en boucle fermée
Principe de fonctionnement
Dans un système hydraulique en boucle fermée, le fluide est extrait du réservoir à l’aide de la
pompe à piston. Le fluide est ensuite transporté vers le moteur avant d'être renvoyé vers la
Elaboré par : Mohamed Lehbib Ely Toueizigui
43
Installations hydrauliques et pneumatiques
Académie Navale ESO
pompe. Il est équipé d'un contrôleur de déplacement monté sur le plateau oscillant de la pompe
que vous utilisez pour contrôler la vitesse et le sens d'écoulement du fluide. Pousser le levier
de commande vers l'avant fait tourner le plateau cyclique de la pompe à piston, permettant au
fluide d'atteindre le moteur qui commence à fonctionner et le tirer vers l'arrière l'éteint.
Avantages
 Le système est adapté aux applications haute pression
 Cela permet de minimiser l'utilisation de liquide car la majeure partie est retenue à l'intérieur.
 Les systèmes en boucle fermée permettent un mouvement dans plusieurs directions
 Il a une conception compacte adaptée aux applications avec un minimum d'espace
 L'appareil est léger, ce qui en fait le meilleur système pour déplacer des appareils
 Désavantages
 Ce n'est pas rentable
 Il y a un plus grand risque de contamination du fluide
 Le système fonctionne à une température beaucoup plus élevée
 Il nécessite un filtre à fluide haute pression
Applications
Les utilisations des systèmes hydrauliques en boucle fermée comprennent : pompes, chariots élévateurs,
grues, tracteurs, usines pétrolières et systèmes de réfrigération, entre autres.
VII. RISQUES ET PREVENTION EN INTERVENTION
1. LES RISQUES
A. DEFINITION DU RISQUE ET UTILISATION DES SYSTEMES
Combinaison de la Probabilité et de la Gravité d’une atteinte à :

La santé des personnes,

Des biens,

De l’environnement,
pouvant survenir dans une situation DANGEREUSE.
Tout opérateur, conducteur ou intervenant, même occasionnel, sur machine DOIT connaître :
 Son principe de fonctionnement,

Les systèmes qui l’animent,

Les risques inhérents aux systèmes.
B. LISTE DES RISQUES
Ils sont répertoriés et font références aux normes européennes EN 292-1 ; EN 292-2 ; EN 474-1 ; EN
982 et EN 983 ou directives européennes 89/392 et 89/655.
Elaboré par : Mohamed Lehbib Ely Toueizigui
44
Installations hydrauliques et pneumatiques
Réf.
Académie Navale ESO
Normes et articles en relations avec
Liste des risques
l’hydraulique
1
Risques mécaniques causés par la machine
et ses éléments
EN 292-1 art. 4.2.1, art. 4.2.2 et art.4.2.3
2
Risques électriques
89/392/CEE art. 3.5.1
EN 292-2 art. 1.3, art.1.4 et art.1.3.7
EN 982 et 983
EN 474-1 art. 4.13
3
Risques thermiques
EN 292-1 art. 4.4
4
Risques engendrés par le bruit
EN 292-1 art. 4.5
EN 292-2 art.3.6.3
Risques engendrés par les vibrations EN 292-1 art. 4.6
pouvant
provoquer
des
troubles EN 292-2 art.3.6.3
neurologiques ou vasculaires
5
6
Risques engendrés par les matériaux et
produits traités, utilisés ou rejetés par la
EN 292-1 art. 4.8
machine
EN 982 et 983
EN 292-2 art.3.3b)
7
Risques engendrés par le non respect des EN 292-1 art. 5.5, art. 5.2.2, art. 3.16
principes ergonomiques lors de la EN 292-2 art.4.9, art. 3, art. 3.7
conception de la machine (machine non
adaptée aux caractéristiques et aptitudes
humaines)
8
Combinaison de risques
EN 292-1 art. 4.10
9
Risques engendrés par la défaillance de la
source d’énergie, panne de la machine et
EN 292-1 art. 5.3, art. 3.16
EN 292-2 art.3, art. 3.8.4, art. 3.7
autres dysfonctionnements
Risques
causés par une absence EN 292-1 art.3.22, art.3.23, art.3.3 art.4.10
(temporaire) et/ou une mise en place EN 292-2 art.4.2, art. 5.2 à 5.5, art. 6.2
10
incorrecte de moyens de protection
C.
POUR FIXER LES IDEES
On classe les systèmes en 4 grands domaines :
Classes de pression
Domaines d’utilisation
(en bars)
BASSE PRESSION
30< p < 100
Installations fixes : machines outils
Installations
MOYENNE PRESSION
100 < p < 300
fixes :
presses
de
métallurgie ou de plasturgie
Installations mobiles : équipements
de travail
HAUTE PRESSION
300 < p < 500
Installations fixes : fonderie
Installations mobiles : transmission
Elaboré par : Mohamed Lehbib Ely Toueizigui
45
Installations hydrauliques et pneumatiques
TRES HAUTE PRESSION
Académie Navale ESO
500 < p
Installations fixes : laminoirs, forge,
bancs d’essais.
Découpe au jet d’eau : 3000 bars
Le circuit d’eau du robinet est à 2,5 bars en moyenne. 200 bars sont
équivalents à 20 000 volts.
Une femme sur ses 2 talons aiguilles exerce sur le sol une pression de 90 bars.
2. LA PREVENTION
A. PRINCIPALES CAUSES D’ACCIDENTS
B.
MESURES PREVENTIVES
Actuellement aucun texte spécifique n’existe. Seul une fiche pratique éditée par l’INRS existe. Il s’agit
de l’ED 018. Aujourd’hui elle est en pleine révision et l’ensemble des textes européens devrait y être
ajouté.
Deux types de personnes sont essentiellement à prévenir :
Le candide qui ne voit pas le risque et devient dangereux par son ignorance, Le
spécialiste qui connaît parfaitement la technique et croit maîtriser son sujet.
A penser : Mettre des prises de pression dès que cela est nécessaire. Deux solutions sont envisageables.
Soient les prises de pression étanches et rapides, soient les manomètres à pousser. Mettre une étiquette
sur la fonction et la pression normale au niveau de la prise.
Sortie vérin V2
P=200bars
3. LA MAINTENANCE CORRECTIVE
Elaboré par : Mohamed Lehbib Ely Toueizigui
46
Installations hydrauliques et pneumatiques
Académie Navale ESO
Ci-après une liste non exhaustive des actions de maintenance corrective qui peuvent engendrer des
risques et donc auxquels il faut prêter plus attention :

Intervention. => Toujours avoir le schéma et repérer l’identification des composants ;

Démontage des liaisons. => Faire chuter la pression interne et penser par exemple à
manipuler les distributeurs plusieurs fois à la main si nécessaire pour faire chuter la pression
résiduelle ;

Désolidarisation d’un récepteur. => Vérifier que la charge n’est pas en prise et si oui
qu’elle n’est pas menante, sinon penser à caler les charges ;

Dépose d’un composant sur un circuit équipé d’un accumulateur. => Penser à purger
l’accumulateur ;

Dépose d’un récepteur équipé d’un clapet anti-retour. => Bien vérifier que la partie
restante n’est pas encore sous pression ;

Branchement des manomètres. => Eviter les bouchons et choisir la solution du
paragraphe précédent ;

Vérification ou réglage des fonctions. => Bien prendre en compte les déplacements,
vitesses et efforts ;

Vérification des moteurs hydrauliques. => Faire attention aux survitesses ;


Démontage des canalisations. => Attention à la pression et à la chaleur du fluide. Faire
attention également aux canalisations non ou mal repérées ;
Intervention à distance. => Bien consigner la centrale pour limiter les
mouvements non contrôlés ;
Remontage et vérification. => Attention aux erreurs de branchements des bobines,
choisir par exemple deux couleurs pour les connecteurs sur un même distributeur ;
Evacuation du fluide. => Bien collecter sans polluer l’environnement ;

Drainage. => Bien penser à collecter les drains pour éviter la pollution.


Elaboré par : Mohamed Lehbib Ely Toueizigui
47
Installations hydrauliques et pneumatiques
ESO
On peut donc synthétiser ces recommandations dans la procédure d’arrêt des machines
ABAISSER OU BLOQUER MECANIQUEMENT PAR UNE
SECURITE TOUTES LES CHARGES SUSPENDUES
LIBERER TOUTE PRESSION BLOQUEE DANS LE
SYSTEME
PURGER TOUS LES ACCUMULATEURS
DECHARGER TOUS LES MULTIPLICATEURS DE
PRESSION
ISOLER LES COMMANDES ELECTRIQUES
ISOLER LA PUISSANCE ELECTRIQUE
suivante :
4. LOGIGRAMME DE SECURITE
Elaboré par : Mohamed Lehbib Ely Toueizigui
48
Installations hydrauliques et pneumatiques
Elaboré par : Mohamed Lehbib Ely Toueizigui
ESO
49