Hydraulique pour tracteurs

Hydraulique automobile
Hydraulique pour tracteurs
L'hydraulique a fait du tracteur un véhicule universel et maniable pour
l'exploitation agricole et forestière. Grâce à l'hydraulique, une grande variété
d'accessoires peuvent être montés rapidement sur le tracteur, à l'arrière, à
l'avant ou entre les essieux, ou commandés ou régulés pour travailler dans
la position adéquate. Des accouplements rapides hydrauliques permettent
de brancher des moteurs linéaires ou rotatifs supplémentaires sur
l'accessoire lui-même. Le maniement du tracteur est facilité
par une direction
assistée hydraulique (voir Direction), les dispositifs de freinage, les
embrayages et les commandes de boîtes de vitesses. Des limiteurs de
pression empêchent une surcharge du tracteur par les accessoires. Les
remorques sont freinées hydrauliquement – en synchronisation avec les
freins du tracteur.
La puissance massique élevée et la souplesse de l'hydraulique expliquent
son utilisation très répandue sur les tracteurs. La grande variété
d'applications, allant du petit tracteur de vignoble d'une puissance d'environ
20 kW aux gros tracteurs articulés d'environ 300 kW, en passant par les
porte-outils, les tracteurs agricoles, forestiers et standard, impose à
l'hydraulique des exigences très diversifiées en matiè
re de performances, de
systèmes et de fonctionnalités.
Systèmes hydrauliques pour tracteurs
Les systèmes hydrauliques mis en œuvre sur les tracteurs disposent
généralement de trois circuits de pression :
un circuit haute pression (circuit de travail) avec des pressions de 250 bar
max. et des débits de 120 l/min pour la direction, le frein de remorque, la
régulation du dispositif de relevage et divers accessoires,
un circuit basse pression (circuit de commande) avec des pressions de
20 bar max. et des débits de 30 l/min pour la boîte de vitesses
automatique, l'embrayage de prise de force, le différentiel autobloquant,
etc.,
un circuit de lubrification avec des pressions de l'ordre de 3 à 5 bar.
Les différences fondamentales résident dans le circuit haute pression décrit
ci-après. Les fonctionnalités, les coûts, les pertes d'énergie, la complexité et
le confort de commande constituent les critères de sélection essentiels.
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tracteurs.
1 fourche frontale, 2 dispositif de relevage avant, 3 pompe tandem, 4 chargeur
frontal, 5 distributeur, 6 régulateur, 7 direction, 8 moteur du dispositif de coupe,
9 relevage de la barre de coupe, 10 dispositif de relevage arrière.
Systèmes hydrauliques pour tracteurs.
1 vanne prioritaire, 2 direction, 3 frein de remorque, 4 récepteur supplémentaire,
5 régulation du dispositif de relevage, 6 graissage de la transmission, 7 boîte de
vitesses, 8 embrayage de prise de force, 9 blocage de différentiel.
Système à débit constant, à centre ouvert
(Q constant, p variable)
Ce système est le plus largement répandu en raison de son rapport
qualité/prix avantageux. Il fait essentiellement appel à des pompes à
engrenages pour générer la pression. Si aucune des vannes n'est actionné
e,
le débit qui ne peut être modifié que par la vitesse de la pompe est refoulé
en circuit neutre au réservoir. Pour amener un ou plusieurs récepteurs en
position de travail, le circuit neutre est étranglé
dans la vanne et une certaine
quantité d'huile, déterminée par la course de déplacement du tiroir, est
dirigée vers le récepteur. Des vannes prioritaires font en sorte que les
systèmes de sécurité (direction, frein de remorque) soient alimentés en
pression en priorité. Les pertes importantes, inhérentes aux systèmes à
centre ouvert, peuvent être compensées par une répartition adéquate du
circuit de travail et par la mise en œuvre d'au moins deux pompes pour
l'alimentation en pression.
Système à pression constante, système à centre fermé
(Q variable, p constant)
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Une pompe à cylindrée variable (pompe de régulation) fonctionne à une
pression régulée constante. Quand les vannes sont en position neutre, la
pompe ne refoule que la quantité d'huile nécessaire pour compenser les
pertes dues aux fuites. Dès qu'une vanne est actionné
e, la pompe augmente
automatiquement son débit jusqu'à atteindre la valeur requise par le
récepteur. Des vannes de priorité garantissent une alimentation prioritaire
des systèmes de sécurité. Les systèmes à centre fermé sont très peu utilisé
s
dans le domaine de l'hydraulique mobile.
Système asservi à la charge avec pompe à cylindrée
constante, système OC-LS (Open Center – Load Sensing)
(Q constant, p variable)
Dans ce système, un élément de régulation (balance de pression) maintient
constante la pression différentielle en jouant sur la section de vanne (orifice
calibré). Le débit refoulé en direction du récepteur est proportionnel à
l'ouverture de la vanne et indépendant de la pression de charge. Des
sélecteurs de circuit couplés à des conduites de pilotage sélectionnent la
pression de charge la plus élevée et la transmettent à la balance de
pression. L'huile excédentaire regagne le réservoir via la balance de
pression. Dans le cas d'un montage parallè
le, il faut pour pouvoir compenser
la charge de chaque récepteur adjoindre à chacun d'eux un régulateur de
débit supplémentaire à deux voies (balance de pression individuelle).
Bien qu'il soit techniquement très complexe, ce système est de plus en plus
utilisé, car il offre un excellent confort de commande en utilisation mobile
(manutention, technique agricole). Les pertes d'énergie sont très légèrement
moins élevées que pour les systèmes à débit constant.
Système asservi à la charge avec pompe à cylindrée
variable, système CC-LS (Closed Center – Load Sensing)
(Q variable, p variable)
Ce système s'apparente au système OC-LS. La pompe à cylindrée
constante avec balance de pression est simplement remplacée par une
pompe à cylindrée variable associée à une régulation pression-débit. Cette
configuration offre deux avantages essentiels : un meilleur confort et des
pertes d'énergie nettement plus faibles à charge partielle. Elle est de plus en
plus souvent utilisée quand la puissance hydraulique installé
e est importante
(engins de chantier, gros tracteurs).
Régulation du dispositif de relevage
arrière
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Le dispositif de relevage arrière avec son attelage normalisé à trois points
est le système le plus souvent utilisé pour les équipements de travail. Les
appareils peuvent être abaissés, relevés ou stabilisés. La force de traction
dans les bras inférieurs ou la position de l'outil par rapport au tracteur
peuvent être maintenus constantes. La régulation de la force de traction
convient surtout au travail du sol, par exemple au labourage (une force de
traction constante assure une profondeur constante dans un sol homogè
ne).
La grande qualité de la régulation, c'est-à-dire les faibles variations de force
de traction, optimise la puissance du moteur, assure une exploitation
économique dans la plage optimale de la cartographie du moteur et de
faibles variations de profondeur. Les outils étant guidés et en grande partie
portés par le dispositif de relevage, les forces de traction occasionnent un
report de charge sur les roues motrices, ce qui améliore l'adhérence des
pneus et réduit donc les pertes d'énergie. La régulation de position est
surtout utilisée pour les outils qui ne pénè
trent pas dans le sol. En outre, une
partie de la commande de position peut être associée à la régulation de la
force de traction (régulation mixte) pour limiter les variations de profondeur
dans les sols très hétérogènes.
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Relevage électronique (EHR-D).
1 électronique, 2 pupitre de
commande, 3 capteur de position,
4 capteur d'axe d'attelage,
5 commande arrière, 6 pompe,
7 régulateur, 8 vérin, 9 capteur
externe, 10 capteur radar,
11 capteur de vitesse de rotation.
Relevage hydromécanique (MHR)
Les signaux de mesure sont captés et traités sous forme de courses
mécaniques. La force de traction est donné
e par la course d'un ressort, dans
le bras supérieur ou dans les deux bras inférieurs. La position réelle peut
être relevée sur un disque à cames disposé sur l'arbre de levage. Une
tringlerie de commande transmet les signaux – conformément au rapport
effort/position sélectionné – à la vanne de régulation qui les compare à la
valeur de consigne présélectionnée par le conducteur. En cas d'écart, le
dispositif de relevage est levé ou abaissé jusqu'à ce que les deux valeurs
coïncident.
Relevage électronique (EHR)
Il se différencie du relevage hydromécanique par le fait que la saisie, la
transmission et le traitement des signaux de mesure et de commande requis
ont lieu de façon électrique. La force de traction est directement mesurée au
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point d'articulation de la tringlerie par un capteur d'axe d'attelage. La
régulation de position et de force peut, sur les régulateurs électroniques les
plus perfectionnés, être complétée par d'autres fonctions. La commande
depuis l'arrière facilite l'accouplement d'appareils. Un capteur externe peut
être raccordé pour ajuster en boucle fermée la position de l'outil de travail
par rapport à la surface du sol (arracheuse de betteraves). Un capteur de
vitesse (radar) et un capteur de vitesse de roue permettent de déterminer le
glissement et donc de réaliser une régulation antipatinage. Un amortisseur
de vibrations actif améliore efficacement le confort et la sécurité lors des
trajets effectués avec un appareillage lourd.
Relevage à pilotage hydraulique
Le schéma de base est un circuit hydraulique monté en pont où les valeurs
de consigne et les valeurs réelles de la grandeur réglée sont formées par
des éléments travaillant en restricteurs et insérés dans chaque branche du
pont. En cas d'écart entre deux branches du pont, la différence de pression
agit sur le tiroir de régulation de la vanne en le repoussant contre son
ressort.
Distributeurs pour tracteurs
Selon le système hydraulique considéré, les distributeurs pour circuits haute
pression ont une position neutre ouverte ou fermée avec piquage de
pression récepteur. Pour pouvoir maintenir assez longtemps de lourdes
charges en toute sécurité, on utilise le plus souvent des distributeurs à
clapet
ou à tiroir (voir Distributeurs) avec des clapets de non-retour pilotables
mécaniquement ou hydrauliquement et montés du côté de l'orifice de sortie.
En plus des trois positions pour lever, descendre et maintenir la charge, les
distributeurs disposent souvent d'une quatrième position (position
« flottante ») pour laisser suivre l'équipement sur le sol, p. ex. au moyen de
roues de terrage. Des dispositifs de crantage à déverrouillage hydraulique à
la pression maximale veillent au retour automatique des distributeurs en
position neutre en cas de surcharge ou d'arrivée en butée d'un vérin (aide à
la conduite). Les régulateurs de débit intégrés permettent l'utilisation en
parallèle de circuits indépendants de la pression et le maintien à vitesse ou
régime constant de moteurs linéaires ou rotatifs. Les clapets antichocs
incorporés protègent le tracteur des surcharges lorsque l'orifice de travail du
distributeur est fermé.
La réalisation de plusieurs fonctions hydrauliques sur l'outil de travail est
assurée par des électrovannes qui doivent être commandées à partir du
tracteur par des câbles (p. ex. récolteuse de betteraves).
Le fluide hydraulique est amené par des accouplements rapides ou une
pompe séparée, entraînée par la prise de force du tracteur. Le circuit basse
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