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Comment dimensionner un circuit hydraulique pour une application spécifique ?
Heure de publication:2025-09-07 13:00:14 | Nombre de vues：

1) Cadrer le besoin

Avant tout calcul, fixez :

  • Fonction : pousser/tracter, lever, serrer, tourner, maintenir une position…

  • Effort/charge : force (N) ou couple (Nm).

  • Cinéma­tique : vitesses (m/s, tr/min), courses, temps de cycle, duty cycle.

  • Contraintes : environnement, température, bruit, sécurité, précision.

  • Alimentation : pression dispo envisagée, énergie, compacité, budget.

  • Niveau de contrôle : tout-ou-rien, proportionnel, servo, retour capteur.

2) Dimensionner l’actionneur (vérin ou moteur)

Vérin linéaire

  • Surface utile : A=Fp⋅ηmA = \dfrac{F}{p \cdot \eta_m}
    (F = force requise, p = pression de service, ηm\eta_m = rendement mécanique ~0,9 à 0,95)

  • Diamètre d’alésage : D=4AπD = \sqrt{\dfrac{4A}{\pi}}

  • Débit pour la vitesse v : Q=A⋅vQ = A \cdot v

  • Côté tige : utiliser l’aire annulaire Aa=π4(D2−d2)A_a = \dfrac{\pi}{4}(D^2 - d^2) (d = Ø tige)

Moteur hydraulique (rotation)

  • Cylindrée : Vg=2π TΔp⋅ηmV_g = \dfrac{2\pi \, T}{\Delta p \cdot \eta_m}

  • Débit : Q=Vg⋅nQ = V_g \cdot n (n = vitesse tr/min convertie en tr/s)

  • Puissance idéale : P=Δp⋅QP = \Delta p \cdot Q

3) Choisir la pression et calculer les débits

  • Pression de travail : viser une valeur qui garantit la force/couple avec marge, sans surdimensionner (usure/échauffement).
    Règle pratique : 70–210 bar en industrielle « standard », 250–320 bar en mobile lourde (à adapter).

  • Débit total pompe : somme des débits simultanés requis (accumulateur, fuites, marge 10–20 %).

4) Dimensionner la puissance

  • Puissance hydraulique : Ph [kW]=p [bar]×Q [L/min]600P_h\,[kW] = \dfrac{p\,[bar] \times Q\,[L/min]}{600}

  • Puissance moteur : Pelec=Phηpompe⋅ηmecaP_{elec} = \dfrac{P_h}{\eta_{pompe} \cdot \eta_{meca}}
    (prendre 0,85–0,9 selon techno)

5) Dimensionner les conduites (vitesses d’huile)

Utilisez les vitesses cibles ci-dessous puis calculez le diamètre interne :

D=4QπvD = \sqrt{\dfrac{4Q}{\pi v}}

  • Aspiration pompe : 0,5–1,2 m/s

  • Ligne pression : 3–5 m/s (jusqu’à 6–7 m/s si compact)

  • Retour : 2–3 m/s

  • Drain/case drain : 0,5–1,5 m/s

6) Réservoir, filtration, propreté

  • Réservoir : 3–5× le débit pompe (L/min) en applications industrielles (1–2× en mobile compact).

  • Filtration :

    • Pression : 6–10 µm (β-ratio élevé) pour proportionnel/servo

    • Retour : 10–25 µm

    • Aspiration : crépine grossière (≈125 µm) ou rien si la pompe l’interdit

  • Propreté ISO 4406 cible (ex.) : 18/16/13 (standard), 16/14/11 (proportionnel).

7) Pertes de charge, soupapes et sécurité

  • Pertes : vérifier Δp dans vannes, blocs, flexibles, échangeur (feuilles fabricants).

  • Soupape de décharge : réglée ≈ 10 % au-dessus de la pression max de service.

  • Fonctions dédiées : clapets anti-retour pilotés, contre-balance (charges suspendues), séquence, antiblocage.

  • Sécurité : dépressurisation, verrouillage, détecteurs fin de course, normes applicables.

8) Thermique : échauffement et refroidissement

  • Chaleur à dissiper (ordre de grandeur) :
    H≈Pentree×(1−ηglobal)H \approx P_{entree} \times (1 - \eta_{global})

  • Objectif : maintenir l’huile dans sa plage de viscosité (souvent 20–46 cSt en service) et < 60–65 °C.

  • Dimensionner l’échangeur (air/eau) pour évacuer H avec marge.

9) Contrôle & pilotage

  • Tout-ou-rien (économique)

  • Proportionnel (vitesse/force réglables)

  • Servo + capteurs (précision & dynamique)

  • Ajouter rampes, limiteurs de débit/pression, capteurs (pression, température, débit, position) pour stabiliser le process et faciliter la maintenance prédictive.

10) Exemple chiffré (vérin)

Objectif : pousser 50 kN à 0,20 m/s ; retour à 0,10 m/s ; pression de travail visée 180 bar ; rendements ≈ 0,9.

  1. Aire piston
    A=50 00018 000 000×0,9=0,00309  m2A = \dfrac{50\,000}{18\,000\,000 \times 0{,}9} = 0{,}00309\;m^2
    → Ø alésage ≈ 63 mm

  2. Débits