Les dispositifs hydrauliques et pneumatiques sont partout autour de nous. Ils sont utilisés dans la fabrication, le transport, les engins de terrassement et les véhicules courants que nous voyons tous les jours.
Quels sont quelques exemples de systèmes hydrauliques et pneumatiques?
Les freins de votre voiture sont actionnés hydrauliquement; le camion à ordures qui passe chaque semaine près de chez vous utilise l'énergie hydraulique pour compacter les déchets. Votre mécanicien utilise un élévateur hydraulique lorsqu'il travaille sur le dessous de votre voiture.
Les systèmes pneumatiques sont également répandus. Les camions et les bus utilisent des freins à commande pneumatique. Les peintres au pistolet utilisent de l'air comprimé pour répandre la peinture. Avez-vous déjà été irrité le matin par le bruit d'un marteau-piqueur? C'est une machine pneumatique qui travaille dur avec de l'air comprimé.
Qu'est-ce qu'un système hydraulique?
En 1647, le mathématicien français Blaise Pascal a développé un principe de mécanique des fluides connu sous le nom de loi de Pascal. Il indique que lorsque la pression est appliquée à n'importe quel point dans un fluide confiné, la pression augmentera également à chaque point du récipient. Aussi alambiqué que ce principe puisse paraître, c'est la base du fonctionnement d'un système hydraulique.
Supposons que vous ayez un cylindre creux qui a un piston d'une surface de 2 pouces carrés et qui reçoit une force d'entrée de 100 livres sterling. Il en résulte une pression de 50 livres par pouce carré (100 livres /2 pouces carrés).
Cette pression est transmise par le système de transmission hydraulique à un autre cylindre, appelé actionneur, qui a un piston avec un superficie de 6 pouces carrés. À 50 psi, ce cylindre a maintenant une force de sortie de 300 livres (50 psi X 6 pouces carrés).
Comment la loi de Pascal est-elle appliquée à un système hydraulique?
La loi de Pascal donne aux systèmes hydrauliques leur avantage. Une entrée minimale dans un petit appareil peut entraîner une sortie de force plus importante dans un actionneur plus grand. C'est un moyen simple de multiplier la force de sortie suffisante pour gérer de lourdes charges de travail.
Étant donné que les systèmes hydrauliques peuvent fonctionner à des pressions pouvant atteindre plusieurs milliers de psi, la force de sortie au niveau de l'actionneur peut être énorme. Avec cette force plus élevée, l'actionneur mécanique a désormais le pouvoir d'effectuer des tâches de levage, de poussée et de déplacement de charges lourdes, comme le terrassement.
Comment fonctionne un système hydraulique?
Un système hydraulique utilise un réseau de transmission pour transporter un fluide sous pression qui entraîne des actionneurs hydrauliques. Le fluide hydraulique tire sa pression d'une pompe entraînée par un moteur principal, tel qu'un moteur électrique ou un moteur à essence /diesel. L'huile sous pression est filtrée, mesurée et expulsée à travers le système de transmission vers un actionneur pour effectuer une action. Par la suite, le fluide retourne sous basse pression dans un réservoir où il est nettoyé et filtré avant de retourner à la pompe.
Les systèmes hydrauliques sont utilisés dans les usines de fabrication et de production, telles que les industries de l'acier et de l'automobile, pour faire fonctionner tous les types d'équipements mécaniques. Ils sont utilisés pour déplacer, pousser et soulever des matériaux dans des secteurs comme les mines, le terrassement et la construction.
Quels sont les composants de base d'un système hydraulique?
Huile hydraulique - Les fluides hydrauliques ne sont pas compressibles et ont points d'éclair bas.
Un réservoir - Le réservoir contient le fluide du système. Il a un espace pour l'expansion du fluide, laisse l'air entraîné dans le liquide s'échapper et aide le liquide à se refroidir. Le fluide s'écoule du réservoir vers la pompe, ce qui le force à travers un réseau de canalisations et, finalement, retourne au réservoir.
Dispositifs de filtrage - Les petites particules métalliques et autres matières étrangères se retrouvent généralement dans le fluide. Le système hydraulique utilise plusieurs filtres et crépines pour éliminer ces particules étrangères. La contamination des fluides est l'une des sources de problèmes les plus courantes dans un système hydraulique.
Un moteur principal - Des moteurs électriques ou des moteurs diesel à essence sont utilisés pour entraîner la pompe à fluide.
Une pompe - La pompe aspire le fluide du réservoir et le force à travers une vanne de régulation de pression et hors du réseau de transmission vers les actionneurs.
Connecteurs - Un réseau composé de tuyaux, de tuyaux et de tuyaux flexibles transporte le fluide vers le actionneurs mécaniques.
Vannes - Diverses vannes contrôlent la quantité de fluide, sa pression et sa direction.
Actionneurs - Les actionneurs sont les dispositifs qui effectuent des mouvements de travail. Ils peuvent être rotatifs, comme un moteur hydraulique, ou linéaires, comme un vérin.
Quels sont les avantages d'un système hydraulique?
Un système hydraulique présente de nombreux avantages par rapport à un entraînement pneumatique et à d'autres types d'entraînement mécanique. systèmes car il:
Les fluides hydrauliques les plus courants sont à base d'huiles minérales, de polyalphaoléfines et d'esters de phosphate en raison de leur faible compressibilité. L'eau ne convient pas, car elle peut geler par temps froid et bouillir dans des environnements à haute température. L'eau peut également provoquer de la corrosion et de la rouille.
Les fluides hydrauliques ont quatre fonctions
Certaines des propriétés et caractéristiques d'un fluide hydraulique sont les suivantes:
Viscosité - La viscosité est la partie interne résistance d'un fluide à l'écoulement. Il augmente à mesure que la température augmente. Un fluide hydraulique acceptable doit être en mesure de fournir une bonne étanchéité au niveau du piston, des soupapes et des pompes, mais ne pas être si épais qu'il empêche l'écoulement du liquide.
Les fluides à viscosités élevées peuvent entraîner une perte de puissance et des températures de fonctionnement plus élevées. Un fluide trop mince peut entraîner une usure excessive des pièces mobiles.
Stabilité chimique - Un fluide hydraulique doit être chimiquement stable. Il doit résister à l'oxydation et être stable dans des conditions de fonctionnement sévères, telles que des températures élevées. Le fonctionnement pendant de longues périodes à des températures élevées peut raccourcir la durée de vie utile du fluide.
Point d'éclair - Un point d'éclair est la température lorsqu'un fluide se transforme en vapeur dans un volume suffisant pour s'enflammer ou flasher en contact avec une flamme. Les fluides hydrauliques ont besoin d'un point d'éclair élevé pour résister à la combustion et présenter un faible degré d'évaporation à des températures normales.
Point d'incendie - Le point d'incendie est la température où un fluide se vaporise dans un volume suffisant pour s'enflammer lorsqu'il est exposé à une flamme et continuer à brûler. Comme pour le point d'éclair, un fluide hydraulique acceptable doit avoir un point de feu élevé.
Qu'est-ce qu'un système pneumatique?
Les systèmes pneumatiques sont comme des systèmes hydrauliques, mais ils utilisent de l'air comprimé au lieu d'un fluide pour transmettre Puissance. Ils s'appuient sur une source constante d'air comprimé pour contrôler l'énergie et actionner les dispositifs de mouvement.
Les usines de fabrication utilisent de l'air comprimé pour entraîner des perceuses et des presses pneumatiques et pour soulever des objets et déplacer des matériaux. Les ateliers de fabrication utilisent une machine pneumatique pour contenir les produits non finis pour les opérations de soudage, de brasage et de formage.
Quels sont les composants d'un système pneumatique?
Compresseur d'air - Le compresseur d'air aspire l'air de l'atmosphère, le met sous pression et stocke l'air comprimé dans un réservoir pour le rejeter dans le système de transmission.
Pilote principal - Un pilote principal, tel qu'un moteur électrique ou un moteur à essence, alimente un compresseur d'air.
Dispositifs de commande - Les vannes régulent la pression et contrôlent le débit et la direction.
Réservoir d'air - Un réservoir contient de l'air comprimé pour la livraison aux dispositifs mécaniques.
Actionneurs - Ce sont des dispositifs qui prennent l'énergie de l'air comprimé et la convertir en mouvements mécaniques.
Système de transmission - Un réseau de tuyaux et de tubes transporte l'air comprimé vers les actionneurs.
Quels sont les avantages des systèmes pneumatiques?
Efficacité - L'apport d'air est gratuit et illimité. L'air comprimé est facile à stocker, à transporter et peut être rejeté dans l'environnement sans traitements coûteux.
Conception simple - La configuration et les composants d'un système pneumatique ont une conception simple et sont faciles à entretenir. Ils sont plus durables et ne sont pas facilement endommagés.
La capacité de fonctionner à des vitesses plus élevées - Les systèmes pneumatiques peuvent faire fonctionner les actionneurs à des cycles plus rapides, comme dans les lignes de production d'emballage. Les mouvements linéaires et oscillants sont faciles à régler en utilisant une vanne de régulation de pression pour contrôler le débit et la pression.
Propreté - Aucun risque de fuite de fluides hydrauliques polluant l'environnement. Les systèmes pneumatiques sont préférés dans les lieux de travail qui nécessitent un haut niveau de propreté. Les dispositifs d'évacuation d'air nettoient l'air rejeté dans l'atmosphère.
Moins coûteux - Les composants pneumatiques sont moins chers et l'air comprimé est largement disponible dans les zones de fabrication. Les coûts de maintenance sont inférieurs à ceux des systèmes hydrauliques.
Plus sûr à utiliser - Les systèmes pneumatiques sont sûrs à utiliser dans des environnements inflammables sans danger d'incendie ou d'explosion. Les composants pneumatiques ne surchauffent pas et ne prennent pas feu en cas de surcharge.
Capable de fonctionner dans des environnements difficiles - La poussière, les températures élevées et les environnements corrosifs ont moins d'effet sur les systèmes pneumatiques que l'hydraulique.
Quels sont les inconvénients des systèmes pneumatiques?
Puissance réduite - Les systèmes pneumatiques fonctionnent généralement à moins de 150 psi et fournissent moins de force totale aux actionneurs. Les vérins pneumatiques sont généralement petits et n'ont pas la puissance nécessaire pour gérer de lourdes charges.
Bruyant - Les compresseurs d'air génèrent plus de bruit et l'air comprimé est bruyant lorsqu'il est libéré des actionneurs.
Rugueux mouvement - Parce que l'air est compressible, le mouvement des actionneurs pneumatiques peut être brutal, ce qui réduit la précision des mouvements du système. Les vitesses des pistons sont inégales. Les mouvements hydrauliques sont plus fluides.
Besoin d'un prétraitement de l'air - Avant utilisation, l'air doit être traité pour éliminer l'eau et les particules de poussière. Si cela n'est pas fait, la friction accrue entre les dispositifs de commande et les composants mobiles usera la pièce et nécessitera une réparation ou un remplacement prématuré.
Systèmes hydrauliques contre systèmes pneumatiques
Les actionneurs hydrauliques conviennent mieux aux opérations qui ont besoin d'une force élevée. Ils sont robustes et peuvent produire des forces jusqu'à 25 fois supérieures à un actionneur pneumatique avec le même piston de taille. Les systèmes hydrauliques peuvent également fonctionner jusqu'à 4 000 psi. Les actionneurs pneumatiques mesurent généralement moins de 150 psi.
La compressibilité des pertes d'air et de pression réduit l'efficacité des systèmes pneumatiques. Le compresseur doit fonctionner en continu pour maintenir la pression dans les conduites même lorsque les actionneurs ne bougent pas; les systèmes hydrauliques peuvent maintenir une pression constante sans que la pompe ne fonctionne.
