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Vérins hydrauliques - Fonctionnement et utilisation

Les vérins hydrauliques, également appelés vérins de travail, sont des appareils qui transforment l’énergie hydraulique en mouvement mécanique. Cette transformation entraîne un mouvement linéaire, raison pour laquelle les vérins hydrauliques sont également appelés moteurs linéaires. La pression de travail à l’intérieur du système hydraulique permet des forces importantes qui peuvent être contrôlées par des soupapes hydrauliques telles que des limiteurs de pression. La vitesse de travail dépend du volume d’écoulement et de la surface du piston.

Contenu

Les principaux composants d’un vérin hydraulique sont le corps du vérin, généralement constitué d’un tube, et une tige de piston avec un piston. Le corps du cylindre est généralement constitué d’un tube d’acier sans soudure.

Hydraulikzylinder Schnittdarstellung

Le piston de travail se déplace avec la tige de piston à l’intérieur du corps du vérin, qui est conçu pour la pression maximale du système. Le sens du mouvement dépend du fait que le fluide est amené du côté de la tige ou du côté du fond, ce qui entraîne un mouvement d’entrée ou de sortie. Le fluide déplacé du côté opposé du piston est normalement renvoyé dans le réservoir. Le piston, muni de joints d’étanchéité, sépare les deux chambres du cylindre et minimise les fuites internes. Le corps du cylindre est fermé aux extrémités par des couvercles de cylindre qui sont soit vissés, soit soudés, soit serrés par des tirants. Ces couvercles abritent les raccords hydrauliques, l’amortissement de fin de course et le guidage de la tige de piston avec les joints de la tige de piston.

Les joints de tige de piston empêchent en grande partie le liquide hydraulique de s’échapper du cylindre et les particules de saleté de pénétrer dans le système hydraulique. De petites irrégularités peuvent apparaître à la surface de la tige de piston, ce qui a pour conséquence que du liquide reste dans les creux et peut potentiellement introduire des impuretés dans le système hydraulique. La conception de la surface de la tige de piston permet de réduire fortement cet effet, du moins sur les nouveaux appareils.

Avantages des vérins hydrauliques

Les vérins hydrauliques sont des composants très courants dans les systèmes hydrauliques :

  • L’utilisation de vérins hydrauliques comme entraînements directs est simple dans sa conception et peut être facilement positionnée par le constructeur de machines.
  • En supprimant la transformation d’un mouvement rotatif en un mouvement linéaire, l’entraînement par vérin offre un rendement élevé.
  • Un vérin hydraulique peut maintenir sa force maximale de vérin constante du début à la fin de la course. Une limitation simple de la force de levage peut être obtenue par une soupape de pression.
  • La vitesse du piston dans un vérin hydraulique dépend du volume d’écoulement et de la surface effective du piston. Si le volume transporté est constant, la vitesse du piston reste également constante du début à la fin de la course.
  • Selon son type de construction, un vérin hydraulique peut générer uniquement des forces de compression ou à la fois des forces de compression et de traction.
  • Le dimensionnement approprié des vérins hydrauliques permet de réaliser des entraînements puissants avec des dimensions de montage réduites.

Les domaines d’application des vérins hydrauliques sont principalement le levage, l’abaissement, le verrouillage et le déplacement de charges.

Types de vérins hydrauliques

Vérins hydrauliques à simple effet

Les vérins à simple effet sont conçus de manière à ce qu’un seul côté du piston soit alimenté en liquide hydraulique. Cela signifie qu’ils ne peuvent travailler que dans un seul sens. Le rappel s’effectue soit par une force extérieure, soit par le poids propre, soit par un ressort séparé. Les vérins à piston plongeur ou à plongeur constituent une forme particulière, dans laquelle la surface de la tige de piston détermine à elle seule la force de levage. Dans les mêmes conditions, ils produisent une force de levage inférieure à celle des vérins avec pistons à disque, mais leur rendement mécanique est meilleur. Comme ce type de construction ne nécessite pas de guidage supplémentaire par le piston, un guidage axial externe de l’ensemble du système est indispensable.

Hydraulikzylinder Bremszylimder von Hydromot

Vérin télescopique

Les vérins télescopiques sont un type de vérin dans lequel plusieurs pistons disposés les uns derrière les autres sont déployés ou rétractés de manière télescopique. Ce type de construction ne permet qu’une vitesse de travail discontinue. Les pistons télescopiques sont abaissés soit par leur propre masse, soit par une force extérieure. Les vérins télescopiques existent en version simple effet et double effet. Ils sont utilisés dans les espaces restreints ou les très grandes longueurs de travail.

Les vérins télescopiques synchronisés ont une construction particulière dans laquelle les chambres de vérin des différents étages sont reliées par des chambres annulaires de vérin supplémentaires. Cela permet de réaliser une surface constante pour chaque étage de cylindre. Ainsi, tous les pistons se déplacent en même temps et à vitesse constante, sans à-coups de pression ou de vitesse.

Vérins hydrauliques à double effet

Les vérins hydrauliques à double effet, utilisés dans de nombreux domaines d’application, possèdent deux surfaces de piston qui peuvent être alimentées en liquide hydraulique. Cela permet d’effectuer des travaux dans les deux sens de déplacement. Le vérin est souvent commandé par des distributeurs 4/2 ou 4/3.

Selon le sens de travail, soit toute la surface du piston, soit seulement la surface annulaire est soumise à l’action du liquide sous pression. Cela signifie que les forces de piston réalisables pour p=const. et les vitesses d’avance pour Q=const. ne sont pas égales dans les deux sens de déplacement du cylindre.

Les vérins avec tige de piston des deux côtés (vérins synchronisés), dont seule la surface annulaire est alimentée en liquide sous pression selon le sens de travail, constituent un cas particulier. Ainsi, le cylindre a les mêmes propriétés dans les deux sens de déplacement. Ces vérins sont souvent utilisés dans les machines-outils ou comme vérins de direction dans les engins mobiles.

Hydraulikzylinder Dekobild

Types de fixation

Fixation par œillets articulés: Des œillets d’articulation sont alors fixés aux deux extrémités du cylindre. Ces yeux d’articulation ont des trous à travers lesquels des boulons ou peuvent être guidés.

La fixation par œillet articulé offre plus de flexibilité lors du montage du vérin hydraulique. Elle permet une certaine liberté de mouvement et d’orientation du cylindre dans l’application. La rotation des yeux articulés permet de compenser les petits écarts angulaires ou les imprécisions.

Fixation par œillet pivotant: La fixation par œillet pivotant est une méthode courante de fixation des vérins hydrauliques. Elle permet au vérin de tourner ou de pivoter lors de la sortie et de la rentrée. Cela peut être utile lorsque le vérin est utilisé dans une application qui nécessite une certaine mobilité ou flexibilité, comme certains types de machines ou de véhicules. Une méthode de fixation courante consiste à utiliser ce que l’on appelle des chapes :

Ils ont une forme de fourche et peuvent être utilisés pour fixer un cylindre dans une position donnée tout en lui permettant une certaine mobilité.

Fixation par bride: Dans le cas de la fixation par bride, la culasse du vérin hydraulique est fixée directement sur la machine ou l’outil de travail à l’aide d’une plaque ou d’une bague de bride. Cette méthode offre une connexion stable et sûre entre le cylindre et l’application.

Fixation par filetage: Certains vérins hydrauliques ont des trous taraudés dans la culasse, ce qui permet de fixer le vérin directement sur un trou taraudé correspondant dans l’application. Cette méthode offre une connexion solide et ne nécessite pas d’éléments de fixation supplémentaires tels que des brides ou des boulons.

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