Banc d’essai

Un banc d’essai hydraulique est une installation d’essai spécialisée qui teste, mesure et documente les composants hydrauliques et les circuits hydrauliques complets dans des conditions de fonctionnement définies et reproductibles. Il évalue le fonctionnement, les performances, l’efficacité, l’étanchéité et la sécurité des composants et sert principalement à l’assurance qualité, au développement, à la réparation et à la réception des systèmes hydrauliques dans le domaine B2B.

Qu’est-ce qu’un banc d’essai hydraulique?

Un banc d’essai hydraulique reproduit un ou plusieurs circuits hydrauliques et soumet l’échantillon testé à une pression, un débit volumétrique, une vitesse de rotation, une température et des profils de charge définis de manière contrôlée. Il combine:

• unité d’entraînement (moteur électrique ou moteur à combustion)
• Groupe hydraulique avec niveaux de pression et de débit variables
• Circuits d’essai ouverts, fermés ou combinés
• une technologie de mesure et de commande pour enregistrer toutes les valeurs pertinentes
• Systèmes de sécurité et de protection
• Enregistrement des données et documentation

Dans le domaine industriel, le banc d’essai vérifie principalement si un composant ou une unité hydraulique fonctionne conformément aux spécifications, si une réparation a été effectuée de manière professionnelle et si un système peut être mis en service en toute sécurité.

Domaines d’application des bancs d’essai en hydraulique

Dans le secteur B2B, un banc d’essai hydraulique moderne s’adresse aux fabricants, exploitants et prestataires de services de machines et d’installations:

Développement et essais:

• Validation de nouvelles pompes, moteurs, vannes, vérins
• Détermination des courbes caractéristiques, des rendements et du comportement thermique
• Conception de systèmes pour l’hydraulique mobile, les presses hydrauliques, les machines-outils, les aciéries, les machines pour plastiques

Assurance qualité dans la production en série:

• Contrôle à 100 % des composants liés à la sécurité
• Contrôles par échantillonnage selon les normes d’usine et les exigences des clients
• Bancs d’essai en fin de ligne avec cycles de test automatisés

Réparation et service après-vente:

• Contrôle du fonctionnement après réparation
• Comparaison des valeurs réelles avec les valeurs nominales du fabricant
• Validation documentée vis-à-vis des exploitants et des acheteurs

Essais de réception et tests système:

• Test des blocs d’agrégats et de commande complets avant leur installation dans l’installation
• Essais de concepts d’entraînement ouverts, fermés et hybrides

HK Hydraulik utilise à cet effet des bancs d’essai hautement flexibles qui couvrent une large gamme de composants et répondent aux exigences de test de différentes industries.

Normes, directives et exigences légales

En Europe, un banc d’essai hydraulique est considéré comme une machine au sens de la législation sur la sécurité des produits. Les fabricants, exploitants et intégrateurs doivent tenir compte des réglementations suivantes:

• Directive Machines 2006/42/CE et règlement Machines (UE) 2023/1230 qui lui succède:
• Sécurité des systèmes de commande
• Dispositifs d’arrêt d’urgence
• Dispositifs de protection séparateurs (capots de protection, enceintes)
• Fonctionnement sûr en cycles automatiques

Directive relative aux équipements sous pression 2014/68/UE:

• Conception et marquage des composants sous pression
• Matériaux, essais, évaluation de la conformité
• Directives basse tension et CEM:
• Équipements électriques, construction d’armoires électriques, émissions parasites

Sécurité fonctionnelle:

• Conception de fonctions de sécurité selon EN ISO 13849 ou CEI 62061
• Évaluation du niveau de performance / SIL pour les fonctions critiques telles que la limitation de pression, la limitation de vitesse, les verrouillages
• BetrSichV, sécurité au travail et protection de l’environnement:
• Postes de commande sécurisés
• Manipulation des fluides hydrauliques, détection des fuites
• Protection contre le bruit, surfaces chaudes

Un banc d’essai conçu de manière professionnelle intègre systématiquement ces exigences afin que les exploitants puissent présenter des arguments clairs en cas d’audit (par exemple dans les secteurs automobile, ferroviaire, aéronautique).

Structure et principe de fonctionnement d’un banc d’essai hydraulique

Un banc d’essai hydraulique professionnel pour composants hydrauliques se compose de groupes fonctionnels clairement structurés.

Alimentation en énergie hydraulique

• Entraînement: moteur électrique avec convertisseur de fréquence ou entraînement à couplage mécanique
• Groupe d’essai: pompe à débit constant ou variable, souvent à pistons axiaux
• Plages de pression: industrie classique: jusqu’à environ 350 bars; applications haute pression: jusqu’à 420 ou 500 bars
• Plages de débit volumique: de quelques l/min pour les valves proportionnelles à plusieurs centaines de l/min pour les grandes pompes ou les composants hydrauliques mobiles
• Régulation de température: refroidissement et préchauffage du fluide pour le test à des températures définies

Circuits d’essai: ouverts, fermés, combinés

Un banc d’essai flexible reproduit différents circuits hydrauliques:

Circuits ouverts:

• Contrôle des pompes à débit constant et à débit variable
• Charge via des soupapes d’étranglement ou de charge
• Détermination du débit, de la montée en pression, du rendement

Circuits fermés:

• Contrôle des systèmes hydrostatiques, des entraînements de translation, des entraînements de pivotement
• Combinaison d’une pompe et d’un moteur en circulation
• Mesure du couple, du glissement, des pertes de volume
• Circuits semi-fermés / combinés:
• Intégration de circuits de rinçage et de circuits supplémentaires
• Test de blocs de commande complexes ou de solutions système

Une commande API ou PC industriel définit les séquences de test, exécute les rampes, les cycles et les changements de charge et enregistre toutes les valeurs mesurées.

Paramètres de conception typiques d’un banc d’essai hydraulique

Lors de la conception d’un banc d’essai hydraulique dans un environnement B2B, l’ingénierie s’oriente vers les composants cibles.

Caractéristiques typiques:

Pression maximale p_max:

• 250 à 420 bars pour l’hydraulique industrielle standard
• Jusqu’à 500 bars pour les applications haute pression

Débit volumique Q_max:

• 50 à 150 l/min pour les composants moyens
• 300 à 1 000 l/min et plus pour les grandes pompes et les grands moteurs

Puissance d’entraînement P:

• De 30 kW en formation ou en laboratoire
• À nettement plus de 250 kW dans les bancs d’essai de service et OEM

Gestion des fluides:

• Filtration fine selon les spécifications du fabricant
• Surveillance en ligne de la température, de la viscosité, de l’encrassement

Exemples de relations, fortement simplifiés:

Phyd = (p × Q) / 600
ηges = Phyd / Pentraînement
M = (Phyd × 9550) / n

Un système bien conçu utilise ces valeurs pour prévoir des réserves, garantir la stabilité thermique et reproduire fidèlement différents cas de charge.

Procédures d’essai pour les composants hydrauliques

Un banc d’essai hydraulique permet d’effectuer des tests spécifiques pour chaque groupe de composants. Les décideurs dans les domaines de la conception, du service et des achats ont besoin de critères clairs et reproductibles.

1. Banc d’essai pour pompes hydrauliques

Enregistrement des courbes caractéristiques:

• débit volumique en fonction de la pression à vitesse constante
• Détermination de la part de fuite interne

Analyse du rendement:

• Comparaison du rendement mécanique, volumétrique et global avec les valeurs de référence

Comportement acoustique et vibratoire:

• évaluation pour les applications sensibles au bruit ou aux vibrations

Essais d’endurance ou de rodage:

• Preuve de la stabilité sous des charges collectives réelles

2. Banc d’essai pour moteurs hydrauliques

• Mesure du couple et de la vitesse de rotation
• Rendement en fonction de la charge et de la vitesse de rotation
• Comportement lors d’un changement de sens de rotation
• Couple de démarrage et comportement au démarrage à différentes pressions

3. Banc d’essai pour vérins hydrauliques

• Contrôle d’étanchéité: côté tige et côté piston à différents niveaux de pression
• Précision de positionnement: pour les vérins équipés d’un système de mesure de course
• Forces de frottement: détection des dommages au niveau des joints ou des guidages
• Amortissement en fin de course: évaluation de la distance de freinage et des pics de pression

4. Banc d’essai pour valves hydrauliques et blocs de commande

• Fonction de commutation: temps de commutation, hystérésis, reproductibilité
• Caractéristiques de débit: perte de pression et débit volumique dans des positions définies
• Fuite: fuite interne au niveau des soupapes à siège et des soupapes à tiroir
• Valves proportionnelles et servovalves: commande électronique, contrôle du champ caractéristique, linéarité

Technique de mesure et de données dans le banc d’essai hydraulique

Un banc d’essai hydraulique moderne ne fournit pas seulement un « résultat positif », mais aussi des données fiables.

Grandeurs de mesure importantes:

• Pression: aux entrées et sorties, dans les conduites de commande
• Débit volumique: via des turbines de mesure ou des débitmètres
• Vitesse de rotation et couple: au niveau des arbres de pompe et de moteur
• Température: du fluide, des boîtiers, du retour
• Courses/positions: au niveau des vérins et des actionneurs
• Signaux électriques: au niveau des vannes avec électronique intégrée

Exigences en matière de technique de mesure:

• Précision suffisante (souvent ≤ 0, 5 % de la plage de mesure, mieux si les états de référence sont disponibles)
• Enregistrement dynamique pour les changements de charge et les pulsations
• Synchronisation de tous les canaux
• Stockage inviolable et protocoles de test (pour les équipementiers, le secteur ferroviaire, l’aéronautique, l’automobile)

Concept de sécurité et exigences de l’exploitant

Un banc d’essai hydraulique fonctionne avec des énergies élevées. Les exploitants dans les domaines du service, de la production et des laboratoires veillent à une conception robuste et sûre.

Éléments centraux:

• Enceintes et capots de protection: protection contre les ruptures de conduites, les essais d’éclatement, les projections d’éclats
• Limitation de pression: limitation mécanique et technique de commande
• Verrouillages: l’ouverture du capot de protection arrête le processus de test et décharge le système
• Arrêt d’urgence: à tous les postes de commande concernés
• Gestion des fuites: bacs de rétention, capteurs, manipulation propre des fluides
• Modes de fonctionnement clairement définis: configuration, test manuel, fonctionnement automatique avec différentes conditions de validation

HK Hydraulik et d’autres spécialistes conçoivent les bancs d’essai de manière à ce que le personnel de maintenance puisse les rééquiper rapidement tout en conservant toutes les fonctions de protection pertinentes.

La conception concrète dépend des composants cibles et des exigences du secteur.

Exigences actuelles du marché dans le domaine de la construction mécanique B2B

Les entreprises qui développent, entretiennent ou utilisent des composants hydrauliques attendent d’un banc d’essai:

• Une grande flexibilité: adaptation rapide à différentes pompes, moteurs, vérins et vannes
• Profils de charge réalistes: collectifs de charge issus de l’hydraulique mobile, du fonctionnement des presses, des machines cadencées
• Intégration numérique: connexion à des systèmes ERP, des systèmes d’assurance qualité, accès à distance, rapports d’essai au format PDF/fichier
• Efficacité énergétique: réinjection de la puissance d’essai dans le réseau, entraînements à vitesse variable
• Protocoles d’essai transparents: pour la réception, la gestion des réclamations, les obligations de preuve

Un banc d’essai hydraulique conçu de manière professionnelle renforce ainsi directement la sécurité des décisions techniques prises par:

• les concepteurs qui souhaitent connaître les limites
• Techniciens de service qui doivent prouver la qualité des réparations
• Acheteurs qui vérifient les données de performance
• les exploitants d’installations qui souhaitent garantir la disponibilité et la sécurité

Ainsi, dans le domaine hydraulique, le banc d’essai n’est pas un simple « plus », mais un outil essentiel pour garantir des performances hydrauliques fiables et compréhensibles.