Déplacement Volume

Le volume de refoulement, également appelé volume d’aspiration ou volume de course, est un paramètre décisif en hydraulique. Il décrit la proportion volumique d’un fluide qui est déplacée ou traversée par un composant hydraulique tel qu’une pompe, un moteur ou un vérin par unité de temps ou par unité de mouvement. Ce volume est fondamental pour déterminer les performances et le comportement en service des systèmes hydrauliques.

Principes de base du volume de refoulement en hydraulique

Le volume déplacé est une mesure de la quantité de fluide déplacée par une unité de déplacement par cycle de travail. Pour les pompes et les moteurs, cela correspond généralement au volume par tour de l’arbre d’entraînement. Pour les vérins, il s’agit du volume déplacé par course du piston. Il est essentiel de connaître le volume déplacé pour calculer le débit d’une pompe, la vitesse de rotation d’un moteur ou la vitesse d’un vérin.

Définition et unités

Le volume déplacé est généralement exprimé en centimètres cubes par tour (cm³/tr) ou en mètres cubes par seconde (m³/s). Ces unités illustrent clairement le rapport avec le mouvement du composant.

Volume de refoulement géométrique

Le volume de refoulement géométrique est une valeur théorique qui résulte exclusivement des dimensions de conception d’un composant. Dans le cas d’un vérin hydraulique, il est calculé à partir de la surface du piston multipliée par la longueur de course. Pour les pompes et les moteurs, il résulte des dimensions des éléments de refoulement, tels que les engrenages, les ailettes ou les pistons. Cette valeur ne tient pas compte des fuites internes ni des effets de compressibilité du fluide.

Volume de refoulement théorique et effectif

Le volume de refoulement théorique est souvent légèrement supérieur au volume de refoulement géométrique, car il suppose des conditions idéales sans pertes. Le volume de refoulement effectif, en revanche, est la valeur réellement mesurée. Il tient compte des fuites internes et de la compressibilité du fluide hydraulique. Dans le cas des pompes, le volume de refoulement effectif est le quotient du débit réel et de la vitesse de rotation.

Importance du volume de refoulement pour les composants hydrauliques

Le volume de refoulement influence de manière significative les paramètres de performance des pompes, moteurs et vérins hydrauliques.

Pompes hydrauliques

Dans les pompes hydrauliques, le volume de refoulement, associé à la vitesse de rotation, détermine le débit théorique. Une pompe avec un volume de refoulement plus important refoule une plus grande quantité de fluide à la même vitesse de rotation. Ceci est déterminant pour la vitesse à laquelle un actionneur peut être déplacé.

Moteurs hydrauliques

Pour les moteurs hydrauliques, le volume de refoulement est un indicateur du couple que le moteur peut fournir à une pression donnée. Un moteur avec un volume de refoulement plus important génère un couple plus élevé à pression égale, mais nécessite également un débit volumique plus important pour atteindre une vitesse de rotation donnée.

Vérins hydrauliques

Dans les vérins hydrauliques, le volume de refoulement est directement proportionnel à la surface du piston et à la course. Il détermine la quantité de fluide nécessaire pour déplacer le piston sur une certaine distance. Ceci est important pour le calcul de la vitesse du vérin et de la consommation de fluide.

Calcul du volume de refoulement

Le calcul du volume de refoulement dépend du type de composant hydraulique.

Pour les vérins hydrauliques

La formule de base pour le volume de refoulement d’un vérin hydraulique à simple effet est la suivante:

V = A * H 

Où:

• V = le volume déplacé
• A = la surface du piston
• H = la longueur de course

Dans le cas des vérins à double effet, le volume doit être calculé séparément pour le côté tige de piston, car la surface effective est réduite par la tige de piston.

Pour les pompes et moteurs hydrauliques

Pour les pompes et moteurs volumétriques, le volume déplacé est le volume déplacé par tour de l’arbre d’entraînement. Pour les pompes et moteurs à cylindrée variable, le volume déplacé peut être réglé de manière variable. Cela s’exprime souvent par un angle de réglage ou un réglage de volume (α):

V_i = α * V_{{i, max}}

Où:

• V_i = le volume de refoulement actuel
• α = le facteur de réglage (entre 0 et 1)
• V_{{i, max}} = le volume de refoulement maximal

Facteurs d’influence et applications pratiques

Le volume de refoulement n’est pas seulement une grandeur théorique, il a également des répercussions directes sur la conception et le fonctionnement des installations hydrauliques.

Compressibilité du fluide

Les fluides hydrauliques sont certes pratiquement incompressibles, mais une légère réduction de volume peut se produire sous haute pression. Ce volume supplémentaire, qui est comprimé dans le fluide sous pression, doit être fourni par la source de pression à chaque activation de l’entraînement. Dans les installations comportant de nombreux entraînements et de grands volumes, ce débit volumique de compression ne peut être négligé.

Fuites

Les fuites internes dans les pompes, les moteurs et les cylindres ont pour conséquence que le volume de refoulement effectif est inférieur au volume géométrique. Ces fuites sont un facteur important pour le rendement des composants hydrauliques.

Conception du système

Lors de la conception de systèmes hydrauliques, le volume de refoulement est déterminant pour le choix des composants appropriés. Il influence les vitesses, les forces et les couples pouvant être atteints, ainsi que la consommation d’énergie du système. Une adaptation précise du volume de refoulement de la pompe aux besoins des actionneurs est indispensable pour un fonctionnement efficace.