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La benne d’un camion qui se soulève, la pelle d’un chargeur qui ramasse de la terre, les roues d’un avion qui sortent à l’atterrissage (et la liste n’est pas près d’être épuisée), tous ces mécanismes sont actionnés par des organes qui sont appelés des vérins (il existe aussi des actionneurs qui sont des moteurs hydrauliques). Les actionneurs constituent en fait la fin du parcours du système hydraulique. Ce sont les actionneurs qui transforment l’énergie du fluide qui quitte depuis la centrale en transitant par les distributeurs en énergie mécanique. Par comparaison "plus ou moins grossière", c’est comme l’ordinateur (que vous utilisez actuellement) qui fonctionne grâce à l’électricité qui quitte depuis la centrale électrique jusqu’à votre machine.

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Plan du document :

I. Définition de l'actionneur hydraulique

II. Fonctionnement des actionneurs hydrauliques

III. Les moteurs hydrauliques

IV. Les distributeurs hydrauliques

V. Avantages et inconvénients des systèmes hydrauliques"

I. Définition de l'actionneur hydraulique

Dans un circuit, l’actionneur hydraulique constitue l’outil indispensable pour convertir l’énergie hydraulique en énergie mécanique grâce à un fluide sous pression

Cette conversion se fait : 

• par des mouvements rotatifs (moteurs), 

• par des mouvements de translation linéaire (vérins à simple ou à double effet).

II. Fonctionnement des actionneurs hydrauliques

1. L'actionneur linéaire 

L’actionneur linéaire hydraulique aussi appelé vérin hydraulique, est un consommateur hydraulique. Il appartient au groupe des cylindres. C'est l'élément de travail le plus important en hydraulique. Dans celui-ci, l'énergie provenant du liquide hydraulique, qui est fourni par un accumulateur hydraulique ou une pompe hydraulique, est convertie en une force à effet linéaire et facilement commandable. Il y a d'innombrables formes de vérins hydrauliques dont les diamètres de pistons et de tiges sont aujourd'hui normalisés. La force mécanique développée par les vérins est directement proportionnelle à la valeur de la pression et de la surface sur laquelle s'appuie cette section. Cette section est appelée section effective.

On la définit comme section sur laquelle s'applique une pression dans le même sens que celui du déplacement du piston et perpendiculairement à la face de celui-ci.

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III. Les moteurs hydrauliques

Un moteur hydraulique est un moteur qui transforme l’énergie hydraulique fournit par un fluide sous pression en énergie mécanique. Il en résulte un mouvement rotatif de l’arbre de sortie.

Il existe 3 grandes familles de moteurs : 

Le Moteur rapide, le Moteur semi-rapide et le Moteur lent. 

• Moteur rapide 

Le moteur hydraulique rapide a un caractère réversible (cette catégorie de moteur hydraulique peut aussi faire office de pompe). Ils sont très performants On peut citer entre autre les moteurs à Engrenages, à Palettes à Pistons axiaux…

L’inconvénient c’est qu’ils sont chers et font beaucoup de bruit.

• Moteur semi-rapide

Le moteur hydraulique semi-rapide est moins onéreux que le type de moteur hydraulique rapide. Bien choisie, cette catégorie de moteur hydraulique s’avère toutefois être très performante.

- A engrenage interne.
- Ils sont relativement bon marché, pour de bonnes performances. 
- La pression dépasse rarement 201 bars.
- Drainage externe ou interne, le joint d'étanchéité de l'arbre résiste en général à plus de 50 bars, plus il y a de pression sur le drain, moins le joint va durer dans le temps. 

• Moteur lent

Et, enfin, le moteur hydraulique lent. Ce dernier type de moteur hydraulique présente la catactéristique d'être très silencieux. Ceci est dû à la vitesse relativement faible à laquelle ce moteur hydraulique fonctionne. 

Le moteur lent permet de ne pas monter de réducteur et peut être logé dans une roue d'engin par exemple, il est aussi largement monté pour l'entraînement des visses d'extrusion des presses à injections plastique.

- Il permet un couple élevé. 
- Très silencieux du à la faible vitesse.
- La rotation lente, permet une bonne fiabilité mécanique. 
- Moins sensible à la pollution que les moteurs rapide. 

Inconvénients du moteur lent : 

La pression est plutôt basse en général inférieure à 300 bars. 
Pour les vitesses très lentes, il faut monter un réducteur, dès lors on utilise un moteur rapide moins cher. 

Moteur lent pour engins roulant :

La basse vitesse donne une faible inertie des pièces mobiles permettant des inversions ou accélérations rapides. 

Moteur à deux cylindrées, certaines marques le permettent et ainsi avoir une vitesse rapide et lente, (soit travail soit route) très pratique pour un engin de chantier. Le principe est l'adaptation d'un excentrique piloté, hydraulique et coulissant à l'intérieur de l'arbre. L'arbre peut supporter des charges radiales importantes, telles que le poids de l'engin sur les moyeux de roue, les joints d'arbre sont efficaces et peuvent travailler même immergé, dans l’eau ou la boue. Pour les moyeux de roue d'engin, c'est la carcasse qui tourne et l'axe qui est fixe.

Parallèlement à cette catégorisation de moteur hydraulique, on notera que chaque type de moteur hydraulique intègre en son sein une kyrielle de moteur hydraulique.

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IV. Les distributeurs hydrauliques

Les distributeurs sont au circuit hydraulique se que les feux de circulation sont au trafic routier. En fait, ces appareils hydrauliques sont conçus pour diriger le fluide aux endroits désirés. En même temps, ils servent de conduite de retour du fluide hydraulique au réservoir. Un distributeur permet aussi de commander le démarrage ou l’arrêt d’un actionneur hydraulique.

Pour désigner les distributeurs, on tient compte des orifices utilisés comme conduite de circulation principale du circuit et du nombre de positions de commutation. Les orifices de pilotage et de drainage ne sont pas considérés comme tels.

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V. Avantages et inconvénients des systèmes hydrauliques

1. Les avantages des systèmes hydrauliques

Les systèmes hydrauliques offrent de nombreux avantages et permettent en particulier:

• La tranmission de forces et de couples élevés 

• Une grande souplesse d'utilisation 

• Une très bonne régulation de la vitesse des actionneurs du fait de l'incompressibilité du fluide

• La possibilité de démarrer les installation en charge

• Une grande durée de vie des composants, du fait de la présence de l'huile 

2. Les inconvénients des systèmes hdyrauliques

Les systèmes hydrauliques engendrent aussi des inconvénients : 

• Risques d'accidents dus à la présence de pressions élevées (50 à 700 bars)

• Fuites entraînant une diminution du rendement 

• Pertes de charge dues à la circulation du fluide dans les tuyauteries 

• Risques d'incendie, l'huile est particulièrement inflammable 

• Technologie coûteuse (composants chers, maintenance préventive régulière). 

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