UN Le vérin hydraulique est un actionneur hydraulique qui convertit l'énergie hydraulique en énergie mécanique, généralement pour effectuer un mouvement linéaire alternatif (ou oscillant). Dotés d'une structure simple et d'un fonctionnement fiable, les vérins hydrauliques sont largement utilisés dans divers systèmes hydrauliques des industries de machines. Lorsqu'ils sont utilisés pour un mouvement alternatif, ils éliminent le besoin d'un réducteur, évitent le jeu de la transmission et garantissent un mouvement fluide.
La force de sortie d'un vérin hydraulique est proportionnelle à la surface effe proportionnelle à la surface effective du piston et à la différence de pression des deux côtés. Un vérin hydraulique standard est principalement composé d'un corps de cylindre, d'une culasse, d'un piston, d'une tige de piston, d'éléments d'étanchéité et, en option, de dispositifs d'amortissement et d'échappement, en fonction de l'application. Tous les autres composants sont essentiels.
I. Classification des vérins hydrauliques
Les vérins hydrauliques se présentent sous différentes formes structurelles et sont classés en fonction de différents critères :
Par type de mouvement :
Vérins hydrauliques linéaires alternatifs
rotatifs oscillants hydrauliques Vérins
Par effet de pression hydraulique :
Par structure :
à piston Vérins hydrauliques
à piston Vérins hydrauliques
de type télescopique (à plusieurs étages) Vérins hydrauliques
à crémaillère et pignon Vérins hydrauliques
Par style de montage :
Support de biellette
Support à chape
Support de pied
Support à tourillon
Par pression nominale :
1. Cylindre hydraulique à piston
Un vérin à piston à tige unique hydraulique comporte une tige de piston à une seule extrémité. Comme le montre le schéma, les deux ports A et B peuvent être connectés à l'huile sous pression ou au retour d'huile pour permettre un mouvement bidirectionnel, ce qui le définit comme un vérin à double effet..
Le mouvement du piston dans une direction est alimenté par la pression hydraulique, tandis que le mouvement de retour peut nécessiter une force externe. Cependant, les cylindres à piston permettent généralement des courses plus longues que les autres types. Structurellement, ils peuvent être à une ou deux tiges. En fonction de l'application de la pression, ils peuvent être à simple effet ou à double effet :
Vérin à simple effet : l'huile sous pression agit sur une seule chambre et la course de retour dépend de la force externe (par exemple, ressort, gravité ou charge externe).
Vérin à double effet : les deux chambres alternent avec de l'huile sous pression pour alimenter le mouvement bidirectionnel du piston.
Dans le vérin à piston à simple tige et à double effet , un seul côté du piston est équipé d'une tige de piston. Il en résulte des surfaces effectives inégales dans les deux chambres. Donc:
Avec un débit d’huile égal fourni, les vitesses des pistons diffèrent dans chaque direction.
Pour une même force de charge, la pression requise varie en fonction de la chambre utilisée.
Cette asymétrie doit être prise en compte dans la conception des systèmes hydrauliques, comme dans les véhicules sanitaires.
2. Cylindre hydraulique à piston
Le à piston hydraulique vérin est un vérin à simple effet . Il n'effectue un mouvement que dans une seule direction en utilisant la pression hydraulique ; le mouvement de retour dépend de forces externes ou du propre poids du piston.
Le piston est soutenu par le manchon du cylindre mais n'entre pas en contact directement avec lui, ce qui rend le manchon facile à usiner. Il est donc idéal pour les cylindres à longue course.
Le piston reste sous pression continue pendant le fonctionnement et doit avoir une grande rigidité.
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3. Cylindre hydraulique télescopique
Les vérins télescopiques hydrauliques sont constitués de deux étages de piston ou plus. Lors de l'extension, les pistons s'étendent séquentiellement du plus grand au plus petit ; lors de la rétraction (sans charge), la séquence est généralement du plus petit au plus grand . Ce type de vérin permet d'obtenir de longues courses tout en conservant une courte longueur rétractée , ce qui le rend de conception compacte. Couramment utilisés dans les machines de construction et agricoles , les vérins télescopiques ont une vitesse et une force variables en fonction de l'étage du piston en mouvement.
4. Cylindre hydraulique oscillant
Les vérins oscillants hydrauliques convertissent l'énergie hydraulique en mouvement rotatif alternatif , fournissant ainsi un couple de sortie. Les types incluent :
Monopalme
Double palette
Hélicoïdal oscillant
Dans les types à palettes, le stator est fixé au corps du cylindre tandis que l'aube est fixée au rotor. En fonction du sens du flux d'huile, la palette entraîne l'oscillation du rotor. Les cylindres oscillants hélicoïdaux (plus communément à double hélice aujourd'hui) convertissent le mouvement linéaire du piston en une combinaison de mouvement linéaire et de rotation à l'aide de deux ensembles d'engrenages hélicoïdaux.
II. Principe de fonctionnement des vérins hydrauliques
En tant qu'actionneurs dans les systèmes de transmission hydrauliques, les vérins hydrauliques sont des convertisseurs d'énergie , transformant l'énergie hydraulique en énergie mécanique. Contrairement aux moteurs hydrauliques, qui produisent un mouvement rotatif continu , les vérins hydrauliques sont conçus pour un mouvement alternatif..
Les vérins hydrauliques sont classés en trois principaux types structurels :
Les vérins hydrauliques peuvent être utilisés indépendamment ou combinés avec d'autres actionneurs et systèmes mécaniques pour remplir des fonctions spéciales. Leur conception simple et leur fonctionnement fiable les rendent indispensables dans les machines-outils et autres machines nécessitant un actionnement hydraulique efficace.
III. Pourquoi vous pouvez faire confiance à ce guide
Dongguan Blince Mechanical & Electrical Co., Ltd. , créée en 2004, est l'un des principaux fournisseurs de solutions hydrauliques complètes. En tant que partenaire hydraulique unique, nous sommes spécialisés dans la conception, la fabrication et la distribution d'une large gamme de composants hydrauliques, notamment :
Moteurs hydrauliques
Pompes
Unités de commande de direction
Distributeurs directionnels
Vannes de pression et de débit
Systèmes hydrauliques personnalisés
Notre mission est de fournir des solutions hydrauliques efficaces, fiables et rentables pour les applications de construction, agricoles, industrielles et marines. Avec des années d’expertise et d’innovation, Blince est un nom de confiance dans l’industrie hydraulique mondiale.
IV. Impact d’une extension et d’une rétraction incorrectes du cylindre
Engins de chantier :
Dans les engins de chantier, les vérins hydrauliques télescopiques sont largement utilisés. Par exemple, sur les excavatrices, les vérins télescopiques ajustent la longueur et la profondeur du bras pour permettre aux opérateurs d'effectuer des tâches d'excavation dans des environnements complexes. Les lames de bulldozer et les flèches de grue s'appuient également sur des vérins télescopiques pour une extension et une rétraction précises.
Équipement d'automatisation :
dans les systèmes d'automatisation, des vérins hydrauliques télescopiques sont utilisés pour ajuster la hauteur ou la position des appareils, en particulier dans les plates-formes élévatrices et les bras robotisés, permettant un mouvement vertical précis et améliorant l'efficacité opérationnelle. Par exemple, les plates-formes élévatrices du secteur logistique s'appuient généralement sur des vérins télescopiques pour ajuster la hauteur de manière flexible lors de la manutention des matériaux.
Machines agricoles :
les vérins hydrauliques télescopiques sont souvent utilisés dans les équipements agricoles tels que les moissonneuses et les semoirs pour ajuster la hauteur et l'angle des bras de travail, permettant ainsi des opérations précises adaptées aux différents besoins agricoles.
Construction et équipements spécialisés :
Dans les grues à tour, les ascenseurs de construction et les plates-formes de travail aériennes, les vérins télescopiques sont essentiels pour régler la longueur de la flèche et l'élévation de la plate-forme. Dans les opérations à haute altitude, ils offrent une puissance élevée et un contrôle précis.
V. Causes courantes de non-extension ou rétraction correcte
1. Problèmes de pression du système et déséquilibre des forces
La plupart des vérins hydrauliques sont à double effet , avec un côté tige et un côté sans tige. L'extension se produit lorsque l'huile s'écoule dans la chambre sans tige et hors du côté de la tige ; la rétractation est l’inverse. Étant donné que la chambre sans tige a une surface effective plus grande, l'extension est plus lente mais génère une force plus élevée. La rétraction est plus rapide mais plus faible en raison d'une zone plus petite.
Si la pression du système est insuffisante (en raison d'un faible réglage de la soupape de décharge ou d'une perte de pression), le vérin peut ne pas générer suffisamment de force pour se rétracter. Un réglage trop élevé de la vanne d'équilibrage peut également entraîner un échec de rétraction. Par conséquent, lorsqu'un vérin hydraulique ne parvient pas à se rétracter, la pression doit être la première chose à vérifier , y compris les composants associés tels que la pompe hydraulique et la vanne de commande..
2. Collage/blocage du tiroir de la vanne de commande directionnelle
Contamination : Des particules solides (par exemple, copeaux métalliques, débris de joint, sous-produits d'oxydation) peuvent se loger entre la bobine et le boîtier (espace libre de quelques microns seulement), empêchant ainsi le mouvement complet de la bobine.
Dégradation de l'huile : L'huile vieillie forme du vernis et des boues, augmentant la friction et l'adhérence.
Usure : Un jeu excessif entre le corps de la bobine et une utilisation à long terme peut provoquer des fuites ou un collage.
Charge/déformation latérale : une tuyauterie mal alignée ou un montage incorrect peut déformer le boîtier de la vanne et restreindre le mouvement du tiroir.
Verrouillage hydraulique : Sous haute pression, des forces asymétriques ou une polarisation du fluide peuvent pousser la bobine contre le boîtier, augmentant considérablement la friction.
3. Dysfonctionnement du papillon des gaz unidirectionnel
Orifice bloqué : La contamination ou la boue peuvent bloquer l'accélérateur ou l'aiguille de réglage, limitant le débit de retour et ralentissant ou arrêtant la rétraction.
Clapet anti-retour bloqué : Un clapet anti-retour usé ou sale (à bille ou à clapet) peut ne pas s'ouvrir, bloquant complètement le retour d'huile.
Réglage incorrect : Le papillon des gaz est réglé par inadvertance trop près de la position fermée.
4. Défaillance de la vanne d'équilibrage hydraulique
Bobine coincée : Les contaminants peuvent provoquer le grippage de la bobine principale ou pilote. Pendant la rétraction, la pression pilote doit déplacer le tiroir principal pour ouvrir le chemin de retour. Une bobine coincée empêche cela.
Défaillance du ressort : la fatigue, la rupture ou une précharge inappropriée affecte la pression d'ouverture de la vanne. Si elle est trop élevée, la pression du système peut ne pas suffire à ouvrir la vanne, provoquant un retard de rétraction ou une instabilité.
Orifice bloqué : De petits orifices d'amortissement régulent le mouvement de la bobine. Le colmatage peut provoquer une réponse erratique ou retardée.
Fuite interne excessive : un jeu usé entre le corps et le tiroir entraîne une lente accumulation de pression pilote, retardant ainsi l'actionnement de la vanne principale.
5. Défaillance du verrouillage hydraulique (clapet anti-retour piloté)
Clapet coincé : la contamination ou l'usure peuvent provoquer le blocage du clapet anti-retour, bloquant ainsi le flux de retour de la chambre sans tige.
Grippage/Fuite du piston pilote : Un grippage ou une fuite interne dans le piston pilote empêche une accumulation suffisante de pression pilote pour libérer le clapet anti-retour.
Défaillance du ressort : Un ressort de rappel cassé ou fatigué peut empêcher la vanne de rester ouverte (provoquant une fuite interne) ou ne pas s'ouvrir en cas de besoin.
6. Augmentation des fuites internes dans les vannes
Usure : Des jeux élargis réduisent le contrôle et l’accumulation de pression.
Dommages aux joints : des joints dynamiques (par exemple, joints en T) ou statiques usés ou endommagés provoquent un écoulement de dérivation.
Rayures : Les contaminants durs peuvent rayer les surfaces de la bobine.
Les fuites réduisent le débit efficace et retardent l’accumulation de pression, affectant ainsi la force de rétraction et le timing. Cela diminue également l’efficacité du système et augmente la température de l’huile.
7. Tige de piston pliée ou déformée
Causes : Un désalignement, des charges latérales, des chocs ou des défauts de matériaux peuvent plier la tige.
Effets : Une tige pliée augmente les frottements, notamment à proximité du manchon de guidage, et peut se gripper complètement. Cela accélère l’usure des joints et provoque des fuites internes ou externes.
8. Augmentation des fuites internes dans le cylindre
Défaillance du joint de piston : vieillissement, usure, extrusion, déchirure, mauvaise installation ou contamination des joints endommagés.
Dommages au tube du cylindre : Les rayures ou l'usure dues à la contamination, à la flexion de la tige ou à une mauvaise installation compromettent la surface du joint.
Usure/desserrage du piston : un piston desserré ou des filetages usés peuvent créer un mouvement axial ou un jeu excessif, permettant à l'huile haute pression de la chambre sans tige de s'écouler vers le côté de la tige, réduisant ainsi la pression effective et la force de rétraction.
9. Pression/débit du système inadéquats
Usure/défaillance de la pompe : efficacité volumétrique réduite en raison de fuites internes ou de problèmes d'entraînement.
Problèmes de réglage de la soupape de décharge : réglage incorrect de la pression ou ouverture involontaire pendant la rétraction en raison d'un grippage de la bobine, d'une défaillance du ressort ou d'un blocage de l'orifice.
Mauvaise aspiration : un filtre d'aspiration obstrué, un niveau de réservoir faible, des fuites d'air ou une conduite d'aspiration sous-dimensionnée peuvent provoquer une cavitation et une réduction du débit.
Autres actionneurs utilisés : Dans les systèmes multi-actionneurs, d'autres composants peuvent consommer du débit et de la pression.
10. Problèmes de fluide hydraulique
Contamination : La cause première de la plupart des problèmes de grippage des vannes, d’usure des joints et de colmatage. Le dépassement des limites de contamination ISO 4406 est courant.
Inadéquation de viscosité :
Trop élevé (démarrages à froid ou fluide incorrect) : augmente la résistance, retarde le mouvement de la vanne et réduit l'aspiration de la pompe.
Trop bas (surchauffe ou fluide dégradé) : augmente les fuites internes et l'usure.
Dégradation de l'huile : L'oxydation, l'hydrolyse et l'épuisement des additifs entraînent des boues, une acidité élevée, de la corrosion, des filtres obstrués et une défaillance accélérée des joints.
Entraînement d'air/mousse : les fuites d'air ou une mauvaise conception du réservoir réduisent la rigidité et provoquent des retards, une instabilité et du bruit, conduisant potentiellement à des dommages par cavitation.
11. Problèmes de tuyauterie et de connexion
Conduites écrasées/courbées : restreignent le débit d'huile, augmentant la contre-pression ou réduisant l'alimentation.
Conduites sous-dimensionnées : une vitesse d'écoulement élevée augmente la perte de pression.
Fuite : Les fuites externes réduisent la pression ; les fuites internes au niveau des joints (par exemple, des joints toriques endommagés) entraînent une perte de débit.
Dysfonctionnement de l'accumulateur : Si la rétraction repose sur un accumulateur, une vessie défaillante, une faible pression de précharge ou une valve défectueuse réduit le débit disponible.
12. Cavitation
Cause : Une résistance élevée de la conduite de retour (par exemple, filtre bouché, papillon des gaz fermé) ou un débit de pompe insuffisant peut créer un vide dans la chambre de la tige, provoquant la vaporisation de l'huile.
Effet : L'effondrement des bulles produit des chocs de pression, provoquant des piqûres , des vibrations, du bruit et des mouvements irréguliers. Au fil du temps, cela endommage les parois des cylindres et les pistons, aggravant les fuites internes.
