Pourquoi utilise-t-on des fluides hydrauliques?

Le fluide hydraulique est le moyen de transfert d’énergie dans tous les systèmes hydrauliques. Cette fonction simple est uniquement réalisée par un fluide qui ne retient pas facilement les gaz. Les problèmes de gaz piégés et de formation de mousse augmenteraient le niveau de compressibilité du fluide sur lequel on s’appuie généralement pour supporter un système très rigide et à réaction rapide.

Lorsque la transmission d’énergie est la fonction principale du fluide hydraulique, elle est également utile dans quatre fonctions secondaires: transfert de chaleur, élimination de la contamination, étanchéité et lubrification.

Transfert de chaleur

Les machines hydrauliques produisent beaucoup de chaleur en excès en fonctionnement normal, souvent en raison de l’inefficacité des composants eux-mêmes. Les pompes et les moteurs permettent au fluide de traverser les faibles espaces libres entre les pièces internes lorsque la pression du système est élevée. Dans cette situation, l’échauffement est provoqué par le frottement de grandes quantités de molécules de fluide sur les surfaces métalliques. Sans méthode permettant d’emporter l’énergie thermique de ces surfaces, une surchauffe peut endommager les joints d’étanchéité, les plaques de vannes et d’autres composants.

Lorsque l’huile retourne dans le réservoir où se trouve un grand volume de fluide, elle passe souvent dans un refroidisseur afin de maintenir une plage de température optimale avant d’être à nouveau pompée vers le système.

Le fluide hydraulique peut également transporter la chaleur d’un réservoir chauffé ou via un circuit de chauffage spécial dans un système froid, ce qui permet de minimiser les risques de dommages lors de démarrages à froid.

Les systèmes hydrauliques à boucle fermée nécessitent un circuit de purge spécial connecté au réservoir afin de garantir le refroidissement permanent de l’huile. Une pompe de charge ou de réapprovisionnement ramène l’huile refroidie dans le circuit pour aider à maintenir une température globale du système appropriée.

Enlèvement des contaminants

Le fluide hydraulique peut suspendre et transporter les particules solides et l’eau loin des composants sensibles. Les filtres et autres dispositifs de conditionnement effectuent le travail critique consistant à éliminer et à piéger les contaminants, permettant ainsi au fluide propre d’être renvoyé dans le circuit.

Savoir que des contaminants solides sont en suspension dans un flux de fluide rapide ne remplace pas le contrôle de l’usure des cylindres ni un programme de filtration adapté. Lorsqu’une vanne de débit ne s’ouvre que très légèrement et que la pression différentielle à la vanne est élevée, les mêmes particules en suspension peuvent maintenant endommager la vanne de manière érosive, comme si elle avait été façonnée avec une lime ou une meule.

Scellage

Alors que les joints d’étanchéité et les joints toriques réduisent le jeu important entre certaines pièces, l’huile hydraulique termine le travail dans les jeux minces où le matériau solide d’un joint d’arbre sous-dimensionné pourrait causer des dommages.

Un autre exemple est le distributeur à tiroir, muni d’un joint à chaque extrémité pour empêcher l’huile de s’échapper dans l’atmosphère. À l’intérieur de la vanne, chaque entaille et chaque entaille sur le tiroir n’est scellée que par la tolérance serrée du tiroir et de l’alésage de la vanne, ainsi que par la tension superficielle de l’huile et la résistance au cisaillement.

La viscosité du fluide est essentielle à cette fonction d’étanchéité. L’indice de viscosité (VI), qui correspond à la variation de la viscosité lors d’un changement de température, est également un facteur clé. Un fluide avec un nombre VI élevé est capable de résister aux changements de viscosité lorsqu’il chauffe, ce qui lui permet de conserver une étanchéité constante.

Lubrification

La plupart des composants hydrauliques doivent être lubrifiés pour protéger les pièces internes contre l’usure par frottement. L’huile assure une lubrification intégrale entre les pièces mobiles, telles que les pantoufles et la plaque de soupape d’une pompe à piston. Sans les propriétés lubrifiantes de l’huile, les systèmes hydrauliques seraient peu fiables, ce qui donnerait une très courte durée de vie à de nombreux composants.

La majorité des machines hydrauliques utilisent une huile de base à base d’huile minérale raffinée ou une huile synthétique. Ces huiles sont formulées et fabriquées selon des normes d’essais industrielles spécifiques pour des propriétés importantes telles que la viscosité, l’indice de viscosité et le point d’écoulement. Ces trois propriétés, ainsi que les températures ambiante et de fonctionnement, sont souvent soigneusement prises en compte lors du choix d’un fluide.

Si la température ambiante de la machine est basse, on choisirait une huile de viscosité et de point d’écoulement inférieurs. Le point d’écoulement est simplement la température à laquelle l’huile continuera de couler. Si une machine voit des températures variables, comme dans le cas d’une machine mobile tout temps, un indice de viscosité élevé est crucial.

Il est important de prendre en compte les exigences de viscosité spécifiées par les fabricants de composants. Une pompe à piston, par exemple, peut nécessiter une viscosité comprise entre 16 et 40 centistokes. Les Centistokes décrivent la viscosité cinématique (mesurée pendant l’écoulement) d’un fluide, quelle que soit sa température. Ces données aident l’utilisateur à sélectionner une viscosité ISO finale conforme à la viscosité cinématique requise, à la température de fonctionnement finale.

L’huile hydraulique contient un ensemble d’additifs chimiques conçus pour améliorer les performances de l’huile et des composants du système hydraulique. Ces additifs peuvent améliorer la résistance de l’huile à la formation de mousse ou aider à libérer rapidement dans le réservoir tout air piégé introduit dans un système hydraulique par le biais de joints d’étanchéité de cylindre ou de moteur défectueux ou de raccords de flexible mal scellés. Les inhibiteurs de rouille et d’oxydation sont des produits chimiques puissants qui peuvent finalement réduire la production interne de contaminants particulaires, car ils retiennent l’eau et l’éloignent des surfaces en métaux ferreux.

Les pompes à palettes font partie des pompes les plus efficaces du point de vue volumétrique. Il y a peu ou pas de jeu entre le tranchant de la palette et la bague à cames. Pour contribuer à la lubrification de ces pompes, un fluide hydraulique avec un additif anti-usure ou extrême pression est nécessaire. Ces additifs réagissent avec les surfaces métalliques pour former un mince film lubrifiant lubrifiant.

L’ensemble additif global sépare souvent les fluides de haute qualité de l’huile hydraulique économique, où un mélange d’additifs médiocre peut effectivement devenir corrosif pour les métaux jaunes (laiton et bronze) utilisés dans les composants hydrauliques.

Conclusion

Le fluide hydraulique est le sang vital de nombreuses machines mobiles et fixes. Il est difficile de trop insister sur le soin à prendre pour maintenir ce précieux support. Il est également important de se rappeler que, si un fluide de qualité a été conçu et conçu pour effectuer des tâches difficiles, il ne peut pas compenser un système avec un réservoir trop petit ou un moteur avec une charge excessive de l’arbre. Si les composants hydrauliques sont correctement spécifiés et que l’ensemble du système est bien conçu, un fluide hydraulique de bonne qualité remplira la fonction essentielle reliant la pompe et l’actionneur, ainsi que tous les composants intermédiaires. ( sealingandcontaminationtips JUNE 16, 2016 BY PAUL HENEY )