Cours sur l'énergie hydraulique

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Niveau: Secondaire, Lycée
Bac Pro indus Cours sur l'énergie hydraulique 1/3 ÉNERGIE HYDRAULIQUE I) Cas du vérin 1) Description et principe de fonctionnement Un vérin est constitué d'un cylindre dans lequel un fluide peut mettre en mouvement un piston solidaire d'une tige. Le piston sépare le cylindre en deux chambres. Dans le cas d'un vérin double effet, la force exercée est utilisée en sortie et en entrée de tige. Expression de la vitesse de déplacement de la tige : Qv S= S : surface du piston (en m2) v : vitesse de l'ensemble tige-piston (en m/s) Q : débit reçu par le vérin (en m3/s) Dans le cas d'un vérin double effet, la vitesse v' de rentrée de tige est : ' ' Qv S S= ? où S' désigne la section de la tige. Remarque : La vitesse est liée au débit, la force est liée à la pression (F = pS) 2) Puissance utile Si d désigne la distance de déplacement de la tige parcourue pendant un temps t, alors le travail W effectué par la force au cours du déplacement est donné par : W = F?d La puissance utile Pu du vérin est obtenue en faisant : u W F d dP Ft t t ?= = = ? Soit uP F v= ? 3) Puissance absorbée En négligeant les pertes : Pa = Pu Avec F = pS, on obtient Pa = p?S?v et comme Qv S= alors : a QP p S S= ? ?

  • distance de déplacement de la tige

  • tige

  • f?d travail du couple

  • expression de la vitesse de déplacement de la tige

  • couple de forces

  • puissance hydraulique

  • énergie hydraulique en énergie mécanique


Publié le : mardi 19 juin 2012
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http://maths-sciences.fr BacPro indus ÉNERGIE HYDRAULIQUE I) Cas du vérin Piston Cylindre Tige Chambre 1) Description et principe de fonctionnement Un vérin est constitué d’un cylindre dans lequel un fluide peut mettre en mouvement un piston solidaire d’une tige. Le piston sépare le cylindre en deux chambres. Dans le cas d’un vérin double effet, la force exercée est utilisée en sortie et en entrée de tige. Q Expression de la vitesse de déplacement de la tige :v=S 2 S: surface du piston (en m ) v: vitesse de l’ensemble tige-piston (en m/s) 3 Q: débit reçu par le vérin (en m /s) Q Dans le cas d’un vérin double effet, la vitessev’ de rentrée de tige est :v'=SS' où S’ désigne la section de la tige. Remarque : La vitesse est liée au débit, la force est liée à la pression (F=pS) 2) Puissance utileSidla distance de déplacement de la tige parcourue pendant un temps désignet, alors le travailWeffectué par la force au cours du déplacement est donné par :W=F×dLa puissance utilePudu vérin est obtenue en faisant : W F×d d P== =F×u t tt Soit F v Pu= ×3) Puissance absorbée En négligeant les pertes :Pa=PuQ Q et commev=alP=p×S×AvecF=pS, on obtientPa=p×S×vors :a S S D’oùPa=p×QCours sur l’énergie hydraulique1/3
http://maths-sciences.frPro indus Bac Un fluide hydraulique de débitQ etde pressionpune puissance transporte hydraulique : P=p×Q4) Rendement Les différentes pertes sont dues aux frottements ou aux fuites. P F×v u η= =P p×Q a Pa=p×QPu=F×vVERIN PertesII) Cas du moteur hydraulique 1) Principe de fonctionnementUn moteur hydraulique transforme l’énergie hydraulique en énergie mécanique. 2) CylindréeLa cylindréeCest la quantité de liquide nécessaire pour accomplir un tour complet. Q 3 3 C=Cen m /tr;Qen m /s;nen tr/s n 3) Puissance hydraulique P=p×Q Comme pour le vérin :aJG F4) Puissance mécanique utile L’arbre de rotation est soumis à un couple de forces :D Moment du couple :M=F×DTravail du couple sur un tour :W= 2πFDW2πMJJG Puissance mécanique :P= =soit :P2πnMF't1/n 5) Rendement Comme dans le cas du vérin, les différentes pertes sont dues aux frottements ou aux fuites. Pa=p×QPu= 2πnMMOTEUR PertesCours sur l’énergie hydraulique2/3
http://maths-sciences.fr BacPro indus III) Cas de la pompe 1) Principe de fonctionnementcaspiration2refoulementLa rotation des palettes crée : - encune dépression permettant l’aspiration ; - en2une surpression assurant le refoulement La cylindréeCd’une pompe est le volume de liquide aspiré à chaque tour. Q 3 3 C=C;en m /trQ;en m /snen tr/s n 2) Bilan des puissances Puissance mécanique absorbée :Pu= 2πnMPuissance hydraulique fournie :Pu=pQPertes : fuites et frottements Pa= 2πnMPu=pQPOMPE Pertes
Cours sur l’énergie hydraulique3/3
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