Un système d'équilibrage hydraulique équilibre les charges externes en utilisant la pression hydraulique, garantissant un fonctionnement stable des vérins hydrauliques tout en réduisant la consommation d'énergie. Ce type de système est largement utilisé dans les grues hydrauliques, les excavatrices et autres engins de construction pour maintenir un travail stable et efficace, même sous charges variables.

Qu'est-ce qu'un système de compensation de charge ?

Le principe du système repose sur l'établissement d'un équilibre de pression des deux côtés du vérin hydraulique, permettant un fonctionnement stable sans forces externes supplémentaires pour compenser la charge. Un système d'équilibrage hydraulique comprend généralement un vérin hydraulique, une vanne hydraulique, un noyau de vanne, une pompe à huile et des composants d'huile hydraulique.

Lorsque le vérin hydraulique subit une charge, l'huile hydraulique est pompée vers la chambre de travail du vérin, provoquant son extension. Simultanément, l'huile hydraulique s'écoule dans la chambre d'équilibrage du vérin via la vanne hydraulique, de sorte que la pression hydraulique des deux côtés du vérin soit équilibrée. Lorsque la charge augmente, le vérin s'étend automatiquement ; grâce au réglage du système d'équilibrage hydraulique, la pression du liquide est équilibrée afin que le vérin puisse résister à la charge de manière stable.

Diviseurs de débit : prioritaire et proportionnel

Les diviseurs de débit constituent une famille d'appareils permettant de diviser un débit sur plusieurs voies afin de garantir un synchronisme de mouvement des récepteurs hydrauliques. Il existe deux catégories principales : les diviseurs de débit volumétriques et les diviseurs de débit à tiroir.

Les diviseurs de débit à tiroir se présentent soit comme cartouches à implanter dans un bloc foré, soit comme blocs complets comprenant déjà le tiroir de répartition et pouvant incorporer différentes fonctions de régulation. Ils divisent un débit entrant en deux débits sortants égaux ou non. Les proportions courantes sont 50/50, mais également 60/40 et 70/30, avec un ratio fixe pour une cartouche donnée.

Diviseurs à débit prioritaire

Les diviseurs de débit prioritaire partagent un débit d'entrée unique en un débit prioritaire (régulé) et un débit secondaire (by-pass) qui peut retourner directement au réservoir ou être utilisé pour un deuxième système. Sur les machines mobiles, il est courant d'utiliser le débit prioritaire (régulé) pour alimenter la direction et le débit secondaire (by-pass) pour un circuit d'équipement ou de levage. La direction assistée est ainsi garantie en priorité, afin de maintenir une vitesse constante.

Diviseurs proportionnels

Les diviseurs de débit proportionnels partagent un débit d'entrée unique en deux débits de sortie, chacun correspondant à un pourcentage fixe du débit d'entrée. Par exemple, un diviseur de débit 50/50 partagera toujours un débit d'entrée unique en deux débits de sortie égaux pouvant être utilisés pour faire fonctionner deux moteurs à des vitesses égales. Le débit précis de chaque sortie n'est pas fixe, mais variera en fonction du débit d'entrée.

Compensation de pression : fonctionnement interne

La cartouche comprend un corps et un tiroir maintenu en équilibre en position centrale par des ressorts de chaque côté. Le corps de la cartouche est percé en trois zones perpendiculaires à son axe. Elle comporte aussi des perçages calibrés permettant de relier les chambres de ces trois zones.

Si la pression augmente sur une des deux voies de sortie, l'huile aurait tendance à aller au plus facile, vers la voie de moindre résistance, ce qui modifierait le débit dans chaque voie. La compensation de pression existe par construction dans ces diviseurs de débit : lorsque la pression augmente d'un côté, elle repousse le tiroir du côté opposé et augmente l'ouverture du port correspondant en réduisant celle de l'autre port. La pression dans la chambre opposée augmente alors, provoquant ainsi un rééquilibrage du tiroir avec des pertes de charge identiques de part et d'autre des trous calibrés. La division du flux est maintenue constante par cette compensation de pression.

Applications typiques dans les engins de chantier

Ce fonctionnement est utilisé pour la synchronisation de vérins, par exemple sur les grues hydrauliques ou les systèmes de nivellement. Quelle que soit la charge appliquée sur les vérins, les deux vérins gardent un débit fixe et une vitesse de sortie et de rentrée synchronisée. En revanche, si le flux est modifié en entrée, il sera modifié proportionnellement en sortie, et si le flux sur une voie est bloqué, il sera aussi bloqué sur les autres voies.

Avantages et économies d'énergie

Les principaux avantages d'un système d'équilibrage hydraulique incluent la capacité à équilibrer la charge externe, de sorte que le vérin hydraulique puisse fonctionner de manière stable, réduisant ainsi la force et les vibrations de l'équipement tout en améliorant l'efficacité et la précision du travail. Le système réduit également la consommation de forces externes, abaissant la consommation d'énergie et améliorant l'efficacité énergétique du système. Il peut ajuster automatiquement la taille de la pression du liquide, s'adaptant aux différents changements de charge et améliorant la fiabilité et la sécurité du système.

Maintenance et précautions

Il est nécessaire de vérifier et d'entretenir régulièrement le système d'équilibrage hydraulique pour garantir le fonctionnement normal des vannes hydrauliques, des tiroirs et des autres composants. Lors de la conception et de l'utilisation du système d'équilibrage hydraulique, il est nécessaire de définir et d'ajuster les paramètres raisonnablement en fonction de la situation de charge réelle pour assurer la stabilité et la sécurité du système.

Les systèmes d'équilibrage hydraulique nécessitent une huile hydraulique appropriée pour maintenir la lubrification et le refroidissement ; la qualité de l'huile hydraulique doit donc être remplacée et vérifiée régulièrement. Pour chaque taille d'un diviseur de débit, un débit nominal est défini, et une plage de fonctionnement y est associée. Plus le débit traversant sera proche du débit nominal, plus la précision de division sera grande.

Le système d'équilibrage hydraulique revêt une grande importance pour améliorer les performances et la fiabilité des équipements de construction, grâce à l'utilisation de la pression hydraulique pour équilibrer la charge externe, afin d'obtenir un travail stable et un effet d'économie d'énergie.