Transmission hydraulique : Avantages, inconvénients et applications

I. Avantages et inconvénients de la transmission hydraulique

1. Principaux avantages

Par rapport à la transmission mécanique, à la transmission électrique et à la transmission pneumatique, la transmission hydraulique présente les avantages suivants :

• La transmission hydraulique permet de réguler la vitesse en continu pendant le fonctionnement, avec un réglage pratique de la vitesse et une plage de vitesse relativement large, allant de 100:1 à 2000:1.
• Dans les mêmes conditions de puissance, les dispositifs de transmission hydraulique sont de petite taille, légers, ont une faible inertie et une structure compacte (par exemple, le poids d'un moteur hydraulique ne représente que 10% à 20% du poids d'un moteur électrique de même puissance), et peuvent transmettre des forces ou des couples importants.
• La transmission hydraulique fonctionne de manière relativement souple, réagit rapidement, a un faible impact et peut démarrer, freiner et inverser le sens de marche à grande vitesse. La fréquence d'inversion des dispositifs de transmission hydraulique peut atteindre 500 fois par minute pour les mouvements rotatifs et 400 à 1000 fois pour les mouvements linéaires alternatifs.
• Le contrôle et le réglage des dispositifs de transmission hydraulique sont relativement simples, l'opération est pratique et permet d'économiser de la main d'œuvre, et il est facile de réaliser l'automatisation et la coordination avec la commande électrique, réalisant ainsi des actions séquentielles complexes et un contrôle à distance.
• Les dispositifs de transmission hydraulique sont faciles à protéger contre les surcharges. Si le système est surchargé, l'huile retourne dans le réservoir par la soupape de décharge. L'huile étant utilisée comme fluide de travail, elle peut se lubrifier elle-même, ce qui lui confère une longue durée de vie.
• La transmission hydraulique est facile à normaliser, à généraliser et à sérialiser, ce qui facilite sa conception, sa fabrication et sa promotion.
• La transmission hydraulique permet de réaliser facilement des mouvements rotatifs et linéaires, et la disposition et l'agencement des composants sont flexibles.
• Dans la transmission hydraulique, la chaleur générée par la perte de puissance peut être évacuée par l'huile en circulation, ce qui permet d'éviter une élévation excessive de la température dans certaines zones locales du système.

2. Principaux inconvénients

• Le fluide de travail est liquide, ce qui est susceptible de provoquer des fuites, et l'huile peut être comprimée, de sorte qu'elle ne peut pas être utilisée dans des situations où un rapport de transmission précis est nécessaire.
• La transmission hydraulique présente des pertes mécaniques, des pertes de pression et des pertes par fuite, ce qui se traduit par une efficacité moindre et ne convient donc pas à la transmission sur de longues distances.
• La transmission hydraulique est sensible aux variations de température et de charge de l'huile, ce qui la rend impropre à une utilisation à basse ou haute température, et elle est également sensible à la contamination.
• La transmission hydraulique nécessite une source d'énergie distincte (telle qu'une station de pompage hydraulique) et l'énergie hydraulique ne peut pas être transmise à distance comme l'énergie électrique.
• Les composants hydrauliques exigent une grande précision de fabrication et sont coûteux, ce qui nécessite une production spécialisée.
• Lorsqu'un défaut survient dans un dispositif de transmission hydraulique, il n'est pas facile d'en trouver la cause et de l'éliminer rapidement.

Dans l'ensemble, la transmission hydraulique présente de nombreux avantages et ses inconvénients sont progressivement surmontés grâce au développement des technologies de production. Par conséquent, la transmission hydraulique a de vastes perspectives de développement dans la production moderne.

II. Applications de la transmission hydraulique

En raison de ses nombreux avantages, la transmission hydraulique a été largement utilisée dans divers secteurs de l'économie nationale. Toutefois, les raisons d'utiliser la transmission hydraulique varient d'un secteur à l'autre. Par exemple, les machines d'ingénierie et les machines sous pression l'utilisent en raison de sa structure simple et de sa grande force de sortie, tandis que l'industrie aéronautique l'utilise en raison de son poids léger et de sa petite taille.

Dans les machines-outils, la transmission hydraulique est principalement utilisée parce qu'elle permet de modifier la vitesse en continu, qu'elle est facile à automatiser et qu'elle permet d'effectuer des mouvements de recul fréquents. Par conséquent, la transmission hydraulique est couramment utilisée dans les dispositifs suivants des machines-outils.

1. Dispositif de transmission du mouvement d'alimentation

Cette application est la plus répandue dans les machines-outils : le porte-meule des rectifieuses, le porte-outil ou la tourelle des tours horizontaux, des tours à tourelle et des tours automatiques, la table de travail ou la poupée des rectifieuses, des perceuses, des fraiseuses et des raboteuses, la tête motrice et la glissière des machines combinées, etc. peuvent tous utiliser la transmission hydraulique. Certains de ces composants nécessitent un mouvement rapide, d'autres un mouvement lent (2 mm/min) et d'autres encore un mouvement à la fois rapide et lent.

La plupart de ces composants nécessitent une large plage de régulation de la vitesse et une régulation progressive de la vitesse en cours de fonctionnement ; certains nécessitent une alimentation continue, d'autres une alimentation intermittente ; certains nécessitent une vitesse constante sous des charges variables, et d'autres encore nécessitent de bonnes performances en marche arrière. Pour toutes ces exigences, la transmission hydraulique est la mieux adaptée.

2. Dispositif de transmission du mouvement principal à mouvement alternatif

La table de travail d'une raboteuse à portique et le coulisseau d'une toupie ou d'une fendeuse peuvent utiliser une transmission hydraulique pour obtenir le mouvement alternatif à grande vitesse requis. La première peut atteindre une vitesse de 60 à 90 m/min, tandis que les deux autres peuvent atteindre 30 à 50 m/min. Dans ces cas, l'utilisation de la transmission hydraulique permet de réduire l'impact de l'inversion, de diminuer la consommation d'énergie et de raccourcir le temps d'inversion.

3. Dispositif de transmission du mouvement principal rotatif

La broche d'un tour peut utiliser une transmission hydraulique pour obtenir un changement de vitesse progressif pour le mouvement principal rotatif, mais cette application n'est pas encore courante.

4. Dispositif de profilage

L'usinage de profilage des tours, des fraiseuses et des raboteuses peut être réalisé à l'aide d'un système hydraulique asservi, avec une précision de 0,01 à 0,02 mm. En outre, le dispositif de correction de la roue de formage et le dispositif de correction de la vis-mère standard sur les rectifieuses peuvent également utiliser ce système.

5. Dispositifs auxiliaires

Les dispositifs de serrage, les dispositifs de contrôle du changement de vitesse, les dispositifs d'élimination du jeu de l'écrou de la vis-mère, les dispositifs d'équilibrage des pièces mobiles verticales, les dispositifs d'indexation et les dispositifs de chargement, de déchargement, de transport et de stockage des pièces et des outils sur les machines-outils peuvent tous être mis en œuvre à l'aide d'une transmission hydraulique. Cette approche permet de simplifier la structure de la machine-outil et d'améliorer son niveau d'automatisation.

6. Dispositif de transmission par paliers

Le mouvement de pas linéaire ou rotatif de la table de travail sur Machine CNC peut être réalisé rapidement et avec précision par un système servo électro-hydraulique basé sur des signaux électriques. Les systèmes à boucle ouverte ont une précision de positionnement plus faible (<0,01 mm) mais sont rentables ; les systèmes à boucle fermée ont une précision de positionnement et un coût plus élevés.

7. Palier hydrostatique

Les roulements, les rails de guidage et les mécanismes d'écrou à vis sans fin des machines-outils lourdes, à grande vitesse et de haute précision peuvent atteindre une stabilité opérationnelle et une précision de mouvement élevées si un système hydraulique est utilisé pour le palier hydrostatique.

Le tableau 1 présente les applications de la transmission hydraulique dans diverses industries.

Tableau 1 Application de la transmission hydraulique dans diverses industries