TP3 hydraulique : le réducteur de débit à l’échappement

Situation

⚠ Tu ne mets jamais le groupe en route. C'est le professeur qui le démarre, après avoir contrôlé ton montage. Avant de l'appeler, vérifie que tous les raccords sont bien serrés : les raccords du vérin, du moteur (s'il y en a un sur ton montage) et du bout des flexibles.

Au TP2, le réducteur freinait l’huile qui entre dans le récepteur. Aujourd’hui tu montes le bloc renversé : il freinera l’huile qui sort du vérin. Même composant, même circuit, même réglage — et pourtant deux comportements très différents, dont un qui peut casser du matériel.

Compare les deux montages dans l’animation « Admission ou échappement : la comparaison » avant de toucher au banc. Bascule d’un montage à l’autre, change la masse, et surveille le manomètre de la chambre côté tige.

L’animation montre le vérin monté verticalement, soulevant une charge de quelques centaines de kilos : c’est la disposition qui rend tout visible, puisque la charge résiste à la montée et entraîne le vérin à la descente. Sur le banc, le vérin est horizontal et la charge vient du bloc antagoniste — le raisonnement est le même.

1. Changer le bloc

Le bloc monté au TP2 freine à l’admission. Il faut le déposer et poser à sa place le bloc renversé.

1. Groupe à l’arrêt, tiroir manœuvré pour supprimer la pression résiduelle.
2. Nettoyer le pourtour, desserrer en croix, déposer le bloc, l’obturer et le ranger.
3. Vérifier les 4 joints toriques du bloc à poser, puis le positionner : détrompeurs, étiquette lisible.
4. Vis au contact, serrage en croix, modéré. Vérifier la tenue de l’empilement.
5. Vérifier que tous les raccords sont bien serrés : les raccords du vérin, du moteur (s'il y en a un sur ton montage) et du bout des flexibles, puis appeler le professeur. Tu ne démarres jamais le groupe toi-même.

1.1 Comment distingue-t-on, à l’œil, le bloc « admission » du bloc « échappement » ? (/1 pt)

2. Régler

1. Détarer le limiteur, fermer les deux réducteurs, distributeur au repos.
2. Démarrage du groupe par le professeur, puis tarage à 60 bar seulement (voir les consignes de sécurité).
3. Ouvrir le réducteur de la ligne d’échappement pour obtenir une sortie de tige en 10 s, chronomètre en main.
4. Inverser le sens, et régler l’autre réducteur pour une rentrée en 20 s.

2.1 Pourquoi le réglage de la sortie ne change-t-il rien à la vitesse de rentrée ? (/1 pt)

3. Relevés

3.1 Chronomètre la course et relève les trois pressions, en régime établi. (/1 pt)

	Sortie de tige	Rentrée de tige
Temps de course (s)
Pression pompe (bar)
Pression chambre côté fond (bar)
Pression chambre côté tige (bar)

3.2 Compare la pression de la chambre côté tige à la sortie, et celle de la chambre côté fond à la rentrée. Que remarques-tu ? (/1 pt)

4. Voir la surpression aux manomètres

Tige en cours de sortie, ferme le réducteur d’échappement par paliers et laisse à chaque fois les aiguilles se stabiliser avant de lire. Garde les yeux sur les deux manomètres du vérin : c’est leur écart qui est intéressant.

4.1 Relève les trois pressions à chaque palier, puis entoure la plus forte valeur du tableau. (/2 pts)

Réducteur côté tige	Pompe (bar)	Chambre fond (bar)	Chambre tige (bar)	Tige : avance / arrêtée
Ouvert (réglage du § 2)
À moitié fermé
Presque fermé

4.2 Avec tes mots : la même force est reprise côté fond par 19,6 cm² et côté tige par 12,6 cm². Pourquoi la pression côté tige est-elle forcément la plus forte ? (/1 pt)

Si tu sèches, ouvre l’animation « Pourquoi la pression monte-t-elle ? » : elle part de l’éléphant et du talon aiguille, puis montre la force comme une quantité qu’on étale ou qu’on concentre. Aucun calcul n’est demandé ici.

4.3 Le limiteur de pression est taré à 60 bar. Pourquoi ne protège-t-il pas cette chambre ? (/1 pt)

4.4 Que risque-t-on si le tarage est à 90 bar et que le vérin n’accepte que 120 bar ? (/1 pt)

5. Pourquoi monter à l’échappement ?

Dans l’animation, fais descendre la charge : son poids tire la tige au lieu de s’y opposer, c’est une charge menante. Essaie les deux montages.

5.1 Que se passe-t-il avec le réducteur à l’admission ? (/1 pt)

5.2 Et à l’échappement ? Conclus : dans quel cas choisit-on ce montage ? (/1 pt)

5.3 Toujours dans l’animation, charge en l’air, clique sur Stop : le distributeur revient au centre. Que fait la charge, et pourquoi ? Que faudrait-il ajouter au circuit pour la tenir vraiment ? (/1 pt)

Le banc ne permet pas de charge menante : ces deux essais ne peuvent pas être reproduits en atelier, c’est pour cela qu’on les observe sur l’animation.

6. Le schéma au propre

Redessine le circuit complet, réducteurs à l’échappement, distributeur dans la position qui fait sortir la tige. Repasse en rouge les parties sous pression et en bleu celles où la pression est faible, et entoure la chambre où la pression est la plus forte. (/4 pts)

7. Autocontrôle et évaluation

Critère	Barème	Note
Bloc échangé dans le bon sens, joints vérifiés, serrage en croix	/1
Propreté du démontage, composants obturés, poste propre	/1
Sortie en 10 s et rentrée en 20 s obtenues	/1
Respect du tarage réduit et des règles de sécurité	/1
Total travail pratique	/4

Questions et relevés : /12 · Schéma : /4 · Travail pratique : /4 · Note finale : /20

8. Prolongement · co-intervention mathématiques

Hors TP et hors note. Cet exercice se traite en cours de co-intervention avec le professeur de mathématiques : en atelier, tu te contentes de voir la surpression aux manomètres ; ici, on la calcule.

Vérin 50 × 30 : piston de diamètre 50 mm, tige de diamètre 30 mm.

a. Calcule l’aire du piston côté fond, puis l’aire annulaire côté tige (aire du piston moins aire de la tige). Donne les résultats en cm².

b. Calcule le rapport des deux aires. Que représente ce nombre ?

c. La chambre du fond est à 60 bar et le vérin ne soulève aucune charge. En écrivant que les deux forces se compensent, trouve la pression côté tige.

d. Même question avec une charge de 200 kg qui tire vers le bas. Compare, et explique le sens de la différence.

e. Le vérin est donné pour 120 bar. À quel tarage maximal peut-on régler le limiteur de pression ?

• Blouse fermée et chaussures de sécurité.
• Le professeur seul démarre le groupe, après vérification des coupleurs et des manilles de sécurité.
• Tu ne démarres jamais le groupe toi-même, même si le montage te semble fini : seul le professeur le met en route.
• Avant d'appeler le professeur, vérifie que tous les raccords sont bien serrés : sur le vérin, sur le moteur (s'il y en a un sur ton montage) et au bout des flexibles (bague verrouillée d'un quart de tour, câble de retenue accroché). Un raccord mal serré peut se désaccoupler sous pression : coup de fouet et jet d'huile.
• Tarage réduit à 60 bar pour ce TP. À l’échappement, la chambre côté tige monte à environ 1,6 fois la pression de la pompe : à 60 bar de tarage, on atteint déjà 94 bar dans le vérin. Ne jamais remonter le tarage pendant cet essai.
• Jamais de démontage sous pression : groupe arrêté, puis tiroir manœuvré pour supprimer la pression résiduelle.
• Propreté absolue au démontage du bloc : nettoyer le pourtour, obturer les composants déposés.
• Huile répandue : absorbant, chiffons au bac à déchets gras.

Support : banc hydraulique SHCO V2.

• Groupe motopompe, limiteur de pression, distributeur 4/3 à centre ouvert
• Vérin double effet 50 × 30, course 350
• Bloc réducteur de débit unidirectionnel renversé (échappement), et le bloc du TP2 à déposer
• Trois manomètres : ligne P, chambre côté fond, chambre côté tige
• Chronomètre
• Clés Allen, joints toriques de rechange, obturateurs
• Chiffons non pelucheux, dégraissant, bac de récupération