Bien choisir un moteur hydraulique

Un moteur hydraulique convertit l’énergie hydraulique, sous forme de pression et de débit, en énergie mécanique rotative. Ces moteurs sont avantageux de par leur puissance massique élevée et leur couple de démarrage important.
L’attribut le plus important à considérer lors de la recherche de moteurs hydrauliques est le type de moteur. Les Trois types les plus courants aujourd’hui sont : les moteurs à engrenages, les moteurs à palettes et les moteurs à pistons – avec plusiurs variétés disponibles parmi eux.

Consulter les moteurs hydrauliques

Comment choisir un moteur hydraulique ?
Pour des applications de puissance importante, le moteur lent et le moteur rapide peuvent se trouver en concurrence.
Les facteurs qui doivent être pris en compte pour établir votre choix sont :
- Le type d’application.
- La puissance maximale et moyenne à transmettre.
- Les spectres de vitesses et de couples de l’arbre de sortie.
- Les charges extérieures pouvant être reprises par cet arbre de sortie
- Les possibilités d’implantation, le poids, la durée de vie escomptée.
D’autres critères comptent également : les rendements, le rapport poids/puissance, la maintenance… Aucun d’eux n’est à négliger.
Qu’ils soient lents ou rapides, les moteurs possèdent un rendement volumétrique (fuites internes et externes).

Pour des systèmes de production nécessitant des performances élevées, plusieurs moteurs sont possibles, notamment les moteurs à pistons axiaux ou à axe incliné.
Avec une puissance pouvant atteindre 500 kW, un couple de 160 daN.m et une plage de vitesses possibles de 50 à 300 tr/min, ils offrent de bonnes performances, avec un bon rendement (supérieur à 0,9).
Pour des lignes de production ne nécessitant pas des vitesses élevées mais une bonne robustesse, on utilise le plus souvent des moteurs à pistons axiaux et plateaux doubles. Avec une puissance pouvant atteindre 250 kW, un couple de 1 000 daN.m pour une pression de 250 bars, ils acceptent une grande plage de vitesses tout en donnant un bon rendement (90 %).
Pour les vitesses très basses, les moteurs à pistons radiaux peuvent également être utilisés, notamment en technologie à barillet tournant. Ils possèdent une gamme de vitesses allant de 5 à 500 tr/min. Leur puissance peut atteindre 350 kW et le couple 650 daN.m, pour une pression de 450 bars.
Enfin, pour les applications sur machines agricoles, travaux publics ou encore balayeuses, le moteur hydraulique orbital est idéal. Il nécessite une vitesse peu élevée et se décline en différents types suivant la vitesse de rotation et la capacité de couple maximum.
Pourquoi choisir un moteur hydraulique à pistons axiaux?
Moteur hydraulque à pistons axiaux de la marque Sunfab Hydraulics

Comme leur nom l’indique, les moteurs à pistons axiaux utilisent des pistons alternatifs alignés axialement avec l’arbre de sortie. Lorsque le fluide pénètre dans le moteur, les pistons poussent contre un plateau cyclique excentrique fixé à l’arbre de sortie. La plupart des moteurs à pistons axiaux sont HSLT, cependant, il y a quelques fabricants qui font des versions LSHT.

Le plateau cyclique peut être à angle fixe ou variable. Les moteurs à angle variable peuvent voir leurs déplacements ajustés entre un réglage maximum et un réglage minimum.

Ils sont surtout connus pour leurs performances élevées, leurs pressions élevées, leurs vitesses élevées et leurs rendements mécaniques volumétriques de l’ordre de 97 à 98%. Ils offrent également une réaction rapide et un contrôle précis. Ces moteurs conviennent aux applications qui nécessitent une puissance importante. Ils sont utilisés sur des engins mobiles et de chantier, de treuils, de grues de navires et de toutes sortes d’équipements hydrauliques lourds pour les opérations offshore et onshore.
Avantages des moteurs à pistons axiaux :
- Vitesses élevées.
- Bon rendements.
- Peuvent être à déplacement fixe ou variable.
- Large gamme de vitesses.
- Densité de puissance élevée.
Pourquoi choisir un moteur hydraulique à pistons radiaux ?
Moteur hydraulique à pistons radiaux de la marque Bosch Rexroth Hägglunds

Ils sont classés LSHT. Ces moteurs sont conçus avec des pistons disposés perpendiculairement à l’arbre de sortie. Généralement, les pistons roulent contre une came, qui est mécaniquement reliée à l’arbre de sortie. Les pistons forceront la came à tourner lorsque l’huile hydraulique pénètre dans le moteur.

Ces moteurs sont capables de produire des couples élevés à basse vitesse, jusqu’à un demi-tour par minute.

Les applications comprennent les chenilles d’entraînement des excavatrices à dragline, des grues, des treuils et des équipements de forage au sol.

En général, ces moteurs sont à cylindrée fixe. Cependant, certaines versions permettent un déplacement variable. Ils y parviennent en limitant le nombre de pistons pouvant recevoir de l’huile hydraulique. D’autres versions modifient la géométrie interne de la came contre laquelle les pistons agissent.
Avantages des moteurs à pistons radiaux :
- Couples de sortie plus élevés.
- Vitesse de sortie inférieure
- Vitesse de sortie plus douce à basse vitesse (pas de « cogging »).
- Système sans boite de vitesse (simple).
Pourquoi choisir un moteur hydraulique à palettes ?
Moteur hydraulique à palettes de la marque Veljan Hydrair Limited

Le moteur hydraulique à palettes fait partie des moteurs HSLT (haute vitesse et faible couple).

Sa vitesse minimale est de l’ordre de 300 tr/min (maximum 2 000 tr/min). Sa puissance est assez faible, jusqu’à 40 kW, et la pression peut atteindre 150 bars.
Les applications industrielles possibles sont par exemple le moulage par injection et les machines agricoles.
Ces moteurs sont faciles à mettre en œuvre sur les petites installations pour motoriser des mouvements simples.
Leur mauvais rendement à basse vitesse interdit leur emploi à faible vitesse. Le couple au démarrage de ces moteurs est assez faible, de l’ordre de 70 % du couple nominal.
Les charges extérieures admissibles sont en général assez faibles, mais il est possible de les associer à des réducteurs, ce qui permet de pallier cet inconvénient.
Avantages des moteurs hydrauliques à palettes :
- Faible niveau sonore.
- Moyenne pression.
- Couple élevé à basse vitesse.
- Conception simple.
- Polyvalence.
- Installation verticale possible.
Pourquoi choisir un moteur hydraulique à engrenages ?
Moteur hydraulique à engrenages de la marque CASAPPA

Il existe différents types de moteurs hydrauliques à engrenages :

Moteurs à engrenages internes : les moteurs orbitaux, les gerotor ou geroller, LSHT (basse vitesse et fort couple).
Moteurs à engrenages externes, HSLT (haute vitesse, faible couple).

Le moteur hydraulique à engrenages est un modèle simple, robuste, de coût réduit. Les fuites internes à basse vitesse font que la vitesse de rotation doit être supérieure à 500 tr/min (maximum 3 000 tr/min), la puissance assez faible, jusqu’à 50 kW, la pression de service jusqu’à 100 bars, pas de variation de vitesse sur le moteur.

Les applications possibles pour ce type de moteur sont par exemple les machines agricoles, les bandes transporteuses, les convoyeurs à vis, les ventilateurs ou les applications mobiles.

Le plus gros inconvénient de ces moteurs est qu’ils ont un niveau sonore plus élevé.
Comme les moteurs à palettes, ils sont faciles à mettre en œuvre sur les petites installations pour des mouvements simples.
L’utilisation de réducteurs est recommandée, afin de pallier l’inconvénient des charges extérieures admissibles faibles.
Avantages des moteurs hydrauliques à engrenages :
- Faibles poids et taille.
- Pressions moyennes.
- Faible coût.
- Large gamme de vitesses.
- Large plage de températures.
- Conception simple.
- Large gamme de viscosité.
Faut-il choisir un moteur lent (HSLT) ou un moteur rapide (LSHT) ?
Les moteurs hydrauliques se divisent en deux catégories : les moteurs à haute vitesse à faible couple (HSLT) et les moteurs à basse vitesse à couple élevé (LSHT).
En général, la vitesse d’un moteur LSHT peut varier entre 0,1 et 750 tr/min selon le moteur et le système de commande, tandis que les moteurs HSLT varient entre 1 000 et 5 000 tr/min.
Les moteurs LSHT génèrent de faibles niveaux de bruit et de vibrations, ont un rendement énergétique élevé – de l’ordre de 80 à 90 % – et fonctionnent en douceur à basse vitesse. Tous ces attributs sont idéaux pour les applications d’équipement mobile. La combinaison des caractéristiques du moteur LSHT lui permet d’éliminer virtuellement le besoin de réducteurs dans de nombreuses applications.
- Moteur lent
  On parle de moteur lent lorsque la vitesse de rotation maximum est inférieure à 750 tr/min. De technologie « pistons radiaux », ces moteurs ont un encombrement intéressant de par leur faible épaisseur, avec des fixations et arbres ou brides facilement adaptables. En règle générale, ils peuvent supporter des charges extérieures importantes. Les pressions admissibles peuvent aller jusqu’à 400 bars, ce qui en fait des éléments de transmission de couples très importants. Cette technologie ne permet pas la variation de cylindrée en continu. Par contre, de nombreuses variantes existent avec deux cylindrées commutables qui permettent d’obtenir aisément des fonctions comme deux vitesses, roue libre, synchronisation de deux moteurs, carter tournant, moteurs-roue… Pour certains modèles, ils ont la possibilité d’avoir des freins statiques et même dynamiques.
- Moteur semi-rapide
  Généralement de puissance moyenne, ils sont du type moteurs à engrenages à denture interne et à mouvement hypocycloïdal. Ils présentent un choix important de cylindrées, de distributions. Ces diverses configurations offrent de nombreuses possibilités. Les rendements dépendent largement du choix et de l’application.
  Les avantages les plus significatifs sont l’étendue des gammes proposées et leur prix. Leurs vitesses se situent entre 750 et 1 000 tr/min.
- Moteur rapide
  Ces moteurs, dont certains atteignent près de 10 000 tr/min, proposent des technologies différentes. Ils peuvent se présenter comme des moteurs à engrenages, à palettes, à pistons axiaux parallèles ou à axe brisé.
  Les cylindrées vont de quelques cm3/tr au litre par tour.
  Le niveau de pression dépend de la technologie mais peut atteindre 420 bars pour les versions à pistons.
  Leur caractéristique essentielle est leur puissance massique très élevée, avec des rendements et des durées de vie importants.
Quels sont les avantages d’un moteur hydraulique ?
Le moteur hydraulique présente plusieurs avantages, dont le démarrage en charge. C’est un moteur très fiable et durable, résistant aux chocs et vibrations.
Son encombrement est réduit, et il présente un bon rapport poids/puissance. Le sens de rotation est facilement réversible. Il peut également fonctionner en milieu explosif et inflammable.
Enfin, ce moteur est adapté aux conditions extrêmes, à des températures allant de -30° à 150°, à des environnements avec poussière, humidité, champ magnétique, radiations.
Quelles autres caractéristiques faut-il prendre en compte pour sélectionner un moteur hydraulique?
On s’attardera sur le caractère réversible de ces moteurs. Comme pour de nombreux moteurs, on peut inverser le sens de la transformation énergétique : une puissance mécanique est transformée en puissance hydraulique (on parle alors de pompe). Pour chaque type de moteur hydraulique, il existe une pompe utilisant le même principe technologique, et les moteurs hydrauliques sont souvent réversibles.
La réglementation ATEX est intéressante, voire à préconiser dans les environnements à risques (explosion, environnement inflammable). Elle demande de maîtriser les risques relatifs à l’explosion de ces atmosphères, au même titre que tous les autres risques professionnels.