Guide Pneumatique

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  • 8/8/2019 Guide Pneumatique

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    Guide pneumatique

    Introduction:Les systmes automatiss qui mettent en uvre des actionneurs pneumatiques sont nombreuxdans les secteurs industriels automatiss. Lobjet de cette srie est de dcrire les principauxypes de vrins pneumatiques et les lments de lignes pneumatiques que lon peut rencontrerrquemment sur un systme automatis.

    Dfnition:Un vrin pneumatique est un actionneur qui permet de transformer lnergie de lair comprimen un travail mcanique. Un vrin pneumatique est soumis des pressions dair comprim quipermettent dobtenir des mouvements dans un sens puis dans lautre. Les mouvements obtenuspeuvent tre linaires ou rotatifs

    Les vrins sont constitus dun cylindre, ferm aux deux extrmits, lintrieur duquel coulisseun ensemble tige piston.On distingue donc deux chambres:

    la chambre arrire est la partie du cylindre ne contenant pas la tige du vrin. la chambre avant est la partie du cylindre contenant la tige du vrin.

    Nous distinguerons 2 familles de vrins :

    Les vrins simple effet:

    Les vrins double effet:

    Nous verrons les formules et les congurations de base connatre pour dimensionner un vrinpneumatique:

    Dtermination & calculs de dimensionnement:

    Et enn nous rappelerons des bases de pneumatique:

    Symbolique pneumatique gnrale & accessoires de ligne:

    Le pilotage des vrins:

    Lamortissement & le blocage:

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    Les vrins pneumatiques simple effet

    Ce sont des vrins qui effectuent un travail dans un seul sens. Ils permettent soit de pousser soit de tirerune charge, exclusivement. Seules les positions extrmes sont utilises avec ce type de vrin.Un vrin pneumatique simple effet na quune seule entre dair sous pression et ne dveloppe un effortque dans une seule direction.La course de retour vide est ralise par la dtente dun ressort de rappel incorpor dans le corps duvrin.

    Le vrin simple effet ne peut tre aliment que dans une seule chambre, cest gnralement la chambrearrire.

    Lorsque lon cesse dalimenter en pression cette chambre, le retour seffectue sous laction dun ressortsitu dans la chambre oppose.

    Celui-ci ne possde donc quune seule position stable.La chambre contenant le ressort est ouverte lair libre an de ne pas contrarier le dplacement du

    piston.

    Alimentation:Lalimentation dun vrin simple effet est obtenue laide dun distributeur 3/2.

    Exemple dutilisation dun vrin simple effet:Emballage de pices arrivant sur un tapis roulant :

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    Vrin simple effet command par un distributeur 3/2

    Lutilisateur enfonce le bouton poussoir (gris) du distributeur (corps : orange). il permet ainsi air comprimbleu) arrivant par P dalimenter le vrin, le piston et sa tige (rouge) se dplacent alors et

    actionnent un mcanismequelconque.Lorsque lutisateur relche le bouton poussoir celui-ci revient dans sa position de repos et permet lair de sortir par lorice dchappement E.Le vrin, grce son ressort, revient alors dans sa position de repos (tige rentre).Lair comprimagit dun seul cot du piston : on dit alors que le vrin est SIMPLE EFFET.l existe dans le distributeur 3 orices. Le distributeur permet soit lalimentation du vrin, soitchappement de lair :l possde 2 positions.

    Cest un distributeur 3/2.

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    Les vrins pneumatiques double effet (V.D.E.)

    Le vrin double effet a deux alimentations possibles: soit par la chambre arrire, soit par lachambre avant.

    Lors de lalimentation en pression de la chambre arrire le piston se dplace vers lavant, celui-cipousse lair de la chambre avant.Lors de lalimentation en pression de la chambre avant le piston se dplace vers larrire, celui-cipousse lair de la chambre arrire.Lair de la chambre lchappement doit pouvoir tre vacu an de ne pas sopposer audplacement du piston.Dans un vrin double effet les chambres se trouvent donc alternativement mises la pression et lchappement.

    Alimentation:Lalimentation dun vrin double effet est obtenue laide dun distributeur 4/2, 5/2 ou 5/3

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    Exemple dutilisation dun vrin double effet:

    Porte manoeuvre par un vrin pneumatique:

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    Vrin double effet command par un distributeur 5/2

    Lutilisateur en actionnant le bouton poussoir-tirette (gris) du distributeur (corps : orange) permet lair comprim

    bleu)arrivant par P dalimenter le vrin soit par la chambre gauche soit par la chambre droite,

    autre chambre est mise lchappement (air bleu ciel), le piston et sa tige (rouge)se dplacent alors et actionnent unmcanisme quelconque.Lair comprim agit des deux cots du piston : on dit que le vrin est DOUBLE EFFET.

    l existe dans le distributeur 5 orices, il possde 2 positions : cest un distributeur 5/2.

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    Dtermination et calculs de dimensionnement

    Effort thorique disponible sur la tige, sa sortie:

    F = P x S

    Avec F leffort (daN) P la pression (bar)et S la surface du piston (Cm).Rappel: 1 bar = 1 daN/cm

    Effort pratique utilisable :

    Avec cette formule de calcul, les frottements dus aux joints du piston et aux joints de tige sont

    ngligs.Ainsi, an dvaluer leffort rel obtenu, nous utilisons un coefcient appel Taux de charge t.

    1er cas: Leffort est obtenu lors dun dplacement (effort dynamique):

    Le taux de charge utilis dans cette conguration est de 0,6.

    2me Cas: Leffort est obtenu sans dplacement (effort statique):

    Le taux de charge utilis dans cette conguration est de 0,8.

    Voyons maintenant des applications de ces calcul dans 2 cas o lon dsire connatre leffort fournipar un vrin:

    Application n1 :Vrin de dplacement:Course 200 mm

    Pression 6 barDiamtre du piston 32 mm (D)Diamtre de la tige 10 mm (d)

    Effort fourni lors de la sortie de tige:

    Effort fourni lors de la rentre de tige:

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    Application n2 :Vrin de serrage:Course 100 mmPression 6 barDiamtre du piston 50 mm (D)Diamtre de la tige 20 mm (d)

    Effort fourni lors du serrage:

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    SYMBOLIQUE & ACCESSOIRES DE LIGNE

    Les accessoires de lignes ont pour objet de rgler un dbit, purger rapidement une capacit,rduire les bruits dchappement et de connecter les appareils entre eux.

    Les clapets anti-retour :ls assurent le passage de lair dans un sens et bloquent le dbit dans lautre sens. Une bille peut

    se dplacer dans une cavit. Lorsque lair se dplace dans le sens contraire au sens de passage,a bille obstrue le passage et empche lair de schapper. Cet lment peut tre utilis pour

    maintenir un circuit sous pression en cas de coupure dalimentation.

    Les rgulateurs dchappement :Les rgulateurs dchappement ont pour rle de rgler la vitesse des vrins. Ils simplantent surchacun des orices d chappement des distributeurs. Ils sont composs dun orice de passagedair

    qui peut tre obstru par une vis de rglage pour rguler lchappement.

    Les rducteurs de dbit unidirectionnel (RDU):Ces composants sont destins rgler le dbit dair, les RDU sont unidirectionnels. Ils doiventassurer le freinage du dbit dair dans un sens (sens N1) et le plein passage dans lautre sens

    sens N2). Le clapet anti-retour obstrue le passage dans le sens N1 et loblige passer par

    trangleur.

    Les silencieux :Les silencieux sont chargs dattnuer les bruits d chappement de lair comprim. Ils peuvent

    tre constitus soit de chicanes, soit de ltre de mousse.

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    Les purges rapides :Ces accessoires sont utiliss soit pour acclrer une vitesse de vrin, soit pour jecter des picespar un jet violent dair comprim. Lorsque la capacit est sous pression, un clapet anti-retourobstrue le passage de lair comprim vers lextrieur. Lorsquil y a coupure dalimentation, laircontenu dans la capacit repousse la bille de la purge et permet lair de la capacit ainsi librde sortir violemment et rapidement.

    Ensemble de conditionnement dair :Lors du passage de lair du compresseur son lieu dutilisation, lair senrichit en eau due la condensation de leau dans la cuve du compresseur, et en poussire, rouille des tuyauxdes canalisations. Il est donc ncessaire de le ltrer pour retirer ces lments nuisibles aubon fonctionnement des composants, de le lubrier pour faciliter le dplacement des organesmobiles des composants pneumatiques et den contrler la pression. On utilisera cet effet unesuccession de composants, un ltre, un dtendeur de pression et un graisseur goutte.

    Elments du systme de conditionnement dair :Dsignation: Sectionneur

    Schmatisation :

    Fonction: Couper lalimentation en air comprim et le mettre lchappement.Dsignation: Filtre

    Schmatisation :

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    Fonction : Filtrer (poussire) et dshumidi-fer lair (vapeur deau).Dsignation : Mano rgulateurSchmatisation :

    Fonction : Rgler la pression dalimentation de linstallation.Dsignation : LubricateurSchmatisation :

    Fonction : Lubrifer linstallation (brouillard dhuile).Dsignation : Dmarreur progressif

    Schmatisation :

    Fonction : Mettre en pression progressive-ment linstallation dans de bonnes conditions descurit.

    Cas dassociation les plus courants.Sectionneur dentre, ltre, mano-rgulateur et lubricateur. (cas le plus courant)

    Filtre, mano-rgulateur, lubricateur, sectionneur et dmarreur progressif. (cas dinstallationsmportantes avec de gros actionneurs)

    Lair ltr et dtendu est ncessaire dans le cas dune PC pneumatique, soufettes etpulvrisateurs.

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    LE PILOTAGE

    Le pilotage pneumatique :Lorsque la conguration et le taux de complexit de linstallation automatise entranent le choix dune solutiontout pneumatique, les distributeurs sont commande pneumatique, car leur pilotage est assur par des signaux depression mis par la partie commande pneumatique.

    Le pilotage lectrique:Lorsque le traitement de linformation est ralis en version lectrique ou lectronique il est ncessaire que lesdistributeurs soient quips dune ou de deux lectrovannes de pilotage dont le rle est de transformer le signal lectriqueprovenant de la PC en un signal pneumatique de pilotage du distributeur.

    Les diffrents types de pilotes :

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    Lamortissement et le bloquage

    LamortissementLorsquun piston se dplace, il subit deux pressions qui gnrent deux efforts opposs. Un queon a calcul

    prcdemment et lautre qui est d la pression qui sexerce de lautre ct du piston.Cettepression va dpendrede la vitesse dvacuation de lair vers lchappement.On parle alors de contre-pression.Cette contre-pression peut tre soit pour contrler la vitesse de dplacement du vrin, soit pourcontrler la positiondun vrin laide dun capteur.

    Les masses dplaces par les vrins pneumatiques double effet et limportance des vitessesatteintes engendrentdes efforts dinertie levs. Il est ncessaire de rduire ces efforts en n de course an dviteres chocs des pistons sures corps des vrins.

    Deux types damortisseur peuvent tre incorpors directement dans le vrin, Iun lastique etautre pneumatique:

    a. Amortisseur pneumatique rglable:

    Lors du dplacement de la tige lair peut passer soit par lorice N1, soit par lorice N2. Parcontre lorsque la tigeobstrue le passage N2, lair doit obligatoirement passer par lorice N1. Dans cet orice onplace une vis qui vapermettre de rgler le dbit et ainsi de contrler lamortissement du vrin.

    b. Amortisseur lastique :

    Dans ce cas, cest un joint trilob qui va encaisser les chocs sur les fonds de vrins, permettantainsi lamortissement des chocs.

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    Bloqueurs:

    Les bloqueurs sont des distributeurs 2/2 qui sutilisent, en gnral pour bloquer un vrin dans uneposition intermdiaire. Dans ce cas on sutilisera deux bloqueurs pour bloquer le vrin en position