LES ACTIONNEURS PNEUMATIQUES

Introduction :

Un vérin pneumatique est un actionneur qui permet de transformer l'énergie de l'air comprimé en un travail mécanique. Un vérin pneumatique est soumis à des pressions d'air comprimé qui permettent d'obtenir des mouvements dans un sens puis dans l'autre. Les mouvements obtenus peuvent être linéaires ou rotatifs.

modèles fonctionnels

Caractéristiques MOE :	p = pression en Pascal (Pa)
Caractéristiques MOS :	Course en mm F = poussée (effort) en Newton (N)

les vérins pneumatiques à simple effet :

    Ce sont des vérins qui effectuent un travail dans un seul sens. Ils permettent soit de pousser soit de tirer une charge, exclusivement. Seules les positions extrêmes sont utilisées avec ce type de vérin. Un vérin pneumatique à simple effet n'a qu'une seule entrée d’air sous pression et ne développe un effort que dans une seule direction. La course de retour à vide est réalisée par la détente d'un ressort de rappel incorporé dans le corps du vérin.

Schématisations :

les vérins pneumatiques à double effet :

    Contrairement à la version à simple effet, ce type de vérin développe une force disponible à l'aller comme au retour pour produire un travail.

Schématisation:

Choix d'un vérin

Critères de choix :

      Un certain nombre de critères doivent être pris en compte pour déterminer le vérin à utiliser.

Il faut d'abord connaître l'effort de déplacement de la charge et son sens pour définir les deux caractéristiques dimensionnelles du vérin, son diamètre et sa course. Il sera ensuite nécessaire de déterminer la vitesse de la tige afin de déterminer l'énergie cinétique et l'amortissement de l'ensemble mobile (Piston + tige + charge).

Calculs des efforts de poussée et de rentrée du vérin :

        On choisit d'utiliser un vérin P avec un piston de diamètre D = 10 cm et une tige de diamètre d = 2.5 cm sous une pression "p" de 6 bars. (1 bar = 10N/cm²)

 1er cas - Calculs d'efforts d'un vérin poussant une charge : (R = D/2).

 2ème cas - Calculs d'efforts d'un vérin double effet tirant une charge : (r = d/2)

 Notion de rendement ou taux de charge :

    Pour pouvoir réaliser l'étanchéité et le guidage d'un vérin, il est nécessaire d'utiliser des joints et des bagues de guidage. Ces éléments, s'ils remplissent correctement leur fonction, vont générer des frottements. Ces frottements vont nuire au bon fonctionnement du vérin. Pour en tenir compte dans la détermination des efforts exercés par un vérin, il est nécessaire de prendre en considération le taux de charge du vérin.

    Le calcul des efforts exercés par le vérin en tenant compte du taux de charge (h) :

Efforts exercés = h x pression x section du vérin

Contre-pression dans un vérin :

    Lorsqu'un piston se déplace, il subit deux pressions qui génèrent deux efforts opposés. Un que l'on a calculé précédemment et l'autre qui est dû à la pression qui s'exerce de l'autre côté du piston. Cette pression va dépendre de la vitesse d'évacuation de l'air vers l'échappement. On parle alors de contre-pression. Cette contre-pression peut être soit pour contrôler la vitesse de déplacement du vérin, soit pour contrôler la position d'un vérin à l'aide d'un capteur.

Les amortissements:

    Les masses déplacées par les vérins pneumatiques à double effet et l'importance des vitesses atteintes engendrent des efforts d'inertie élevés. Il est nécessaire de réduire ces efforts en fin de course afin d'éviter les chocs des pistons sur les corps des vérins.

Deux types d'amortisseur peuvent être incorporés directement dans le vérin, I'un élastique et l'autre pneumatique.

Amortisseur pneumatique réglable

    Lors du déplacement de la tige l'air peut passer soit par l'orifice N°1, soit par l'orifice N°2. Par contre lorsque la tige obstrue le passage N°2, l'air doit obligatoirement passer par l'orifice N°1. Dans cet orifice on place une vis qui va permettre de régler le débit et ainsi de contrôler l'amortissement du vérin.

Amortisseur élastique :

    Dans ce cas, c'est un joint "trilobé" qui va encaisser les chocs sur les fonds de vérins, permettant ainsi l'amortissement des chocs.