Constituants pneumatiques

Cours et technologie

Team Melec76400

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Objectifs

Découverte des constituants d'une chaîne pneumatique

Production et traitement de d’énergie pneumatique

Vérin et Distributeur

Caractéristiques et fonctionnement

Introduction

L'air comprimé est une des formes les plus anciennes de l'énergie que l'homme a utilisée.

Les premières traces d'applications exploitant l'air remontent à plus de 2000 ans

Bien connue depuis des siècles, il a fallu attendre le 19ème siècle pour en voir l'étude systématique et

le 20ème pour que la technologie pneumatique fasse son apparition dans toutes les branches de

l'industrie.

L'air comprimé est une énergie offrant de nombreux avantages et permet de résoudre, de manière

simple et rationnelle les problèmes de l'automatisation

L'énergie pneumatique utilise l'air comprimé. Elle permet de réaliser des systèmes automatisés.

Elle met en œuvre des constituants simples et robustes qui peuvent supporter des conditions d'emploi

difficiles (températures élevées, risques d'explosion, humidité, ... ).

L'énergie pneumatique transmet des efforts mécaniques en translation ou pivotement

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Organisation d'une chaîne pneumatique

L'air comprimé, obtenu à partir de l'air ambiant, est transformé en énergie mécanique.

Production de l'énergie pneumatique

Elle est assurée par un compresseur, animé par un moteur électrique. Ce compresseur intégré est

constitué d'un filtre, du système de compression de l'air, d'un refroidisseur assècheur et d'un dernier

filtre.

La pression de sortie est de l'ordre de 10 bars. Un réservoir permet de réguler la consommation

ORGANISATION D'UNE CHAÎNE PNEUMATIQUE

Chaîne de production

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Conditionnement de l'air

Avant d'utiliser l'air, il faut le filtrer, l'assécher, le graisser et réguler sa pression. Ainsi, avant chaque

SAP (Système Automatisé de Production), on place une unité de conditionnement FRL (appelées aussi

« Tête de ligne ») qui adapte l'énergie pneumatique au système

Groupe F.R.L

Le filtre sert à assécher l'air et filtrer les poussières.

Le mano-régulateur sert à régler et réguler la pression de l'air.

Le lubrificateur sert à éviter la corrosion et à améliorer le glissement

Vue d'un groupe de conditionnement F.R.L

Groupe FRL

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A. Les vérins

Ce sont des …………………………………………..qui réalisent des mouvements linéaires à l'endroit même où on

as besoin d'une force.

Ils sont composés d'un ensemble ……………………………………….. qui coulisse dans un tube

Exemple : Presse, Serrage de pièce, manœuvre de porte, etc.

1. Vérin simple effet

Fonctionne dans un seul sens.

Retour à la position initial par un ressort de rappel

1 seul orifice d'alimentation et d'échappement

Constitution des vérins

Image Position vérin simple effet

Animation du fonctionnement d'un vérin simple effet.

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2. Vérin double effet

Fonctionne dans les deux sens.

2 orifices d'alimentation

3. Choix d'un vérin

Critères de choix

Il faut connaître :

L'effort de poussée et de rentrée à exercer : en fonction de la pression disponible, ils permettent

de déterminer le diamètre du vérin.

Longueur de la course (longueurs normalisées: 25, 40, 50, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 320).

Le mode de fixation: sur le corps (bride, patte, équerre, ... ) ; sur la tige (rotule, vis-écrou, ... )

Détermination du diamètre d'un vérin

La force théorique en poussée (course sortante) d'un vérin est calculée par la multiplication de la

surface effective du piston par la pression de service.

La surface effective en poussée est égale à la surface complète de l'alésage du vérin.

L'effort de poussée d'un vérin est plus important lors de la sortie de la tige que lors de la rentrée.

Afin d'éviter les problèmes de broutement et de frottements internes, on applique un coefficient de

sécurité (généralement de 2) au diamètre calculé.

Détermination du diamètre d'un vérin par calcul

Image Positions vérins double effet

Animation du fonctionnement d'un vérin double effet.

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Utilisation d'abaque

Les abaques permettent de déterminer sans calcul, le diamètre d'un vérin.

Exemple

Avec une pression de 7 bars, on souhaite fournir un effort de 170 daN.

D'après l'abaque, il faut choisir un vérin de diamètre 63 (valeur immédiatement supérieure).

Si on applique le coefficient de sécurité de 2, il faut prendre un vérin de diamètre 125.

Abaques de détermination du diamètre d'un vérin

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4. Régleur de vitesse et bloqueur

Régleur de vitesse

Un régleur de vitesse est constitué d'un ……………………………….. et d'un ……………………… de débit

unidirectionnel.

À l'admission, le clapet s'ouvre et laisse passer l'air comprimé au maximum. À l'échappement, le

régleur de débit régule la sortie de l'air et permet le contrôle de la vitesse de la tige.

Bloqueur

Il est placé avant un orifice de vérin, le bloqueur autorise ou interdit le passage de l'air.

Avec un bloqueur à l'admission et un autre à l'échappement, il est possible d'immobiliser la tige.

Symbole et vue d'un régleur de vitesse

Positions de fonctionnement d'un bloqueur de vérin

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B. Les distributeurs

Les distributeurs pneumatiques ont pour fonctions essentiels de

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

Un distributeur classique comprend

3 éléments principaux comme le

montre la figure ci-contre.

Exemple : Exemple de choix d'un distributeur pour un vérin double effet

Un vérin simple effet ne comporte qu'un seul orifice donc le distributeur à utiliser ne comporte qu'un

seul orifice de sortie.

D'où l'utilisation d'un distributeur 4/2 à quatre orifices (pression, sortie, échappement)

Fonction d'un distributeur

Image Éléments d'un distributeur

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Les distributeurs 3/2

Le distributeur 3/2 est utilisé pour les vérins simple effet. Ils n'ont qu'un orifice pour l'alimentation du

vérin puisqu'une seule chambre peut être connectée au distributeur.

Les distributeurs 4/2

Le distributeur 4/2 est utilisé pour les vérins double effet. Ils ont deux orifices pour l'alimentation du

vérin

Les distributeurs 5/2

Ces distributeurs sont utilisés pour les vérins double effet. Ils possèdent un orifice d'échappement par

chambre de vérin.

Les distributeurs 5/3

Ces distributeurs sont utilisés pour les vérins double effet. Comme les distributeurs 5/2,ils possèdent

un orifice d'échappement par chambre de vérin.

La position centrale permet un blocage du vérin.

Principaux types de distributeurs

Un distributeur est caractérisé:

Par son ……………………………………………, c'est-à-dire le nombre de liaison qu'il peut avoir avec son

environnement (pression, sortie(s), échappement).

Par son …………………………………………… qui exprime le nombre de cas d'interconnexion qu'il peut

assurer par rapport à son environnement.

Ces deux caractéristiques donnent le nom du distributeur.

Principaux types de distributeurs

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Pour décoder le fonctionnement, il faut considérer que les liaisons restent fixes et que c'est l'ensemble

du carré de position qui se déplace.

Ce déplacement est obtenu par le PILOTAGE du distributeur.

Dans l'exemple ci-contre, il s'agit d'un

distributeur 3/2

3 orifices dans un carré

2 positions (2 carrés)

1. Pilotage des distributeurs

Il existe 2 types de distributeurs :

Distributeur monostable :

……………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………

…………………

Distributeur bistable : ……………………………………………………………………………………………………

Le pilotage des distributeurs est réalisé par des commandes pneumatique, électrique, manuelle ou

mécanique.

Définit ion : Monostable ou Bistable

Monostable :……………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………

Un système monostable reviendra à sa position initial des que la commande aura disparue.

Bistable :…………………………………………………………………………………………………………………………….……

………………………………………………………………………

Un système bistable est une sorte de mémoire qui reste stable dans chacun de ses deux états

possibles, tant qu'une commande demandant le changement d'état ne se présente pas.

Exemples de types de pilotage les plus courants

Image Exemple de distributeur 3/2

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C. Symboles pneumatiques

Symbolisation (selon la norme DIN ISO 1219)

Exemple de schéma de circuit de commande pneumatique

Symboles "Alimentation et entretien"

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Exemples de symboles pneumatiques

Identification schéma et composant