CHAPITRE 3
LES ACTIONNEURS PNEUMATIQUES
INTRODUCTION :
Un actionneur pneumatique est un dispositif qui transforme l’énergie de l’air comprimé en travail mécanique. Parmi les actionneurs pneumatiques les plus utilisés dans les systèmes automatisés on trouve :
Presse pneumatique
le vérin pneumatique ; le générateur de vide Venturi.
1. LES VERINS :
Ce sont les actionneurs qui réalisent des mouvements généralement linéaires à l'endroit même où on a
besoin d'une force.
Exemples: perceuse, porte autobus, presse (figure ci-dessus), etc.
Modèle fonctionnel d’un vérin
Vérin standard
Energie pneumatique
TRANSFORMER L’ENERGIE
Energie électrique
Vérin
1.1. Constitution et principe de fonctionnement :
Un vérin est constitué d’un cylindre, fermé aux deux extrémités, à l’intérieur duquel se déplace librement un piston muni d’une tige, sous l’effet des forces dues à la pression de l’air comprimé. Pour faire sortir la tige, on applique la pression sur la face arrière du piston et pour la faire rentrer, on applique la pression sur la face avant :
1– orifice de raccordement
2- tube fermé par les flasques
3- piston
4- orifice de raccordement
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Constitution d’un vérin pneumatique
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Chapitre 3 : Les actionneurs pneumatiques
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1.2. Types usuels des vérins:
1.2.1.Vérin simple effet:
Ce vérin produit l’effort dans un seul sens. Il n’est donc alimenté que d’un seul coté. Le retour à la position initiale s’effectue en général par un ressort.
Effort
Air
Symbole
1.2.2 Vérin double effet :
Dans un vérin double effet, la sortie et la rentrée de la tige s’effectue par l’application de la pression, alternativement, de part et d’autre du piston. Les vérins double effet sont utilisés lorsqu’on a besoin d’effort important dans les deux sens.
Efforts
Symbole
Air
Air
Remarque : Dans les vérins on peut trouver d’autres fonctions complémentaires tel que : amortissement de fin de course, capteur de position, dispositifs de détection, etc.
Vérin pneumatique avec capteur de fin de course (ILS)
1.3. Vérins spéciaux
Vérins sans tige
Vérins rotatifs
Vérins compacts
30 Cours de : Capteurs et actionneurs en instrumentation
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1.4. Caractéristiques et performances d’un vérin :
Le fonctionnement d’un vérin dépend des caractéristiques suivantes :
Le diamètre du piston ; La course de la tige ; La pression d’alimentation.
Le choix et le dimensionnement d’un vérin s’effectuent en fonction de l’effort à transmettre.
Exemple:
Un vérin ayant un piston de diamètre D = 8 mm et alimenté par une pression de 6 bar (60000 Pa) fournit un effort sortant: F = (px∏xD²) / 4 soit 3016 N.
D
1.5. Exemple d'utilisation des vérins pneumatiques:
Transfert
Pivotement
Serrage
Éjection
Marquage Assemblage Formage
2. LE GENERATEUR DE VIDE OU VENTURI :
Un générateur de vide ou venturi est un actionneur pneumatique dont le rôle est de transformer
l’énergie pneumatique en surpression en une énergie pneumatique en dépression.
Principe du venturi
Air
comprimé
Ejecteur
Un venturi est composé d’un éjecteur muni d’une conduite d’air plus étroite du l’entrée et d’un côté de orifice, perpendiculaire à la conduite, servant à connecter la ventouse. Le passage de l’air comprimé le conduit provoque une dépression et entraîne avec lui l’air présent dans l’orifice perpendiculaire. Par conséquent, une aspiration se produit au niveau de la ventouse.
dans
Symbole
Ventouse
Aspiration
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Chapitre 3 : Les actionneurs pneumatiques
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E X E R C I C E R E S O L U
Dans un autobus, le vérin utilisé pour ouvrir ou fermer la porte
est un vérin double effet. Sachons que le diamètre: du piston D=40mm ; de la tige d=15mm ;
La pression est égale à : P=6bar
1 - Calculer : a) b)
l'effort théorique Fo pour ouvrir la porte. l'effort théorique Ff pour fermer la porte.
2 - Pour l'ouverture et la fermeture de la porte le chauffeur appuie sur deux boutons poussoirs
Bp1 Bp2. Etablir le schéma de câblage du circuit pneumatique (vérin+distributeur+Bp1+ Bp2).
CORRIGE :
1 - a) Fo= p x п D²/4
b) Ff=p x п (D²-d²)/4
AN Fo = 754 N. AN Ff = 648 N.
2 -Voir le schéma de câblage de la presse (chapitre préactionneurs pneumatiques)
E X E R C I C E S N O N R E S O L U S
EXERCICE N°1 :
L’effort de serrage que doit exercer un vérin de bridage est de 6500N. Si le diamètre d’alésage D est de 125 mm, déterminer la pression théorique nécessaire.
EXERCICE N°2 :
Soit une masse d'une charge de 700 kg à soulever par un vérin V (avec l’accélération de la pesanteur g = 9,81 m/s²). Les pertes par frottements internes sont estimées à 10%, la pression d’alimentation en air est de 600kPa. Si les forces d’inertie et la contre-pression sont négligées, déterminer le diamètre du piston.
EXERCICE N°3 :
Calculer les efforts théoriquement développables, en poussant et en tirant, d’un vérin (D = 100 mm et d = 25 mm) si la pression d’utilisation est de 500 kPa. Refaire la question si les pertes par frottements sont de 12 %.
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