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12 Pneumatique 2796 T12 1 Chapitre 12 PNEUMATIQUE 1 PHYSIQUE DE L’AIR......

12 Pneumatique 2796 T12 1 Chapitre 12 PNEUMATIQUE 1 PHYSIQUE DE L’AIR......................................................................................................................2 2 PRODUCTION ET DISTRIBUTION .............................................................................................2 3 TRAITEMENT DE L’AIR ...............................................................................................................3 4 LES ACTIONNEURS .......................................................................................................................5 5 LES DISTRIBUTEURS ....................................................................................................................8 6 LA DETECTION.............................................................................................................................14 7 LA PARTIE COMMANDE............................................................................................................18 8 EXEMPLE DE SCHEMA AVEC REPERAGE ...........................................................................23 TRAVAIL PERSONNEL……………………………………………………………………………….24 ANNEXES.................................................................................................................................................29 AUTOCORRECTION…………………………………………………………………………………. 32 12 Pneumatique 2796 T12 2 1 Physique de l’air 1.1 Composition • 78 % d’azote • 21 % d’oxygène • 1 % d’hydrogène, de gaz carbonique, et de gaz rares 1.2 Caractéristiques L’air qui nous entoure a une certaine pression qui varie par rapport au niveau de la mer . P abs = Patm + P rel 1.3 Unité de pression Le BAR ( 1 bar=1 daN/cm2 =105 pascal = 14,5 psi) 1.4 Lois 1.4.1 Loi de Boyle-Mariotte A température constante le produit du volume par la pression absolue d’une certaine masse de gaz parfait est constant: P1.V1=P2.V2=P3.V3=k 1.4.2 Loi de Gay-Lussac A pression constante le volume occupé par une certaine masse de gaz parfait varie proportionnellement à la température absolue : V2/V1=T2/T1 2 Production et distribution 2.1 Les compresseurs 2.1.1 Les compresseurs volumétriques La compression est obtenue par réduction de l’espace contenant l’air aspiré à la pression atmosphérique 2.1.2 Les compresseurs dynamiques La compression est obtenue par la transformation de la vitesse de l’air aspiré en pression Pression en bar P abs Patm P rel Niveau de la pression d’utilisation Niveau de référence de la pression atmosphérique ( variable ) Vide absolu 12 Pneumatique 2796 T12 3 2.2 Le réseau de distribution 3 Traitement de l’air La qualité du réseau de l’air comprimé a une importance considérable sur les performances, la longévité et la fiabilité des installations pneumatiques. Trois fonctions de base sont nécessaire pour assurer le bon traitement de l’air : • La filtration (élimination des impuretés et de l’eau condensée • La régulation de la pression d’air • La lubrification de l’air, indispensable au bon fonctionnement de certain constituants pneumatiques • Des fonctions auxiliaires s’ajoutent de façon modulaire pour constituer ainsi des ensembles complets de traitement de l’air Compresseur et refroidisseur Pressostat Réservoir Circuit de distribution Vanne d’isolement Soupape de sécurité Canalisation distribution principale Purgeur automatique Unité de traitement d’air sur chaque départ Piquage sur la partie supérieure de la canalisation pou élinminer l’eau de condesation D’après Norgren D’après Norgren 12 Pneumatique 2796 T12 4 FRL (Filtre régulateur Lubrificateur ) Symbole complet Symbole simplifié Nota : filtre à purge automatique 3.1 Filtration Symbole : L’air du réseau est débarrassé des poussières et des particules liquides (eau, huile ) sont éliminées par centrifugation. 3.2 Régulateurs Symbole : Ils assurent le maintien d’une pression stable indépendamment des variations de pression primaire. Le réglage de la pression secondaire visualisé par le manomètre s’effectue par rotation d’un barillet qui agit sur un ressort. Ce ressort contrôle l’ouverture d’un clapet permettant ainsi le passage de l’air lorsque la pression aval diminue en dessous du seuil préréglé. La pression est affiché sur le manomètre. 3.3 Lubrification Symbole : Pour lubrifier les organes récepteurs dans l’installation, l’air est chargé d’un brouillard d’huile. Lubrificateur Filtre Régulateur Sectionneur Manomètre D’après Norgren 12 Pneumatique 2796 T12 5 3.4 Fonctions auxiliaires 3.4.1 Vannes de sectionnement 3/2 Ces modules isolent la pression d’alimentation et purgent la pression d’utilisation à la coupure du signal de pilotage. Ce signal provenant de l’automatisme peut être électrique ou pneumatique. Lors de la demande d'un arrêt de sécurité ou de mise hors énergie de la machine, ce sectionneur 3/2 monostable permet la purge des vérins. Un sectionneur disposé en tête du bloc purge l'ensemble des distributeurs situé en aval. 3.4.2 Démarreur progressif 3/3 Pour éviter les chocs à la remise sous pression, il peut s'avérer nécessaire d'associer en amont du sectionneur un démarreur progressif. Le démarreur remet progressivement en pression l'installation, assurant ainsi un redémarrage en douceur, puis le retour au fonctionnement normal. Cet appareil se compose de deux modules : • une vanne de sectionnement monostable (isolation et purge) • un démarreur progressif (mise en pression progressive) 4 Les actionneurs Un vérin pneumatique est un actionneur dans lequel l’air comprimé est transformé en travail mécanique. 4.1 Les vérins avec tige Ce sont les actionneurs les plus répandus sur les machines de production. Un vérin est déterminé par sa course (longueur du déplacement à assurer) , son diamètre et de la pression de l’air (effort à fournir) 4.1.1 Le vérin simple effet La pression n’est distribuée que d’un seul coté du piston, le rappel s’effectuant sous l’action d’un ressort ou du poids de la charge mise en mouvement. 4.1.2 Le vérin double effet La pression est distribuée alternativement de chaque côté du piston pour assurer son déplacement dans un sens puis dans l’autre. • Vérin double effet non amorti D’après Norgren D’après Norgren 12 Pneumatique 2796 T12 6 • Vérin double effet amorti • Vérin double effet amortissement réglable 4.2 Les vérins sans tige Vérins double effets utilisant la technologie du tube fendu avec amortissement pneumatique réglable et une détection magnétique intégrée. Ils sont utilisés pour des déplacements importants dans un encombrement réduit de moitié par rapport au vérin à tige. 4.3 Les vérins rotatifs • Vérin à simple palette (rotation de 0 à 280°) • Vérin à double palette (couple double mais angle limité de 0 à 100°) 4.4 Choix d’un vérin Il est effectué en fonction de l’effort à fournir 4.4.1 Poussée théorique • En poussant : Fth = pm x Am - Fth : poussée théorique en daN - Pm : pression en bar - Am : Surface du piston en cm2 Pm Pr Ar Am D d D’après Norgren D’après Norgren D’après Norgren D’après Norgren 12 Pneumatique 2796 T12 7 • En tirant : Fth = pr x Ar - Fth : poussée théorique en daN - Pm : pression en bar - Ar : Surface utile du piston en cm2 • Pendant la course : Fdynam = Fth x t t : Taux de charge (0,5 à 0,8) En raison des frottements internes et des contrepressions • En fin de course t = 1 • Calcul de D • et choix sur un tableau constructeur (par exemple Norgren) 4.5 Ventouse et générateur de vide Avec le développement de l’automatisation de reprise et d’assemblage, saisir une pièce devient un problème courant. La préhension par le vide est souvent utilisée. Il existe une gamme de ventouses de préhension pour des efforts de 0,05 à 16 daN et une gamme de générateur de vide utilisables à partir d’une source d’air comprimé fonctionnant par effet venturi. 4Fth D = 10 Π Π Π Π t Pm D’après Norgren 12 Pneumatique 2796 T12 8 L’ensemble ventouse et générateur de vide constitue un actionneur pneumatique simple et efficace. Symbole : 5 Les distributeurs Comme le contacteur associé à un moteur électrique, le distributeur est le pré-actionneur associé à un vérin pneumatique. 5.1 Fonction Il permet d’assurer ou non le passage de l’air sous pression vers une chambre de vérin 5.2 Constitution A partir d’une information directe (manuelle ou mécanique) ou indirecte (électrique ou pneumatique) un tiroir cylindrique translate dans un corps 5.3 Différents types 5.3.1 Pour vérin simple effet On utilise un distributeur 3/2 à trois orifices (pression, sortie, échappement) et à deux positions Position repos Lorsque la pression d’air P+ alimente le générateur de dide, le jet d’air turbulent entraine l’air ambiant (effet Venturi) et le vide ainsi créé permet la saisie de la pièce par la ventouse (P-). 3 4 5 6 7 8 2 1 9 1 : bobine 2 : piston 3 : tirroir 4 : corps 5 : ressort de rappel 6 : orifices de sorties 7 : indicateur de pression 8 : commande manuelle 5 : connections électriques 1 2 3 10 12 12 D’après Norgren D’après Norgren D’après Norgren 1 2 3 10 12 Pneumatique 2796 T12 9 Position travail 5.3.2 Pour un vérin double effet Il existe deux possibilités • Distributeur 4/2 à quatre orifices (pression, sortie 1, sortie 2, échappement) et à deux positions Position repos Position travail 1 2 3 10 12 1 2 3 4 1 2 3 4 D’après Norgren D’après Norgren D’après Norgren 1 2 4 3 12 10 1 2 3 1 2 4 3 12 Pneumatique 2796 T12 10 • Distributeur 5/2 à cinq orifices (pression, sortie 1, sortie 2, échappement1, échappement 2) et à deux positions Position repos Position travail • Dans les cas particuliers où il est nécessaire d’immobiliser ou de mettre hors énergie le vérin double effet, on utilise un distributeur 5/3 cinq orifice et à trois positions 14 1 4 2 3 5 14 12 12 1 4 2 3 5 14 D’après Norgren D’après Norgren 1 5 3 12 4 2 12 14 1 5 3 4 2 12 Pneumatique 2796 T12 11 Type 1 à centre fermé - position intermédiaire - position tige vérin sortie - position tige vérin rentrée Type uploads/Industriel/ chapitre-12-pneumetique-pdf.pdf