Comment choisir un vérin pneumatique pour votre application ?

Les actionneurs pneumatiques sont essentiels dans les industries modernes car ils fournissent un mouvement linéaire pour différentes opérations telles que le serrage, l'éjection, le maintien, etc. Cependant, tous les actionneurs ne conviennent pas à toutes les applications. Et, avec autant de types disponibles sur le marché, il est devenu encore plus difficile de choisir celui qui convient le mieux aux besoins de votre application.

C'est pourquoi avoir une bonne connaissance des types de vérins pneumatiques courants et savoir quand choisir est crucial pour l'efficacité de votre application. Dans cet article, nous parlerons des facteurs à prendre en compte avant de choisir un vérin pneumatique et discuterons de certaines erreurs à éviter dans le processus de sélection.

Pourquoi est-il important de choisir le bon vérin pneumatique ?

Alors, pourquoi ne pas choisir n'importe quel vérin pneumatique ? Pourquoi un type spécifique est-il nécessaire pour chaque application ? Un vérin pneumatique de taille et de type adaptés peut considérablement améliorer l'efficacité de votre processus et prolonger considérablement la durée de vie de l'actionneur.

Le bon vérin pneumatique fonctionne dans les limites de ses paramètres de conception prévus et maximise les performances et l'efficacité de votre système. Si le vérin n'est pas correctement adapté aux exigences de charge, il ne peut jamais fournir la force nécessaire à l'application, ce qui augmente la consommation d'énergie.

Le choix du bon vérin pneumatique est non seulement crucial pour votre système, mais il est également important pour la fonctionnalité à long terme du vérin. Si le cylindre est correctement adapté aux exigences de charge et de vitesse de votre système, il fonctionne dans les limites de ses paramètres de conception. Cela minimise l’usure des composants internes.

En bref, choisir le bon cylindre prolonge la durée de vie de votre système et du cylindre lui-même et réduit la fréquence d’entretien et de remplacement à long terme.

Quel type de cylindre est le mieux adapté à une application spécifique ?

Cylindres standard – Le choix le plus polyvalent

Les cylindres standard sont le type de cylindre le plus couramment utilisé dans un large éventail d'industries. Ils offrent une excellente combinaison de poussée, de durabilité et de longueur de course. Conçus pour des applications générales telles que la poussée, le levage ou le positionnement, ils sont souvent utilisés dans des équipements automatisés ou des systèmes de transport. Ils offrent une variété d'options de montage, telles que le pied, la bride ou la chape, offrant une grande flexibilité d'installation.

Les vérins standard sont généralement disponibles dans une variété de tailles d'alésage et de course pour s'adapter aux différentes exigences de charge et de vitesse. Par exemple, ils sont largement utilisés dans les lignes d’emballage, les bras robotisés et les machines de production automatisées.

Cylindres compacts – Pour les espaces restreints

Lorsque l’espace est limité, les cylindres compacts sont une solution idéale. Par rapport aux modèles standards, ces vérins offrent une longueur totale plus courte tout en offrant une course complète. Leur conception compacte leur permet d'être installés dans des espaces restreints, tels que des petits boîtiers de machines ou des machines densément emballées.

Malgré leur petite taille, ils conservent des performances fiables dans des opérations telles que le serrage, le pressage ou l'éjection de petites pièces. Ils sont couramment utilisés dans l’assemblage électronique, les systèmes de manipulation des aliments et l’outillage semi-automatisé.

Mini cylindres – Léger et rapide

Les mini-vérins sont conçus pour les applications à faible charge et à grande vitesse. Leur construction légère les rend idéales pour les petits mouvements répétitifs où le temps de cycle est critique. Ils sont particulièrement adaptés aux secteurs tels que l’étiquetage, le positionnement de capteurs et les systèmes de fabrication de bureau.

Les mini-vérins sont généralement faciles à installer et à remplacer, ce qui permet des ajustements agiles dans des environnements de fabrication flexibles.

2 & Vérins à 3 tiges – Stabilité améliorée

Certaines tâches nécessitent non seulement de la force, mais également une résistance à la rotation et aux charges latérales. Les vérins à double et triple tige sont conçus spécifiquement pour ces applications. Leurs tiges parallèles empêchent la rotation du piston pendant l'extension et la rétraction, ce qui les rend idéales pour un guidage linéaire précis.

Ce type de vérin est généralement utilisé dans les équipements nécessitant un mouvement synchronisé, tels que les systèmes d'alignement de pièces, les équipements de prélèvement et de placement ou les outils de coupe. Les fonctions de guidage améliorées aident à réduire l’usure de la charge et des composants connectés.

Sélectionnez en fonction des exigences de l'application

Chaque type de cylindre a une fonction différente. Lors de la sélection d'un modèle, tenez compte des facteurs suivants:

● Espace d'installation disponible

● Longueur de course et vitesse requises

● Stabilité de la charge et direction du mouvement

● Méthode de montage et facilité d'entretien

En adaptant le type de cylindre à l’application, les utilisateurs peuvent améliorer la fiabilité de la machine, prolonger la durée de vie de l’équipement et réduire les coûts d’exploitation.

Facteurs à prendre en compte lors du choix d'un vérin pneumatique

Ne vous attendez pas à ce que tous les vérins pneumatiques fonctionnent de la même manière dans toutes les circonstances ; choisissez celui qui convient le mieux à votre application. Gardez ces facteurs à l’esprit avant de faire votre choix.

Pression de service

La pression de fonctionnement de votre actionneur joue un rôle important dans son efficacité globale. Plus la pression de fonctionnement est élevée, plus la force qu'elle peut exercer sur le piston est élevée, ce qui déplacera alors la tige qui lui est attachée. Le point de départ est de calculer la force requise. Ceci est généralement déterminé à l'aide de la formule suivante:

Force = Pression × Zone du piston

Si la pression de fonctionnement du système est de 6 bars et que l'application nécessite une force de 300 N, le diamètre du cylindre approprié peut être calculé en conséquence. Un surdimensionnement du cylindre peut entraîner une consommation d'énergie inutile, tandis qu'un sous-dimensionnement peut entraîner des problèmes de performances ou un calage.

Choisissez un cylindre qui a la pression nominale adaptée à votre application. Dépasser cette plage de pression peut entraîner des pertes d'énergie inutiles, et le choix d'un actionneur avec une pression nominale inférieure ne répondra pas à vos besoins énergétiques.

Longueur de course

La longueur de course est la distance parcourue par le piston depuis sa position complètement rétractée jusqu'à sa position complètement étendue. La sélection du vérin pneumatique avec la bonne longueur de course est importante pour correspondre à l'application requise. La longueur de course détermine la distance parcourue par la tige de piston à chaque cycle. Il doit correspondre précisément aux exigences de mouvement de l’application. Par exemple, un actionneur utilisé pour pousser des produits sur un convoyeur doit s'étendre juste assez pour terminer ce mouvement.—ni plus ni moins. Une course excessive augmente la consommation d'espace et le coût, tandis qu'une course insuffisante compromet la fonctionnalité.

Vitesse

Le cylindre que vous choisissez doit correspondre à la vitesse de mouvement dont vous avez besoin pour votre application. Un vérin à simple effet offre une vitesse de course beaucoup plus lente qu'un vérin à double effet. Ainsi, si votre application nécessite une vitesse de course plus rapide, optez pour un actionneur à double effet. Ne pas tenir compte de la vitesse de course se traduirait par un actionneur trop lent ou trop rapide. 

Exigences de charge

Tenez compte de la quantité de charge que vous devez déplacer dans une application et faites-la correspondre à la capacité de charge du vérin. Tenez compte de la fiction statique et dynamique, du type de lubrification, dans vos calculs de charge. Oublier d'ajouter de la friction peut conduire à des mesures inexactes et éventuellement à une mauvaise sélection d'un actionneur.

Considérons un scénario d'application:

● Poids de la charge: 150 kg

● Type de mouvement: Poussée horizontale sur un rail de guidage

● Coefficient de frottement: 0,2 (métal sur métal sec)

● Lubrification: Huile légère (réduit légèrement la friction)

● Accélération souhaitée: Négligeable (mouvement à l'état stationnaire)

● Pression de service: 6 bars (600 000 Pascals)

● Facteur de sécurité: 1.3

La force nécessaire pour déplacer cette charge sera:

F = μ × m × g

Où:

μ = coefficient de frottement = 0.2

m = masse = 150 kg

g = accélération gravitationnelle = 9,81 m/s²

F = 0.2 × 150 × 9.81 = 294.3 N

Maintenant, nous pouvons ajouter 5 à 10 % pour les incohérences dans les mouvements. Ainsi, la force ajustée sera ≈ 320 N

Appliquer le facteur de sécurité : 320 N × (facteur de sécurité) 1,3 ≈ 416 N

Maintenant, laissez’s calculer la surface du piston:

Aire = Force (N) / Pression (P)

Surface du piston = 416/600 000 ≈ 0,000693 m² ou 693 mm²

Le diamètre d'alésage sera : A = π × d² / 4 → d = &radique;(4A / π)

d = &radique;(4 × 693 / 3.1416) ≈ 29.7 mm

Donc, pour cette application, vous avez besoin d'un vérin à double effet avec diamètre d'alésage de 32 mm à une pression nominale de 6 bars. Maintenant, supposons que vous ignoriez la friction ici, vous pourriez finir par acheter un cylindre d'alésage de 20 mm , ce qui ne sera pas suffisant dans des scénarios réels 

Conditions de travail

L’état de votre chantier influencera grandement le type de cylindre que vous choisirez. S'il y a des contraintes d'espace, recherchez des vérins compacts, mais gardez à l'esprit qu'ils peuvent avoir une course plus petite et une capacité de charge inférieure. Les vérins pneumatiques sont principalement fabriqués en laiton, en acier, en plastique technique ou en d'autres matériaux. Assurez-vous donc que le matériau que vous choisissez est compatible avec vos conditions de travail.

Options de montage

Les vérins pneumatiques sont disponibles avec différentes options de montage pour répondre à diverses exigences d'application. Certaines des options populaires incluent:

● Vérins sans tige

● Cylindres à corps rond

● Vérins de biellette de direction

Chacun d'entre eux offre des fonctionnalités différentes, alors choisissez celui qui convient en fonction de vos besoins.

Dernier conseil : ne choisissez pas uniquement en fonction de la taille

De nombreux utilisateurs font l’erreur de sélectionner un vérin pneumatique en se basant uniquement sur l’alésage et la course. Cependant, la vitesse de l’application, la fréquence des cycles, la qualité de l’air et les facteurs environnementaux (tels que la poussière ou la température) sont tout aussi importants. Reportez-vous toujours aux courbes de performance des cylindres et aux directives d'application du fabricant.

Erreurs à éviter lors du choix d'un vérin pneumatique

Vous pouvez être un ingénieur expérimenté et néanmoins gâcher le processus de sélection de l'actionneur pour votre application. Voici quelques erreurs courantes à éviter dans le processus de sélection:

● Oublier de prendre en compte les frottements statiques et dynamiques

● Ne pas tenir compte des marges de sécurité

● Mesures de longueur de course inexactes

● Ne pas tenir compte de l'espace disponible

Il est important de ne pas se précipiter dans le processus de sélection. Prenez votre temps, calculez la vitesse, la longueur de course, tenez compte des frottements et des marges de sécurité avant de finaliser votre achat.

Conclusion

La meilleure façon de choisir un vérin pneumatique est de connaître votre application, les contraintes d’espace (le cas échéant) et le budget que vous êtes prêt à dépenser. Le choix peut paraître vaste, mais il est important de garantir la sécurité et la fiabilité de l’équipement que vous choisissez. Évitez les erreurs courantes et gardez à l’esprit les facteurs importants à prendre en compte pour sélectionner le cylindre le plus approprié à votre application.

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FAQ

1. Qu'est-ce qu'une course dans un vérin pneumatique ?
La course d'un vérin pneumatique est la distance parcourue par le piston à l'intérieur du corps du vérin d'une position extrême à l'autre.

C'est ce mouvement qui permet au cylindre d'effectuer un travail mécanique.

2. Quel est l'alésage d'un vérin pneumatique ?
L'alésage est le diamètre intérieur du corps du cylindre. Il est essentiel dans le calcul de la force du cylindre, car il affecte directement le piston’zone s.

3. Quelle force un vérin pneumatique peut-il soulever ?
La force qu'un vérin pneumatique peut soulever est principalement déterminée par le diamètre de son piston, la pression qui lui est appliquée et le type de vérin (simple ou double effet).

Des alésages plus grands et des pressions de travail plus élevées entraînent une force de levage plus importante. Les vérins pneumatiques peuvent soulever des charges importantes, mais leur capacité de force est limitée par les propriétés physiques du vérin et de ses composants.