Un vérin est un appareil qui sert à créer un mouvement mécanique à partir d’un fluide sous pression. Lorsque ce dernier est liquide on dit que le vérin est hydraulique, lorsqu’il est gazeux, le vérin est pneumatique. Le vérin pneumatique est l’actionneur le plus utilisé notamment dans les systèmes de transfert et de conditionnement. Il permet de transformer l’énergie pneumatique en énergie mécanique de mouvement rectiligne ou rotatif. Cependant le choix d’un vérin est très important pour le bon fonctionnement du système.
Un vérin pneumatique est un appareil composé d’un cylindre (ou corps du vérin) délimité par le nez et le fond dans lesquels sont aménagés des orifices d’alimentation en air comprimé. Dans le corps du vérin se déplace un piston sous l’action d’une pression pneumatique. Ce mouvement entraine simultanément le mouvement de la tige. Le cylindre est généralement constitué d’un tube en acier étiré sans soudure. Pour augmenter la longévité, les surfaces de glissement de cylindre sont généralement superfines. Dans certains cas, le cylindre est en laiton ou en alliage d’aluminium permettant de réduire la masse du vérin. La surface de glissement est alors chromée dur.
Outre la connaissance du type de vérin à utiliser, ses caractéristiques sont très importantes dans le choix.
Pour chaque type de vérin, il existe un principe de fonctionnement. Mais de manière générale les vérins fonctionnent de la manière suivante : l’air comprimé pénètre dans une chambre et déplace le piston, ce qui fait sortir la tige (si la pénétration d’air se fait par la chambre arrière) ou bien fait rentrer la tige (si la pénétration d’air se fait par la chambre avant).
On distingue deux types de vérins : les vérins simple effet et double effet.
Les vérins simple effet ne sont alimentés en air comprimé que d’un seul côté. Ils ne peuvent donc fournir un effort que dans un seul sens. Le rappel de la tige du piston est assuré par un ressort incorporé ou par une force extérieure. Le ressort est dimensionné de manière à ramener le plus rapidement possible le piston dans sa position initiale.
Le vérin à simple effet est doté d’un joint de piston, monté sur le côté où s’applique la pression. L’étanchéité est assurée par un matériau flexible (perbunanm) encastré dans le piston métallique. Pendant le mouvement, les bords d’étanchéité glissent à la surface du cylindre.
Le vérin simple effet a les avantages suivants :
Le vérin simple effet a les inconvénients suivants :
Sa construction est similaire à celle du vérin simple effet, à la différence qu’il ne possède pas un ressort de rappel et ses deux orifices servent à la fois pour l’alimentation et pour l’échappement.
Les avantages du vérin double effet sont les suivants :
L’inconvénient du vérin double effet est qu’il est plus couteux.
Outre la connaissance du type de vérin à utiliser, ses caractéristiques sont très importantes dans le choix.
Les caractéristiques d’un vérin sont des paramètres qui entrent dans le dimensionnement du système. Les vérins ont deux caractéristiques principales : le diamètre et la course.
On peut également avoir d’autres informations sur les vérins telles que :
En dehors des vérins classiques simple effet et double effet, on peut citer également : le vérin rotatif, le vérin télescopique, vérin double tige etc.…
Ce vérin transforme le mouvement rectiligne de deux vérin simple effet opposés en un mouvement de rotation avec une transmission par pignon-crémaillère. Il est utilisé pour avoir les mouvements rotatifs alternatifs.
Il peut être utilisé par les mélangeurs, pour agiter les matières, ouverture et fermeture des vannes.
A défaut d’utiliser ce vérin,
on peut utiliser un vérin double effet avec détecteur magnétique. Mais s’il n’est pas possible d’utiliser les capteurs de fin de course, on peut utiliser un vérin double tige. Un côté de la tige permet de remplir la fonction désirée, et la tige opposée peut servir de fin de course.
Ce type de vérin est constitué de plusieurs pistons. Le nombre de pistons correspond au nombre d’expansion (2, 3, 4 expansions etc.…)
Il est utilisé lorsque la course de travail est importante. Car la somme des longueurs de ses tiges lorsqu’elles sortent est supérieure à la longueur du vérin. Ce qui permet de réduire son emplacement.
La méthode de détermination de la référence varie d’un constructeur à l’autre. Pour déterminer la référence du vérin on se base sur le cahier de charge du client. Si on connait par exemple la pression, la course et l’effort à vaincre (effort réel) pour déplacer une charge, on peut déterminer la référence du vérin correspondant en suivant les étapes :
ETAPE1 : CALCUL DE L’EFFORT THEORIQUE
L’effort théorique ou Poussée théorique est l’effort nécessaire au mouvement du piston. Son expression est la suivante :
Effort théorique =Effort réel*100 /taux de charge
ETAPE2 : DETERMINATION DU DIAMETRE
Lorsqu’on calcule l’effort théorique, on peut simplement utiliser cette valeur pour déterminer la valeur du diamètre du vérin, à l’aide d’un tableau donné dans le catalogue du constructeur VESTA. Le cas pratique ci-dessous présente les étapes de détermination de la référence chez VESTA.
CAS PRATIQUE
Spécification du bureau d’étude :
Calcul de l’effort théorique
effort théorique =120/0.75 = 160 daN
Ceci signifie que pour une pression de 6 bars, l’effort développé doit être supérieur ou égale à 1600 N.
Détermination du diamètre du vérin
On connait que le vérin développe une force supérieure ou égale 160 daN en rentée de tige et que la machine fonctionne sur 6 bars de pression, on va s’en servir dans le tableau ci-dessous :
ETAPE3 : DETERMINATION DE LA REFERENCE DU VERIN
Connaissant le diamètre et la course 160 mm, on utilise la fiche des références dont un extrait est présenté dans le tableau ci-dessous (tableau de la figure8) : la référence de ce vérin est NWT 063.0160
Signification des composants de la référence :
vérin pneumatique VESTA de référence NWT 063.0160
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