Comment sélectionner un vérin pneumatique

Les vérins pneumatiques sont essentiels pour de nombreux systèmes industriels, fournissant un mouvement linéaire et une force pour diverses applications. Choisir le bon vérin pneumatique pour une application spécifique est essentiel pour garantir des performances optimales et une fiabilité. Cet article discute des facteurs clés à considérer lors de la sélection d'un vérin pneumatique.

Erreurs courantes à éviter lors de la sélection d'un vérin pneumatique

Tableau 1 : Erreurs courantes lors de la sélection d'un vérin pneumatique et comment les éviter

Description	Comment éviter	Conséquences
Ne pas prendre en compte des facteurs tels que la masse de la charge, la longueur de course et l'environnement de fonctionnement	Évaluer soigneusement tous les détails de l'application avant la sélection	Mauvaise performance, défaillance prématurée ou incapacité à accomplir la tâche
Choisir un vérin avec une force de sortie insuffisante	S'assurer que la force de sortie du vérin est au moins deux fois la charge requise	Le vérin peut caler ou se déplacer trop lentement, entraînant des inefficacités de processus
Ne pas calculer la vitesse d'actionnement requise	Déterminer la vitesse nécessaire et vérifier les spécifications du vérin	Temps de cycle lents, productivité réduite ou incapacité à répondre aux exigences du processus
Ne pas tenir compte de l'alimentation en air et de la consommation	Calculer la consommation d'air et assurer un approvisionnement adéquat	Chutes de pression du système, fonctionnement incohérent ou défaillance complète lors de la demande de pointe
Sélectionner des vérins trop grands ou trop petits pour l'application	Adapter la taille du vérin aux exigences de l'application et aux contraintes d'espace	Énergie gaspillée, coûts accrus ou interférence physique avec d'autres équipements
Choisir des vérins avec des configurations de montage incompatibles	Considérer comment le vérin sera attaché à l'équipement adjacent	Installation difficile, désalignement ou incapacité à sécuriser correctement le vérin
Ne pas tenir compte des exigences de température, de corrosion ou de propreté	Sélectionner des matériaux et des joints appropriés pour l'environnement de fonctionnement qui peuvent tolérer la température de fonctionnement sans défaillance	Usure accélérée, contamination ou défaillance prématurée dans des conditions difficiles
Ne pas considérer l'impact en fin de course	Évaluer si un amortissement est nécessaire pour prévenir les dommages mécaniques	Fonctionnement bruyant, vibrations excessives ou dommages aux capuchons d'extrémité du vérin et à l'équipement adjacent
Choisir des vérins non réparables pour des applications lourdes	Sélectionner des vérins réparables pour les applications nécessitant un entretien fréquent	Coûts à long terme plus élevés, temps d'arrêt accru pour les remplacements ou durée de vie réduite de l'équipement
Ne pas considérer les besoins de détection de position	Choisir des vérins magnétiques si un retour de position est requis	Manque de contrôle de précision, incapacité à automatiser les processus ou problèmes de sécurité dans les applications critiques

Comment choisir un vérin pneumatique

Choisir un vérin pneumatique nécessite de définir clairement les spécifications de performance du système, telles que la capacité de charge, la longueur de course, la vitesse de fonctionnement et la pression et température de fonctionnement maximales. Les facteurs les plus cruciaux à considérer lors du processus de sélection sont discutés ci-dessous.

1. Facteur de forme et normes ISO
2. Type de vérin pneumatique
3. Force et taille de l'alésage
4. Longueur de course
5. Amortissement
6. Options de montage
7. Vitesse

Lisez notre article de vue d'ensemble des vérins pneumatiques pour plus d'informations sur la construction, le fonctionnement et les types de vérins pneumatiques. Notre glossaire de la pneumatique fournit une référence pour les termes liés aux systèmes pneumatiques.

1. Facteur de forme et normes ISO

Le facteur de forme d'un vérin pneumatique se réfère à sa taille physique, sa forme et ses dimensions. Il inclut des facteurs tels que :

• Type de vérin
• Taille de l'alésage
• Longueur de course
• Style de montage
• Forme générale

Le facteur de forme d'un vérin pneumatique détermine si le vérin peut s'adapter à l'espace disponible dans l'application et s'il peut déplacer la charge efficacement. Si le vérin est trop petit ou trop grand, il peut ne pas fournir la force ou la vitesse nécessaire pour déplacer la charge ou peut ne pas s'adapter à l'espace disponible respectivement. Obtenir un vérin pneumatique qui adhère à une norme permet qu'il soit facilement interchangeable entre les marques si nécessaire. Ces normes définissent les dimensions, la performance et les exigences de test des vérins pneumatiques. Les vérins courants incluent les corps ronds, compacts et guidés.

• Vérins pneumatiques ISO 15552 (32 - 320 mm) : Ces vérins pneumatiques suivent la norme ISO 15552 pour les vérins profilés avec des diamètres de 32 - 320 mm. Les options incluent des vérins à simple et double effet, avec diverses configurations pour le diamètre de la tige, la longueur de course, la force, la pression, le piston magnétique et l'amortissement réglable.
• Vérins pneumatiques ronds (32 - 63 mm) : Les vérins à corps rond ont une forme cylindrique et sont l'un des vérins pneumatiques les plus courants. Ils sont disponibles en différentes tailles d'alésage et longueurs de course et peuvent fournir une force et une vitesse élevées. Ces vérins conviennent à diverses applications et sont disponibles dans différentes configurations pour le diamètre de la tige, la longueur de course, la force et la pression.
• Vérins pneumatiques compacts ISO 21287 (20-100 mm) : Les vérins pneumatiques compacts ISO 21287 ont des diamètres allant de 20 à 100 mm. Ils sont plus petits que les vérins à corps rond et idéaux pour les applications où l'espace est limité. Ils ont une longueur de course plus courte et une taille d'alésage plus petite que les vérins à corps rond. Les vérins compacts peuvent être à simple ou double effet et sont couramment utilisés dans les applications d'automatisation et de robotique.
• Vérins pneumatiques sans tige : Les vérins sans tige fournissent un mouvement linéaire avec la charge se déplaçant le long du piston. Cela offre l'avantage principal d'avoir la même longueur de course dans un espace significativement réduit. Les vérins sans tige sont couramment utilisés dans la manutention de matériaux, le chargement, le levage, la découpe de bandes et d'autres applications.
• Vérins pneumatiques mini ISO 6432 (8 - 25 mm) : Les vérins pneumatiques suivant la norme ISO 6432 pour les vérins ronds (mini vérins) ont des diamètres dans la plage de 8 - 25 mm.
• Vérins guidés : Les vérins guidés ont des mécanismes de guidage supplémentaires qui aident à prévenir la flexion ou la torsion de la tige du piston pendant le fonctionnement. Ils conviennent aux applications avec un risque que la tige du piston soit soumise à des forces latérales. Les vérins guidés peuvent être à corps rond ou compact et sont couramment utilisés dans les opérations de prise et de placement et la manutention de matériaux.

2. Type de vérin pneumatique

Il existe plusieurs types de vérins pneumatiques, chacun avec ses propres avantages et inconvénients. Les trois types les plus courants sont les vérins à simple effet, à double effet et sans tige.

• Les vérins à simple effet utilisent de l'air comprimé pour étendre ou rétracter la tige du piston et un ressort ou une autre force externe pour ramener la tige du piston à sa position d'origine.
• Les vérins à double effet utilisent de l'air comprimé pour étendre et rétracter la tige du piston.

Lisez notre article sur les vérins pneumatiques à simple effet vs double effet pour plus d'informations sur les caractéristiques de chaque type.

3. Force et taille de l'alésage

Un vérin pneumatique doit produire suffisamment de force pour déplacer la charge. Utilisez la formule F = m × a pour calculer la force requise pour déplacer un objet de masse 'm' avec une accélération de 'a.' Il est crucial d'effectuer ce calcul pour les courses vers l'intérieur et vers l'extérieur et de choisir un vérin pneumatique avec une force nominale légèrement supérieure à la force calculée.

Choisir la bonne taille d'alésage est crucial pour s'assurer que le vérin peut fournir suffisamment de force pour l'application. Sélectionner un vérin surdimensionné peut entraîner des coûts accrus en raison de sa taille plus grande, tandis qu'un vérin sous-dimensionné peut être incapable de déplacer la charge prévue. Une règle générale est de choisir une taille d'alésage de 1,5 à 2 fois le diamètre de la charge déplacée. Lisez notre article sur le calculateur de force des vérins pneumatiques pour plus d'informations sur les calculs de force dans les vérins pneumatiques à simple et double effet.

4. Longueur de course

Longueur de course est la distance que le piston parcourt linéairement lorsqu'il est actionné par de l'air comprimé. Pour soulever une charge à 1 mètre de hauteur, la longueur de course du vérin doit être d'au moins 1 mètre afin qu'il puisse déplacer la charge du point de départ à la fin. Estimer correctement la longueur de course est crucial, car le vérin peut devenir coûteux à mesure que la longueur de course augmente. Un vérin avec une longueur de course trop courte ne pourra pas déplacer la charge à la position souhaitée. D'autre part, une longueur de course trop longue peut dépasser la position cible, et une charge lourde placée à l'extrémité d'un piston entièrement étendu peut causer du stress et de la flexion du piston.

5. Amortissement

L'amortissement ralentit le mouvement du vérin à la fin de la course pour prévenir les dommages. Il existe plusieurs types d'amortissement, comme les amortisseurs, l'amortissement mécanique et l'amortissement réglable, entre autres.

• Amortisseurs : Les amortisseurs sont des dispositifs externes qui absorbent l'énergie cinétique et réduisent les forces d'impact. Ils conviennent aux applications avec des charges lourdes et des forces d'impact élevées, mais nécessitent un espace supplémentaire et des provisions de montage.
• Amortissement mécanique : L'amortissement mécanique est un élastomère intégré dans le vérin et fournit un amortissement constant. C'est une option simple et fiable, adaptée aux applications avec des forces d'impact modérées et un espace limité.
• Amortissement réglable : L'amortissement réglable permet un contrôle précis de la décélération et des forces d'impact. Il offre personnalisation et flexibilité, mais peut être plus complexe que l'amortissement mécanique ou les amortisseurs.

Lisez notre article sur l'amortissement des vérins pneumatiques pour une analyse plus approfondie de chaque type d'amortissement.

6. Options de montage

Le style de montage du vérin pneumatique dépend des exigences spécifiques de l'application, telles que l'espace disponible et la direction de la charge. Les vérins pneumatiques peuvent être montés de différentes manières, comme les montages à chape, à tourillon, à bride et à pied.

• Montages à chape : Un montage à chape se fixe à la chape du vérin (un support en forme de U à l'extrémité du vérin) à la machine ou au système. Les montages à chape conviennent aux applications où la charge est en tension ou en compression, et le vérin doit se déplacer en ligne droite.
• Montages à tourillon : Les montages à tourillon utilisent un support de tourillon pour fixer le vérin à la machine ou au système. Les montages à tourillon conviennent aux applications où la charge est décentrée ou le vérin doit pivoter.
• Montages à bride : Les montages à bride utilisent un support de bride pour fixer le vérin à la machine ou au système. Les montages à bride sont couramment utilisés dans les applications où le vérin doit être fixé.
• Montage à pied : Un montage à pied se fixe au bas du vérin à l'aide de boulons ou de vis et sécurise le vérin à une surface plane sur la machine ou le système. Les montages à pied sont généralement utilisés lorsque la charge est verticale et que le vérin doit être placé sans aucun mouvement latéral.

7. Vitesse

La vitesse d'un vérin pneumatique est sa longueur de course divisée par le temps qu'il faut pour déplacer la charge à la position finale. Considérez les exigences de l'application lors de la sélection de la vitesse ; par exemple, une vitesse plus lente pour les tâches d'assemblage et une vitesse plus élevée pour les processus d'emballage. La vitesse du vérin pneumatique peut être contrôlée en ajustant la pression d'alimentation en air, en installant une vanne de contrôle de débit et en utilisant des commandes électroniques ou un régulateur de pression. Lisez notre article sur le temps de réponse et la vitesse des vérins pneumatiques pour plus de détails sur la vitesse des vérins pneumatiques et les divers facteurs qui les contrôlent.

Exemple

Considérez une application dans laquelle un vérin pneumatique est utilisé pour soulever une charge pesant 1000 kg et devant être soulevée à une hauteur de 2 mètres en 2 secondes. Le vérin sera monté verticalement, et la charge sera attachée à la tige du piston. Le vérin est actionné à l'aide d'air comprimé à une pression de 7 bars.

Choisir un vérin pneumatique approprié

1. Type de vérin et norme ISO : Un vérin à simple effet est approprié pour cette application car il ne doit s'étendre que dans une direction pour soulever la charge. Un vérin à double effet peut également être utilisé, mais il serait plus complexe et coûteux. Pour assurer la compatibilité et l'interchangeabilité, il est recommandé de choisir un vérin conforme aux normes ISO 6431 ou ISO 15552.
2. Longueur de course : La longueur de course requise est la distance que la charge doit être soulevée, soit 2 mètres.
3. Force :

Force = ma

L'accélération est la dérivée de la vitesse de course complète (v/t) ou ((L/t)/t)

a = 0,5 m/s²

Force = 1000 ✕ 0,5 = 500 N

Le vérin doit être capable de produire un minimum de 500 N pour déplacer la charge.

4. Options de montage : Étant donné que le vérin sera monté verticalement, une option de montage appropriée serait une chape ou un tourillon.
5. Amortissement : Choisissez n'importe quel amortisseur, car l'application implique une charge significative et un mouvement relativement rapide.
6. Vitesse :

Vitesse = Longueur de course / Temps de levage = 2/2 = 1 m/s.

Le vérin doit être capable de soulever la charge à une vitesse minimale de 1 m/s.

Sur la base des calculs ci-dessus, un vérin pneumatique approprié pour cette application serait un vérin standard ISO 6431 ou ISO 15552 à simple effet avec une force minimale nominale de 500 N, une longueur de course minimale de 2 m et une vitesse nominale de 1 m/s. Le vérin peut être monté à l'aide d'une chape ou d'un tourillon.

FAQ

Quels facteurs dois-je considérer lors du choix d'un vérin pneumatique ?

Considérez la taille de l'alésage du vérin, la longueur de course, la pression de fonctionnement et le style de montage. De plus, le type d'application et les exigences de charge doivent également être pris en compte.

Comment déterminer la taille de l'alésage d'un vérin pneumatique pour mon application ?

Sélectionnez la taille de l'alésage du vérin pneumatique en fonction de la force requise pour déplacer la charge, de la pression d'air disponible et de la vitesse de fonctionnement requise.

Quels facteurs influencent les tailles des actionneurs linéaires pour différentes applications ?

Les tailles des actionneurs linéaires sont influencées par des facteurs tels que la capacité de charge, la longueur de course, les exigences de vitesse et les conditions environnementales spécifiques de l'application.

Comment dimensionner les actionneurs linéaires ?

Pour dimensionner un actionneur linéaire, déterminez les exigences de charge, la longueur de course, la vitesse, la source d'alimentation et le type d'actionneur, puis consultez les spécifications du fabricant pour vous assurer qu'il répond aux besoins de l'application.