Analyse Des Circuits Pneumatiquess Et Electropneumatiques 1 (1)

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    27-Nov-2015

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  • Ing. Formateur : Abderrazak SAKHANA Maintenance Mcatronique

    Analyse des circuits pneumatiques et lectropneumatiques Cours

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    SOMMAIRE

    PNEUMATIQUE ... 4

    I. LOIS PRINCIPALES .......... 4

    1. Bases de la pneumatique ...... 7

    2. Loi fondamentale ........ 7

    2.1. Loi de Boyle-Mariotte ...... 7

    2.2. Loi de Charles-Gay-Lussac ...... 8

    2.3. Loi de Pascal ........ 10

    II. PRODUCTION ET DISTRIBUTION DE LAIR .. 12

    1. Production de lair comprim ..... 12

    2. Compresseurs .... 14

    2.1. Compresseur piston ..... 15

    2.2. Compresseur membrane ...... 16

    2.3. Compresseur piston rotatif ....... 16

    2.4. Compresseur vis ....... 17

    3. Rservoir dair ....... 17

    4. Dshydrateur ....... 19

    4.1. Dessiccateur par le froid ....... 19

    4.2. Dshydrateur adsorption ....... 20

    4.3. Dshydrateur absorption ....... 21

    5. Groupe de conditionnement ....... 22

    5.1. Lubrification de lair comprim ....... 23

    5.2. Filtre air ....... 24

    5.3. Rgulateur de pression ....... 26

    III. DISTRIBUTEURS ....... 30

    1. Distributeur 2/2 ....... 33

    2. Distributeur 3/2 bille ....... 33

    3. Distributeur 3/2 tiroir ....... 34

    4. Distributeur 4/2 ....... 35

    5. Distributeur 5/2 ....... 37

    6. Distributeur 4/3 ....... 38

    7. Distributeur 5/3 ....... 38

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    IV. CLAPETS ......... 39

    1. Clapet anti retour .......... 39

    2. Elments de liaison ............ 39

    2.1. Slecteur deux clapet (Fonction logique ET) ...... 39

    2.2. Slecteur de circuit (Fonction logique OU) ........ 40

    2.3. Soupape dchappement rapide .......... 41

    3. Rducteurs de dbit .......... 41

    3.1. Rducteur de dbit dans les deux sens .......... 41

    3.2. Rducteur de dbit unidirectionnel .......... 42

    4. Rducteurs de pression ........... 43

    4.1. Rducteur de pression ............ 43

    4.2. Limiteur de pression ........... 43

    4.3. Soupape de squence ............ 44

    5. Temporisateurs .......... 44

    V. ACTIONNEURS ............ 46

    1. Vrins ........... 46

    1.1. Vrin simple effet ........... 46

    1.2. Vrin double effet ........... 48

    2. Moteurs pneumatiques ......... 55

    2.1 Moteur piston .......... 55

    2.2 Moteur palettes ........... 56

    2.3 Moteur engrenages ........... 57

    3. Moteurs oscillants .......... 57

    3.1. Moteur oscillant crmaillre .......... 57

    3.2. Module oscillant ........... 58

    3.3. Pince de serrage ........... 58

    ELECTROPNEUMATIQUE .. 59

    I. ELEMENTS DINTRODUCTION DES SIGNAUX ELECTRIQUES 59

    1. Bouton poussoir ............ 59

    2. Commutateur poussoir ........... 60

    3. Dtecteur de fin de course .......... 60

    4. Capteur sans contact ........... 61

    4.1. Capteurs de proximit inductifs .......... 62

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    4.2. Capteurs de proximit capacitifs .......... 63

    4.3. Capteurs de proximit optiques .......... 64

    II. ELEMENTS ELECTRIQUES DE TRAITEMENT DES SIGNAUX 66

    1. Relais ............ 66

    2. Convertisseurs lectropneumatiques ........ 67

    MAINTENANCE DUN SYSTEME PNEUMATIQUE .. 69

    I. MAINTENANCE DU LUBRIFICATEUR ..... 69

    II. MAINTENANCE DU FILTRE ........ 69

    III. FIABILITE DES DISTRIBUTEURS ...... 70

    1. Montage des distributeurs ........ 70

    2. Montage des capteurs .......... 70

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    PNEUMATIQUE

    I. LOIS PRINCIPALES

    Depuis bien longtemps dj, on fait appel aux technologies de la pneumatique pour l'excution de

    tches mcaniques. Aujourd'hui, la pneumatique trouve de nouveaux champs d'application grce au

    dveloppement de l'automatisation. Sa mise en uvre dans ce domaine, permet l'excution d'un certain nombre de fonctions parmi lesquelles:

    la dtection d'tats par le biais de capteurs.

    le traitement d'informations au moyen de processeurs.

    la commande d'actionneurs par le biais de practionneurs.

    l'excution d'oprations l'aide d'actionneurs.

    Le pilotage des machines et des installations implique la mise en place d'un rseau logique souvent trs

    complexe, d'tats et de conditions de commutation. C'est l'action conjugue des diffrents capteurs,

    processeurs, practionneurs et actionneurs qui permettent d'assurer le droulement des enchanements

    dans les systmes pneumatiques ou semi pneumatiques.

    Le formidable bond technologique ralis, autant pour ce qui concerne les matriaux que dans les

    mthodes de conception et de production, a permis d'une part d'amliorer la qualit et la varit des

    composants pneumatiques et d'autre part d'largir les champs d'application des techniques

    d'automatisation.

    Les organes d'entranement pneumatiques permettent de raliser des dplacements du type :

    Linaire.

    Oscillant.

    Rotatif.

    Un aperu ci-dessous donne quelques domaines d'application dans lesquels on fait appel la

    pneumatique:

    Pour tout ce qui touche la manutention en gnral : o serrage de matire d'uvre. o transfert de matire d'uvre. o positionnement de matire d'uvre. o orientation de matire d'uvre. o aiguillage du flux de matire d'uvre.

    Mise en uvre dans divers domaines technologiques : o Emballage. o remplissage. o dosage. o verrouillage. o entranement d'axes. o ouverture et fermeture de portes. o transfert de matire d'uvre. o travail sur machines-outils : tournage de pices, perage, fraisage, sciage, finissage,

    formage).

    o dmariage de pices.

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    o empilage de matire duvre. o Impression et emboutissage.

    Pour rappeler on donne les caractristiques et les avantages de la pneumatique:

    Quantit: L'air est disponible pratiquement partout en quantit illimite.

    Transport: L'air peut tre facilement transport par canalisations, mme sur de grandes distances.

    Stockage: L'air comprim peut tre stock dans un rservoir d'o il est prlev au fur et mesure. Le rcipient lui-mme peut en outre tre transport (bouteilles).

    Temprature: L'air comprim est pratiquement insensible aux variations de la temprature, d'o la fiabilit d'utilisation mme en conditions extrmes.

    Scurit: Aucun risque d'incendie, ni d'explosion avec l'air comprim.

    Propret: Des fuites d'air comprim non lubrifi n'ont aucune consquence sur l'environnement.

    Structure des diffrents quipements : La conception des diffrents quipements est simple, donc peu onreuse.

    Vitesse: L'air comprim est un fluide de travail qui s'coule rapidement, ce qui permet d'atteindre des vitesses de piston et des temps de rponse trs levs.

    Surcharge: Les outils et les quipements pneumatiques admettent la charge jusqu' leur arrt complet, donc aucun risque de surcharge.

    Pour dterminer avec prcision les domaines d'utilisation de la pneumatique, il importe de connatre

    aussi ses ventuels inconvnients:

    Prparation: L'air comprim doit subir un traitement pralable de faon viter toute usure immodre des composants pneumatiques par des impurets ou de l'humidit.

    Compressibilit: L'air comprim ne permet pas d'obtenir des vitesses de piston rgulires et constantes.

    Force dveloppe: L'air comprim n'est rentable que jusqu' un certain ordre de puissance. Pour une pression de service normale de 6 7 bar (600 700 kPa) et selon la course et la

    vitesse, la force dveloppe limite se situe entre 20000 et 30000 Newton.

    Echappement: L'chappement de l'air est bruyant, mais ce problme est aujourd'hui en majeure partie rsolu grce la mise en uvre de matriaux bonne isolation phonique et des silencieux.

    Avant d'opter pour le pneumatique comme fluide de commande ou de travail, il convient de procder

    une comparaison avec d'autres sources d'nergie. Une telle dmarche doit prendre en compte

    l'ensemble du systme, depuis les signaux d'entre (capteurs) jusqu'aux practionneurs et actionneurs,

    en passant par la partie commande (processeur).

    Les nergies de travail sont:

    l'lectricit

    l'hydraulique

    la pneumatique

    une combinaison des nergies ci-dessus.

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    Critres de choix et caractristiques du systme dont il faut tenir compte pour la mise en uvre des nergies de travail :

    force

    course

    type de dplacement (linaire, oscillatoire, rotatif) ;

    vitesse

    longvit

    scurit et fiabilit

    cots nergtiques

    facilit de conduite

    capacit mmoire.

    Les nergies de commande sont:

    la mcanique

    l'lectricit

    l'lectronique

    la pneumatique

    la dpression

    l'hydraulique.

    Critres de choix et caractristiques du systme dont il faut tenir compte pour la mise en uvre des nergies de commande :

    fiabilit des composants

    sensibilit l'environnement

    maintenabilit et facilit de rparation

    temps de rponse des composants

    vitesse du signal

    encombrement

    longvit

    possibilits de modification du systme

    besoins en formation.

    La pneumatique se dcompose en plusieurs groupes de produits:

    actionneurs

    capteurs et organes d'entre

    processeurs

    accessoires

    automatismes complets.

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    1. BASES DE LA PNEUMATIQUE

    L'air est un mlange gazeux compos des lments suivants:

    Azote: environ 78 vol. %

    Oxygne: env. 21 vol. %

    On y trouve en outre des traces de gaz carbonique, d'argon, d'hydrogne, de non, d'hlium, de krypton

    et de xnon.

    Afin d'aider la comprhension des diffrentes lois, on indiquera ci-dessous les grandeurs physiques

    selon le "Systme international" dont l'abrviation est SI.

    2. LOIS FONDAMENTALES

    Il est caractristique de voir quel point l'air manque de cohsion, cest--dire de force entre les molcules dans les conditions d'exploitation habituellement rencontres en pneumatique. Comme tous

    les gaz, l'air n'a pas de forme dtermine.

    Il change de forme la moindre sollicitation et occupe tout l'espace dont il peut disposer. Enfin, l'air

    est compressible.

    2.1. Loi de Boyle - Mariotte

    Cette proprit est mise en vidence par la loi de Boyle - Mariotte: A une temprature constante, le

    volume d'un gaz est inversement proportionnel sa pression absolue ou, en d'autres termes, le produit

    du volume par la pression absolue est constant pour une quantit de gaz dtermine (fig. 1-2).

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    p1 .V1 = p2 .V2 = p3 .V3 = Constant

    Exemple :

    A la pression atmosphrique, l'air peut tre compress au 1/7 de son volume. Quelle sera la pression, si

    la temprature reste constante?

    Solution :

    p1 .V1 = p2 .V2

    p2 = (p1 / V2).V1

    On sait que : V1 / V1 = 1/7 et p1 = pamb = 1 bar = 100 kPa

    Donc : p2 = 1 . 7 = 7 bar = 700 kPa (absolu)

    Il en rsulte: pe = pabs - pamb = (7 - 1) bar = 6 bar = 600 kPa

    Le taux de compression d'un compresseur fournissant une pression de 6 bars (600 kPa) est de 7 : 1.

    2.2. Loi de Charles Gay-Lussac

    La dilatation des corps est l'un des effets de la chaleur, consquence immdiate de l'lvation de la

    temprature. L'observation montre en effet que le plus souvent, lorsqu'on chauffe un gaz, son volume

    augmente; on dit qu'il se dilate, et ce phnomne est appel dilatation. La dilatation s'explique par

    l'amplitude de l'agitation molculaire: plus la temprature s'lve, plus les molcules s'agitent et

    s'loignent, l'agitation molculaire tant la base de la thorie de la chaleur. La contraction, par

    contre, est due l'abaissement de la temprature, qui entrane une diminution du mouvement

    molculaire.

    Cette proprit est mise en vidence par la loi de Charles Gay-Lussac: Le coefficient de dilatation cubique d'un gaz est l'accroissement du volume que subit l'unit de volume de ce gaz pour une

    lvation de temprature de un degr.

    On peut dterminer la valeur du coefficient de dilatation cubique d'un gaz l'aide de l'quation

    suivante :

    Dans laquelle :

    K : reprsente le coefficient de dilatation cubique d'un corps

    V2 : est le volume du corps la temprature T2 ;

    V1 : est le volume du mme corps la temprature T1.

    On appelle la dilatation par unit de volume pour une lvation de temprature de 1C sous pression

    constante, le coefficient de dilatation (alpha) ou le coefficient d'expansion volumique . Le coefficient est le mme pour tous les gaz : il vaut 1/273.

    Il existe aussi un coefficient (bta) pour l'augmentation de la pression volume constant. Ce coefficient de pression a la mme valeur que celui d'expansion volumique, soit 1/273.

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    Puisque le volume d'un gaz 0C, maintenu pression constante, varie de 1/273 pour chaque variation

    de 1C, si l'on refroidit fortement le gaz, le volume devrait diminuer au point de devenir nul lorsqu'on

    atteindra la temprature de 273C. La temprature de 273C est vraiment la limite la plus basse qu'il soit possible d'imaginer, de laquelle on ne se rapproche que trs difficilement. La temprature de

    273C est appele zro absolu. Si la temprature T d'un gaz est donne en degrs Celsius, la temprature absolue T de ce corps est dtermine en ajoutant 273.

    T = T (C) + 273

    Il est d'usage de remplacer le T par K et d'exprimer la temprature absolue en degrs kelvins :

    K = T+ 273.

    Il est ncessaire de convertir la temprature en degrs kelvins lorsquon a rsoudre un problme o l'inconnue est la pression ou le volume. La relation entre la pression et la temprature d'un gaz

    maintenu volume constant s'exprime comme suit:

    De mme, la relation entre le volume et la temprature d'un...

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