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Mécanique des fluides
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Cours / Mécanique des fluides / BAC PRO
Les circuits de commande L'air comprimé est l'une des principales sources d'énergie industrielle. Il possède de nombreux avantages, offre une grande souplesse d'application et se transporte aisément. Une installation d'air comprimé comprend :
Le but d'une installation d'air comprimé est de fournir de l'air, à la pression convenable et en quantité suffisante, pour assurer un fonctionnement correct des appareils qu'elle alimente. Dans cette étude, vous apprendrez à élaborer des schémas de circuits pneumatiques et à procéder à leur montage.
Lorsqu'un gouvernement ou une municipalité décide de faire construire de nouvelles routes, les techniciens du génie civil en font d'abord le tracé en les représentant par des traits symboliques tout en y incorporant les ponts, les passages à niveau, les viaducs et les autres éléments de construction identifiés par leur symbole particulier. De même, les concepteurs d'automatisme pneumatique représentent les circuits pneumatiques sous forme de schémas illustrant tous les conduits et composants représentés par leur symbole distinctif. Dans cette étude, vous apprendrez les principales règles qui régissent les circuits de commande en pneumatique par l'intermédiaire de plusieurs applications de base. Commande directe On dit qu'un circuit est à commande directe lorsqu'un distributeur de commande alimente directement un actionneur. La figure 3.1 présente le schéma de commande directe, d'un vérin à simple effet. Notez sur le schéma, le symbole utilisé (deux cercles concentriques et le triangle) pour indiquer la pression d'alimentation. Figure 3.1 Commande directe d'un vérin à simple effet.
Pour commander un vérin à simple effet, on se sert d'un distributeur 3/2. Cependant, la plupart des distributeurs de commande 3/2 ont un débit d'air assez restreint, de sorte qu'un tel montage s'avère inefficace pour fournir l'air d'alimentation à un vérin de volume considérable. La commande directe peut seulement satisfaire avec efficacité les besoins en air comprimé d'un très petit vérin. Pour commander un vérin à double effet, on peut se servir de deux distributeurs 3/2 à commande manuelle, ou plus simplement, d'un seul distributeur 4/2. Les deux possibilités sont présentées à la figure 3.2. Figure 3.2 Commande directe d'un vérin à double effet.
Dans le premier cas, le montage avec deux distributeurs 3/2 crée un risque de chevauchement, car il est possible d'actionner les deux boutons-poussoirs simultanément. Dans le second montage, l'usage du distributeur 4/2 diminue l'encombrement et élimine les risques de chevauchement. On peut aussi se servir d'un distributeur 5/2 à commande manuelle et obtenir un rendement similaire. Pour les mêmes raisons que celles énoncées dans le cas des vérins à simple effet, la commande directe d'un vérin à double effet est à proscrire si l'on considère le volume d'air du vérin trop grand. Cet inconvénient de la commande directe s'applique aussi aux autres sortes d'actionneurs. Un moteur pneumatique, par exemple, consomme en général plus d'air comprimé qu'un vérin, car la rotation du moteur exige un débit d'air continu. La commande directe devient donc encore moins appropriée pour les moteurs pneumatiques. Traçage des schémas de circuits (E04-057) Il faut faire preuve de vigilance lors du traçage des schémas de circuits et respecter les règles suivantes prescrites par la norme "Guide pour l'exécution des schémas de circuits". Règle générale
Tracé des schémas
Figure 3.3 Organe actionné dans un seul sens.
Appareils et circuits pneumatiques Les appareils sont de préférence disposés de gauche à droite et de haut en bas, dans l'ordre des opérations ou de réalisation d'une fonction :
La partie alimentation sera représentée séparément sur le même plan ou sur un plan différent. Règle relatives aux appareils
Si l'on examine la figure 3.2b, on remarque que le vérin occupe la "position tige rentrée" au départ. L'air circule de 1 vers 2 pour arriver du côté de la tige du vérin. L'actionnement du distributeur conduira l'air d'alimentation côté fond du vérin et la tige sortira. La figure 3.4 vous présente deux possibilités de schéma. Les conduites représentées en ligne directe permettent une lecture plus facile et rapide. Pour l'élaboration il faut tenir compte de la symbolisation du distributeur en respectant le repérage des orifices de sortie 4 et 2 pour l'alimentation du vérin à double effet. Pour cet exemple les conditions du tracé sont les suivantes :
Figure 3.4 Traçage d'un schéma à l'état initial.
Avantages de la commande indirecte Dans les systèmes pneumatiques industriels, les pré-actionneurs sont généralement situés près des actionneurs qu'ils alimentent. Une autre technique consiste à regrouper les pré-actionneurs sous le pupitre de commande où se trouvent les dispositifs à commande manuelle. La commande indirecte permet donc de placer à des endroits différents les distributeurs de puissance et ceux de commande. La commande indirecte permet aussi d'adapter la source d'alimentation aux besoins précis d'un équipement. Voici quelques possibilités :
La figure 3.8 résume ces différentes possibilités. Figure 3.8 Réglage de la pression de l'air d'un équipement industriel.
Commande indirecte La commande indirecte permet, entre autres, de résoudre le problème de consommation d'air des actionneurs en faisant usage d'un distributeur de puissance. C'est la raison pour laquelle on appelle les distributeurs de puissance pré-actionneurs. Vérin à simple effet Dans un circuit de commande indirecte, le distributeur de commande envoie un signal de commande au pré-actionneur. Le pré-actionneur, généralement conçu selon le principe de construction à tiroir, se charge alors de fournir toute la quantité d'air nécessaire au fonctionnement efficace de l'actionneur. La figure 3.5 montre la commande indirecte d'un vérin à simple effet. Figure 3.5 Commande indirecte d'un vérin à simple effet.
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