L’air comprimé sur l’huile a été conçu pour produire un mouvement régulier, régulier et ininterrompu de vos tiges ou chariots de vérins pneumatiques. Ceci malgré le fait que l’air comprimé peut être difficile à contrôler lors de l’entraînement d’un actionneur. Cet article fournit toutes les informations sur le vérin hydraulique.
Vérins Pneumatiques
L’utilisation normale implique l’acheminement d’air comprimé dans des conduites d’air, dans des vannes d’air comprimé et enfin dans une bouteille d’air ou un actionneur pour effectuer la tâche dont nous avons besoin. L’action du vérin est entraînée par l’air circulant vers l’actionneur.
Un actionneur pneumatique peut être à tige, sans tige ou rotatif. Il convertit l’énergie de l’air comprimé en mouvement linéaire ou circulaire. Tout dépend du type d’actionneur entraîné par l’air comprimé. L’air passe très rapidement de la haute pression à la basse pression. Certains disent que c’est aussi rapide que le son.
Cette vitesse de déplacement de l’air entraîne un fonctionnement très rapide de vos actionneurs pneumatiques. Le piston dans le corps du cylindre pneumatique réagit presque immédiatement à l’air comprimé. Parce que la tige de piston y est attachée, elle réagit également instantanément. L’outillage en bout de tige de piston réagit également.
L’impact à grande vitesse est souhaitable pour les applications où l’outillage en bout de tige est destiné à insuffler une force contondante, des actions de type perçage ou coupe,
Pour les actionneurs utilisant de l’air, il est nécessaire de ralentir la tige de piston et l’outillage. Ceci afin que l’outillage n’endommage pas l’outillage ou la surface. Vous pouvez utiliser des commandes de débit pour ralentir et contrôler la vitesse de la tige de piston et l’outillage d’un vérin pneumatique.
La vitesse variable ou la douceur de la tige du vérin peut être causée par des conditions changeantes (frottement, chargement latéral, etc.).
La variabilité de l’air comprimé (c’est-à-dire si l’air comprimé peut être comprimé à tout moment et la quantité d’énergie qu’il a stockée dans les réservoirs) empêche une bouteille d’air de fonctionner à une vitesse constante en utilisant uniquement un contrôleur de débit.
Un piston de vérin pneumatique se déplace. Si quelque chose dans le piston ou la tige est entravé, il y aura une légère hésitation dans la course. Cela se produit parce que la pression d’air du cylindre tente de surmonter l’inhibition. En conséquence, la synchronisation de la course de la tige et la vitesse de la tige du vérin changeront constamment, ou pire, de manière incohérente.
Les commandes de débit pneumatiques peuvent aider à réduire le temps de course et les variations de vitesse dans le déplacement de la tige de votre vérin. Étant donné que l’air comprimé est imprévisible, les contrôles de débit ne peuvent pas garantir que votre course et votre synchronisation sont cohérentes course après course, en particulier à des vitesses de déplacement de tige plus lentes. Les commandes de débit ne sont pas en mesure de contrôler la vitesse de déplacement de la tige et, par conséquent, la vitesse d’outillage répétitif.
La Solution Air-huile
Il existe de nombreuses options si vous n’avez pas besoin du fonctionnement fluide et constant d’un actionneur linéaire. Les vérins pneumatiques sont bien adaptés aux systèmes d’automatisation d’usine car ils produisent des mouvements rapides et répétables, ont des taux de cycle élevés et ne génèrent pas beaucoup de chaleur.
L’air est compressible, ce qui peut être un avantage dans de nombreuses applications, mais cela peut également compliquer le contrôle en boucle fermée. L’incorporation d’un circuit hydraulique fermé, qui permet de réguler la vitesse et assure le maintien du système tout pneumatique, est une solution souvent négligée.
Pour l’automatisation des usines, la technologie pneumatique offre de nombreux avantages. Le contrôle à vitesse variable peut être difficile en raison de la compressibilité de l’air à moins que le système de vannes ne soit en boucle fermée. Cependant, les systèmes air-huile peuvent être plus précis que d’autres options et coûtent moins cher.
L’option rentable pour de nombreux régulateurs de vitesse en boucle fermée est l’air sur huile, également connu sous le nom d’hydro-pneumatique, hydra-pneumatique ou hydra-pneumatique, car ils combinent la puissance de l’air comprimé avec l’hydraulique qui contrôle le mouvement. Ce ne sont pas des systèmes conventionnels, mais ils peuvent être utilisés pour des applications à faible puissance et fournir un contrôle de la vitesse en douceur, de la rigidité ou un mouvement synchronisé si nécessaire.
Un actionneur linéaire électrique peut être utilisé pour s’éloigner de l’air comprimé et créer un positionnement précis et un mouvement de tige en douceur. Cette option s’accompagne de coûts importants et nécessite de nouvelles compétences.
Les systèmes entièrement hydrauliques peuvent fournir un mouvement régulier et fluide au mouvement de la tige hydraulique. L’inconvénient de cette solution est le coût. Vous devrez acheter un bloc d’alimentation hydraulique, ainsi que d’autres accessoires.
Le graphique ci-dessous montre un schéma pour une vanne à 5 voies et 2 positions. Chacune des conduites d’orifice à deux cylindres est représentée raccordée à des réservoirs d’huile séparés marqués A et B.
Air au-dessus du réservoir d’huile
L’air sur l’huile utilise de l’air comprimé qui est introduit via une soupape 5/2 dans le réservoir d’air/d’huile. L’air de la vanne est utilisé pour pressuriser l’huile dans chaque réservoir et la conduire dans le cylindre.
L’huile sera mesurée par des contrôles de débit à chaque port. L’huile est incompressible, donc même si la pression sur celle-ci peut changer de force ou de vitesse, elle est toujours mesurée par les contrôles de débit. Cela permet une course régulière et régulière et un outillage à la même vitesse à la fin de chaque cycle.
Fonctionnement Air-huile
Les vérins air-huile, contrairement aux vérins hydrauliques ou pneumatiques, reposent sur le différentiel de surface d’un assemblage de tige de piston pneumatique interne pour augmenter considérablement la pression des huiles piégées au-dessus de la position de travail. Cela augmentera la force de sortie du vérin hydraulique.
L’air s’écoule le long d’une conduite d’air depuis la connexion à la conduite jusqu’au réservoir d’huile sur air lorsque la vanne est déplacée. Tout d’abord, l’air comprimé remplit l’espace en haut du réservoir. Ensuite, à mesure que la pression augmente, l’huile dans ce réservoir est affectée par la pression.
L’huile s’écoule le long de la conduite jusqu’à l’orifice du vérin, où elle provoque la rétraction ou l’extension du chariot ou de la tige du vérin en fonction de l’orifice vers lequel elle s’écoule. Chaque ligne de cylindre a un contrôle de débit qui limite le débit d’huile. Cela amortit le débit et se traduit par une course régulière et régulière de la tige du vérin.
Le flux d’air de l’autre réservoir vers l’autre conduite de vanne est inversé lorsque la vanne est déplacée dans le sens opposé. Chaque fois que la soupape est déplacée, l’huile d’un réservoir poussant le piston vers l’autre extrémité le pousse vers l’autre extrémité. Le piston entraîne ensuite l’huile de l’autre côté de la conduite vers un autre réservoir de stockage air-huile.
Des huiles air-over correctement installées vous donneront la vitesse de course et la consistance dont vous avez besoin pour votre application. La vitesse du cycle du cylindre déterminera la quantité d’huile nécessaire pour évacuer l’air à chaque fois que la soupape se déplace. Pour éliminer l’huile de l’air d’échappement, un reclassificateur (un dispositif qui capture le brouillard d’huile) doit être connecté au(x) port(s) d’échappement de la vanne.
Ils fonctionnent de la même manière que les vérins à double effet et rétractables. La différence est que la deuxième section de la section à commande pneumatique entraîne une tige à travers la section d’huile en la scellant et en augmentant la pression interne. Cette pression accrue appuie contre le piston, ce qui entraîne une poussée de sortie plus élevée.
Les vérins pneumatiques air-huile fonctionnent de la même manière que les autres pneumatiques à double effet. Ils utilisent des vannes pour contrôler leur mouvement. Une vanne à quatre voies permet de contrôler les mouvements d’approche et de rétraction, tandis qu’une autre vanne à quatre voies contrôle l’intensification de la pression d’huile. Ces conceptions combinent les avantages des vérins hydrauliques et pneumatiques, sans aucun inconvénient.
Construction Et Composants Du Système Air-huile
La combinaison de l’hydraulique basse pression avec des réservoirs d’huile pour créer un système air-huile est très courante. Ces réservoirs peuvent contenir suffisamment d’huile pour faire fonctionner un seul cylindre. Une vanne d’air est connectée aux réservoirs d’huile sur huile afin que l’huile puisse être forcée dans le cylindre. Les conduites d’huile sont équipées de vannes d’arrêt et de régulateurs de débit pour assurer un contrôle plus précis du cylindre.
Si vous avez besoin de plus de force, un surpresseur ou un multiplicateur de pression pneumatique peut être ajouté en amont de l’entrée d’air comprimé. Quelle que soit la longueur ou la largeur du réservoir, les réservoirs air-huile n’augmenteront pas l’intensité de l’huile. La pression d’air maximale est fournie.
Un système de cylindres en tandem est une autre construction utilisée pour contrôler la puissance de l’huile et de l’air. Le vérin à simple tige du tandem fonctionne à l’air, tandis que le vérin à double tige est rempli d’huile. Le volume d’huile dans le cylindre à double tige est égal. Cela permet un contrôle précis de la vitesse et un contrôle de l’arrêt.
Composants Air-huile
Les principaux composants sont nécessaires pour l’air-over
Ces composants constitueront un système air-huile.
- Un vérin hydraulique ou pneumatique de votre choix
- Deux réservoirs d’huile à air, dimensionnés selon vos spécifications
- Deux régulateurs de débit hydrauliques
- Une vanne d’air à quatre ou cinq voies à deux positions ou deux vannes à 3 voies à 2 positions qui envoient de l’air à chaque réservoir d’huile/d’air.
- Tous les raccords et conduites nécessaires pour connecter les réservoirs d’huile aux cylindres et les réservoirs d’huile aux réservoirs d’huile
- Huile hydraulique en quantité suffisante
Pour vous assurer que votre cylindre est compatible avec les applications air-huile, consultez le fournisseur. La plupart le peuvent. La plupart des pressions produites dans une combinaison air/huile sont bien dans les limites de sécurité pour la plupart des vérins pneumatiques.
Bien que vous puissiez toujours utiliser un piston hydraulique, s’il fonctionne correctement, il coûtera moins cher qu’un vérin hydraulique comparable.
Chaque réservoir d’huile doit avoir suffisamment d’huile pour remplir toute la course du vérin (une extension ou une rétraction) sans avoir à vider complètement le réservoir.
Considérations Relatives à La Construction Du Circuit Air-huile
L’entraînement d’un système air-huile à grande vitesse peut faire bouillir l’huile dans le réservoir. Cela pourrait entraîner d’importantes bulles d’huile et une diminution du temps de course. Il est préférable d’utiliser le circuit à la vitesse la plus faible possible.
Vous devez faire attention à la taille des conduites d’huile lors de la conception de systèmes air-huile. Les circuits air-huile sont conçus pour fonctionner à 100 psi et moins. Toute chute de pression dans le circuit réduira considérablement la force appliquée au vérin. Le cylindre se déplacera très lentement si les conduites d’huile sont trop petites. La plupart des conduites d’huile du circuit d’huile doivent être dimensionnées pour une vitesse comprise entre 2 et 1,2 m/sec. Si vous souhaitez atteindre une vitesse et une force de déplacement maximales, cette faible vitesse nécessitera de grandes conduites ou vannes.
Chaque orifice de cylindre est connecté au raccord d’un réservoir d’huile lors de la plomberie d’un système air-huile. La vanne d’air se connecte aux réservoirs d’huile/air avec un port par réservoir. Les connexions de la conduite d’air sont faites du port de la vanne au raccord de chaque réservoir. Les réservoirs d’huile doivent être placés à un niveau supérieur aux bouteilles qu’ils alimentent.
Le saignement des chambres à huile peut causer un autre problème avec les circuits air-huile. Cela doit également être pris en compte. Le cylindre deviendra spongieux s’il y a de l’air emprisonné. Cette compressibilité rend difficile le maintien d’un contrôle de vitesse en douceur et d’un arrêt précis à mi-course.
Lors de l’utilisation d’un système air-huile, il est conseillé de monter les réservoirs plus haut que les cylindres qu’ils alimentent. Toutes les lignes reliant les réservoirs et le cylindre doivent être inclinées vers les réservoirs. C’est une bonne idée de laisser tourner les cylindres à pleine vitesse afin d’évacuer l’air. De plus, c’est une bonne idée d’inclure un moyen d’égaliser le niveau du réservoir lors de l’utilisation d’un système à double réservoir.
Il existe de nombreuses conceptions de circuits air-huile. Je vous laisse avec ces conseils :
- Un système air-huile à réservoir unique se rétracte à la vitesse maximale en déplaçant la vanne acheminant le liquide hydraulique à travers l’orifice du clapet anti-retour pour fournir un contrôle de la vitesse pendant l’extension
- Le système air-huile à double réservoir permet de contrôler la vitesse d’extension et de rétraction.
- Les vérins tandem offrent un moyen simple de contrôler la vitesse dans les deux sens, mais nécessitent plus d’espace pour l’actionneur car le tandem est plus grand qu’un vérin à double effet.
- Un cylindre tandem tandem inégalé est plus petit et plus abordable qu’un tandem standard, mais il peut subir une intensification du débit de pression en raison des différents volumes.
- Deux cylindres tandem ou plus sont un moyen pratique d’obtenir le mouvement synchronisé. Pour éviter toute erreur de positionnement, il est important de rétracter ou de déployer complètement les vérins entre les utilisations.
- Les vérins tandem sont de longueur égale et leurs tiges de piston se rejoignent à mi-chemin. Cela permettra une solution simple pour centrer des pièces de différentes tailles.
Remarque – Ne remplissez jamais un réservoir à sa capacité maximale après avoir retiré la bouteille. Pourquoi? Pourquoi?
FAQ (Foire Aux Questions)
Quel est le fonctionnement d’un cylindre air-huile?
Lorsque la vanne d’air d’un cylindre à air comprimé est déplacée, l’air comprimé peut s’écouler d’une ligne aérienne vers le réservoir. Tout d’abord, l’air comprimé remplit l’espace au sommet d’un réservoir sous pression air/huile. Ensuite, à mesure que la pression augmente, l’huile dans le réservoir est affectée par la pression. L’huile s’écoule à travers les conduites pour atteindre l’orifice du vérin et provoque la rétraction ou l’extension du chariot ou de la tige du vérin.
Le flux d’air de l’autre côté de la vanne vers le réservoir d’huile est inversé lorsque la vanne est déplacée dans la direction opposée. Chaque fois que la soupape est déplacée, l’huile d’un réservoir poussant le piston dans le cylindre le pousse vers l’autre extrémité, et le piston ramène ensuite l’huile de ce côté vers l’autre réservoir.
A quoi sert un circuit d’infrastructure air-huile ?
Dans les situations où un système de pression hydraulique ne peut pas être utilisé ou la pression est faible, un circuit air-huile peut convertir la basse pression en haute pression. Vous pouvez contrôler la vitesse et la position de vos cylindres avec des intensificateurs. Ils sont compacts, fiables et économiques.
Un vérin hydraulique peut-il être utilisé avec de l’air ?
C’est possible, mais pas recommandé. Pour diverses raisons, un vérin hydraulique rempli d’air ne fonctionnera pas aussi bien qu’un vérin pneumatique. Les vérins hydrauliques sont des systèmes fermés avec des joints capables de résister à une pression élevée et pratiquement sans fuite. Les joints peuvent subir une friction supplémentaire, ce qui peut entraîner une espérance de vie plus courte.
Vous ne pouvez pas lubrifier correctement les vérins hydrauliques, ce qui les bloquera et endommagera leur étanchéité.
Qu’est-ce que cela signifie d’avoir une circulation d’air dans un réservoir d’huile ?
Pour forcer l’huile hors des réservoirs, des vannes d’air sont connectées au réservoir air-huile pour injecter de l’air comprimé. Les conduites d’huile peuvent être contrôlées en douceur et avec précision par la combinaison de la circulation d’air et des commandes de débit.
Lectures d’huile supplémentaires :
