Modèle mathématique. - Cours construction mécanique

C.F.
L.P. Saint Exupéry
Les actionneurs
Dossier référence
Fiche 1
Cours Construction
Vérin – Moteur fluide et électriques
1. Constitution d’une chaîne cinématique à commande motorisée.
Comment décrire la chaîne de transmission de puissance d’une automobile ?
RECEPTEUR
ADAPTATEUR
MOTEUR
Élément de sortie qui oppose
une certaine puissance dite
résistante à vaincre pour assurer
le fonctionnement du
mécanisme.
Il permet d’ajuster si nécessaire
les caractéristiques du moteur
aux exigences du récepteur . Il
agit sur  ou ω ( ou  ou ).
C’est l’actionneur qui fournit la
puissance motrice capable
d’entraîner la chaîne
cinématique.

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Fiche 2
Cours Construction
Vérin – Moteur fluide et électriques
2. Analyse fonctionnelle
Actionneur linéaire : Fonction de service :
Transformer une énergie électrique, pneumatique ou hydraulique en une énergie
mécanique, caractérisée par un mouvement de translation  (en N) et  (en m.s-1)
ou
Actionneur rotatif : Fonction de service :
Transformer une énergie électrique, pneumatique ou hydraulique ou organique en une énergie
mécanique, caractérisée par un mouvement de rotation (en N.m) et ω(en rad.s-1)
3. Le fonctionnement
Pendant le fonctionnement, l’actionneur s’adapte
instantanément à la charge qu’il doit entraîner dans la
limite de ses capacités. On constate alors qu’ils existe
quatre type de fonctionnement possibles que l’on nomme
les quatre quadrants, illustré ci-contre :
Les quadrants Q1 et Q3 correspondent à un
fonctionnement de l’actionneur en moteur.
Les quadrants Q2 et Q4 correspondent à un
fonctionnement de l’actionneur en génératrice : la charge,
dans ce cas, fournit de l’énergie que l’on devra dissiper.
4. Caractéristiques des actionneurs linéaires fluides
Les vérins pneumatiques sont les plus répandus car c’est une
énergie qui se produit facilement et que l’on retrouve dans tous les
ateliers. La pression fournie n’excède jamais les 10 bars, les efforts
fournis sont compris entre 0,2 et 5000daN pour des diamètres de 2,5 à
320mm, le tout avec des courses pouvant atteindre 3m.
Les vérins hydrauliques sont moins courant car plus
contraignants de mise en œuvre. Ils restent très utilisés car ils peuvent
fournir des efforts 40 à 70 fois plus importants que le pneumatique. (
pressions supportées jusqu’à 700 bars). Pour ces deux types de vérins, la vitesse de sortie de tige
est uniquement fonction du débit du fluide.
Vérin simple effet
Le vérin simple effet présente un seul orifice : le vérin
simple effet ne reçoit le fluide que dans un sens. Le
retour à la position d’origine s’effectue sous l’effet
d’un ressort.
Fluide

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Fiche 3
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Vérin – Moteur fluide et électriques
Vérin double effet
Le vérin double effet présente deux orifice : le vérin doit
recevoir une pression alternativement sur une face, ou
sur l’autre face, pour faire entrer ou sortie la tige.
Vérin double effet avec amortissement en fin de
course
Afin d’éviter les chocs destructeurs en fin de course,
on trouve très souvent des amortisseurs intégrés aux
vérins fluides qui diminuent la vitesse de la tige avant
le choc.
Commuter la puissance : les distributeurs
Les distributeurs ont pour fonction de distribuer
le fluide dans les canalisations qui aboutissent aux
chambres des vérins. Ils jouent le même rôle que les
contacteurs pour l’alimentation des moteurs électriques, on
les appelle pré-actionneurs.
1) Bobine
2) piston
3) tiroir ou coulisseau
4) corps du distributeur
5) ressort de rappel
6) orifices vers le vérin
7) indicateur de pression
8) commande manuelle
9) connecteurs électriques
Schématisation :
Différents types de distributeurs :
Distributeur à 2 voies à deux positions : il permet d’alimenter une canalisation et d’en assurer la mise à
l’échappement. Il est utilisé pour alimenté un vérin simple effet.
Distributeur 2/2
Distributeur 4 ou 5 voies à deux positions : ce distributeur permet d’alimenter deux canalisations et
d’en assurer la mise à l’échappement. Il commande les vérins double effet. Il possède deux positions mais
peut avoir 4 orifices ou 5 orifices. Distributeur 4/2 ou Distributeur 5/2
Commuter
la pression
Energie fluide
conditionnée
Ordre de la Partie Commande
Fluide commuté
vers l’actionneur
3
4
5
6
7
8
2
1
9
2 positions
3 positions
orifices
Voies de circulation
Orifices fermés pour la
position
Source de pression
pneumatique
Echappement
connectable
Fonctionnement d’un distributeur à
commande électrique :
Lorsque la bobine est alimentée,
le tiroir se déplace et met en contact
l’orifice relié à l’alimentation et un des
orifices reliés aux chambres du vérin.
Le ressort de rappel permet au tiroir de
reprendre sa position initiale

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Fiche 4
Cours Construction
Vérin – Moteur fluide et électriques
Exemple de fonctionnement : Actionneur, vérin double effet avec amortisseur
Pré-actionneur, distributeur 5/2 à commande manuelle à rappel par ressort.
5. Caractéristiques des actionneurs rotatifs fluides
Pneumatique : ces moteurs sont
principalement utilisés dans
l’outillage portatif à cause :
- de leur compacité et leur légèreté
avec un très bon rapport
puissance/poids
- leur force motrice régulière et
modulable
- leur fort couple de démarrage
- vitesse élevée possible
(30 000 tr/min)
Hydraulique : ces moteurs se
retrouve sur les engins de chantier
ou sur des machines où la
transmission de la puissance
motrice est difficilement réalisable
mécaniquement (ex : roues
motrices des tracteurs de vigne).
Caractéristiques des moteurs
pneumatiques Rapport entre la puissance par unité de poids
et la puissance par unité de volume
Principe du moteur à palettes
12
14
1
5
3
4
2
1
5
3
12
14
4
2
Phase : tige rentrée
Phase : tige sortie
( Pneumatique )

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Fiche 5
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Vérin – Moteur fluide et électriques
6. Caractéristiques des actionneurs rotatifs
thermiques
Le couple moteur C dépend:
- du couple résistant engendré par l’admission et
l’échappement (travaux de pompage) ;
- du couple engendré par la combustion de la charge ;
- du couple engendré par les frottements internes ;
- du couple résistant engendré par l’entraînement des
organes (pompe à huile).
7. Caractéristiques des actionneurs rotatifs électriques
On distingue deux grandes familles de moteurs électrique : - les moteurs asynchrones : ils se caractérisent par la
conception de leur rotor (à cage ou à bague)
- les moteurs synchrones à courant continu (à collecteurs)
Dans tous les cas, ces moteurs sont limités en couple et en vitesse. Il faudra donc dans la majorité des applications leur adjoindre
un adaptateur soit de vitesse soit de couple.
Dans une plage d’utilisation proche des valeurs nominales du moteurs asynchrone, on peut faire varier la vitesse de rotation de ce
dernier soit :
- par la variation de la tension d’alimentation du moteur : utilisation d’un gradateur de tension.
- par la variation de la tension et de la fréquence d’alimentation du moteur : utilisation d’un convertisseur de fréquence.
Transformer l’énergie chimique en
énergie mécanique. A-0
Energie
mécanique
Energie
calorifique
Résidus de
combustion
Energie
chimique
Energie
électrique
Données constructeurs
Informations conducteurs
Milieu extérieur
Moteur thermique
Moteur synchrone
Moteur Asynchrone