Modèle mathématique. - Cours construction mécanique
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Dossier référence L.P. Saint Exupéry Les actionneurs 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 Élément de sortie qui oppose une certaine puissance dite résistante à vaincre pour assurer le fonctionnement du mécanisme. C.F. ADAPTATEUR Il permet d’ajuster si nécessaire les caractéristiques du moteur aux exigences du récepteur . Il agit sur ou ω ( ou ou ). MOTEUR C’est l’actionneur qui fournit la puissance motrice capable d’entraîner la chaîne cinématique. Fiche 1 Dossier référence L.P. Saint Exupéry Les actionneurs Cours Construction Vérin – Moteur fluide et électriques Fiche 2 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 Fluide 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. C.F. Dossier référence L.P. Saint Exupéry Cours Construction Vérin – Moteur fluide et électriques Les actionneurs Fiche 3 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. 7 8 9 6 5 1 2 4 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) Ordre de la Partie Commande Energie fluide conditionnée Bobine piston tiroir ou coulisseau corps du distributeur ressort de rappel orifices vers le vérin indicateur de pression commande manuelle connecteurs électriques Commuter la pression Fluide commuté vers l’actionneur 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 3 2 positions 3 positions Source de pression Schématisation : pneumatique orifices Voies de circulation Orifices fermés pour la position Echappement connectable 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 C.F. Dossier référence L.P. Saint Exupéry Cours Construction Vérin – Moteur fluide et électriques Les actionneurs Fiche 4 Exemple de fonctionnement : Actionneur, vérin double effet avec amortisseur Pré-actionneur, distributeur 5/2 à commande manuelle à rappel par ressort. Phase : tige sortie Phase : tige rentrée 4 2 14 4 12 5 1 2 14 3 12 5 1 3 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 ( Pneumatique ) Rapport entre la puissance par unité de poids et la puissance par unité de volume Principe du moteur à palettes C.F. Dossier référence L.P. Saint Exupéry Cours Construction Vérin – Moteur fluide et électriques Les actionneurs Fiche 5 6. Caractéristiques des actionneurs rotatifs thermiques Données constructeurs Informations conducteurs Milieu extérieur Energie mécanique Energie chimique Energie électrique Transformer l’énergie chimique en énergie mécanique. A-0 Energie calorifique Résidus de combustion Moteur thermique 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. Moteur synchrone Moteur Asynchrone C.F.
