VERIN PNEUMATIQUE DOUBLE EFFET

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1 Nom ETANCHEITES dans un Vérin PDF PJ Objectif : Identifier un vérin et son préactionneur et caractériser ses étanchéités. Consignes : - Lire attentivement les énoncés des activités avant de répondre. - Soigner particulièrement l écriture. MISE EN SITUATION DU SYSTEME : Le VERIN PNEUMATIQUE DOUBLE EFFET ( voir doc.1 ), support de notre étude, est un actionneur qui, couplé à un bras de porte, permet de l animer d un mouvement de rotation alterné pour stopper puis laisser passer les bêtes. Activité 1 : Sur le Schéma de mise en situation ci-dessus, ENTOURER le Vérin repéré A et le Bras de porte qui permet de stopper l arrivée des bêtes. ETANCHEITES dans un VERIN.doc PJ P 1

2 NOM : Classe :. Date :. Activité 2 : A l aide du LIVRE Schémas électrique et électronique, IDENTIFIER chacun des quatre dispositifs électroniques présent sur le Schéma de mise en situation de la page précédente en complétant dans le tableau suivant les désignations de chacun d eux. Symbole Désignation o 000 Problématique: Le VERIN PNEUMATIQUE DOUBLE EFFET repéré A sur le schéma et visible sur le doc.1, présente des fuites d air comprimé, responsables d une perte de poussée de ce dernier. Afin de résoudre ce problème, il convient d analyser les étanchéités dans le vérin et d identifier les joints défectueux. ETUDE DU FONCTIONNEMENT DU VERIN : But: Analyser et définir les caractéristiques d un vérin. - INFO 1: Actionneurs linéaires - définitions Un vérin est un actionneur qui réalise un mouvement de translation à partir d une source d énergie pneumatique, hydraulique, voire électrique. ENERGIE Pneum. Hydrau. ENERGIE Mécanique ETANCHEITES dans un VERIN.doc PJ P 2

3 - INFO 1 suite: Actionneurs linéaires - définitions A chaque vérin ( actionneur ) est associé un distributeur ( préactionneur ) qui assure la commutation des circuits du système. Translation Vérin ENERGIE MECANIQUE Distributeur Echappement Pression ENERGIE PNEUMATIQUE Activité 3 : Sur le Schéma de mise en situation et à l aide de l INFO1 précédente, INDIQUER pour l ensemble Vérin A / Bras d arrêt entouré précédemment, les flèches correspondant à : - l Arrivée de l ENERGIE PNEUM. : - l ENERGIE MECANIQUE de Translation : - INFO 2: Vérin double effet et distributeur - structures Un vérin double effet se schématise comme suit et est composé des éléments suivants : Nombre de positions Nombre d'orifices Sens de circulation du flux - Cylindre - Piston - Tige de piston - Orifices de commutations avec le flux - Chambres Le distributeur destiné à alimenter le vérin en énergie se schématise et se désigne comme suit : Ex : Distributeur 3/2, pneumatique, à commandes par électro-aimant et ressort de rappel Commande électrique par électro-aimant Commande mécanique par ressort Pression Echappement Activité 4 : - Sur le Schéma du Vérin dans l INFO2 précédente, INDIQUER les 4 composants sur les traits de repère correspondant. ETANCHEITES dans un VERIN.doc PJ P 3

4 - Sur le Dessin d ensemble (doc.1), PASSER en couleurs distinctes les pièces appartenant à l ensemble Cylindre ( fixe ) et à l ensemble Piston ( mobile ). Activité 5 : En comparant le dessin d ensemble (doc.1) et le dessin en éclaté (doc.2), - COMPLETER le dessin en éclaté (doc.2) en indiquant dans les cercles les repères des pièces du Vérin. - PASSER en couleurs distinctes ( les mêmes qu à l activité précédente ), sur le dessin en éclaté (doc.2), les pièces appartenant à l ensemble Cylindre ( fixe ) et à l ensemble Piston ( mobile ). Activité 6 : En vous appuyant sur le Schéma de mise en situation et à l aide de l INFO2, - COMPLETER le schéma correspondant au distributeur de notre vérin ci-dessous en faisant apparaître les détails manquants ( orifices, flux, commandes, ). - INDIQUER la désignation complète du distributeur. Distributeur INFO 3: Vérin double effet - fonctionnement Dans un vérin double effet, la pression exercée par le fluide ( air ou huile ) est distribuée alternativement de chaque côté du piston dans les chambres 1 ou 2. Ainsi selon la position du distributeur, l effort exercée par le fluide déplace la tige du piston dans un sens ou dans l autre. Sens de translation Sens de translation pression F Pression Echappement Echappement Pression La pression engendrée par la poussée d un fluide sur un piston est égale à : d Surface S de contact avec le fluide avec p : pression du fluide ( en Pa, ou bar, ou MPa ) 1 bar = 0,1 MPa = 0,1 N/mm² F : force engendrée par la pression du fluide ( en N ) S : surface de contact du fluide sur l obstacle ( en mm² ) Pour une surface circulaire S = π x d contact ² / 4 avec d contact : diamètre de la zone de contact p = F / S Activité 7 : Dans l INFO3 précédente, INDIQUER pour chacun des deux schémas de fonctionnement du VERIN PNEU. DOUBLE EFFET : - la chambre sous pression occupée par le fluide, en la coloriant légèrement. - la poussée exercée par le fluide sur le piston, en indiquant des flèches. ETANCHEITES dans un VERIN.doc PJ P 4 Pression

5 - le sens de déplacement de la tige de vérin, en repassant le bon sens pour la flèche de Translation. Activité 8 : Sur le schéma d alimentation de notre VERIN PNEU. DOUBLE EFFET repéré A ci-dessous, INDIQUER pour chacune des deux positions du distributeur : - la chambre sous pression occupée par le fluide, en la coloriant légèrement. - la poussée exercée par le fluide sur le piston, en indiquant des flèches. - le sens de déplacement de la tige de vérin, en repassant le bon sens pour la flèche de Translation. Pression Schéma d'alimentation du VERIN PNEU. DOUBLE EFFET Sens de translation Sens de translation Distributeur position 1 Distributeur position 2 - INFO 4: Vérin double effet - caractéristiques Ce type de vérin double effet convient à de nombreuses applications, il permet en effet d obtenir en sortie, un mouvement de translation rectiligne alterné. Ces vérins sont caractérisés par : D Course Force F Course D : le diamètre de l alésage du cylindre ( ou diamètre du piston). C : F : la course de l ensemble mobile piston. (en mm) Il se désigne en indiquant : Vérin double effet, type DGN, D course Activité 9 : A l aide de l INFO précédente et en vous appuyant sur le Dessin d ensemble (doc.1), MESURER les caractéristiques suivantes et INDIQUER la désignation du Vérin. Alésage :.. mm Course :... =. mm Désignation : ETANCHEITES dans un VERIN.doc PJ P 5

6 Le VERIN PNEUMATIQUE est alimenté sous une pression de 8 bars, mais ne fournit pas la force de poussée théorique indiquée par le fabriquant, la force réelle a en effet été mesurée à 500 N. Activité 10 : A l aide de l INFO3 et en vous appuyant sur les résultats de la question précédente, DETERMINER la force de poussée théorique du vérin en suivant les indications ci-contre. Alésage :.. mm Surface du piston : S = π x d contact ² / 4 =.. = mm² Pression p = 8 bars =.. N/mm² F poussée théo. = p x S =.... =... N Activité 11 : En comparant le résultat de la force de poussée théorique calculée et la poussée réellement mesurée en sortie de vérin, INDIQUER la poussée la plus forte ainsi que ses conséquences en cochant les bonnes réponses parmi les propositions suivantes : + Le plus du technicien - Poussée théo. > poussée mesurée - Poussée théo. < poussée mesurée - Poussée théo. = poussée mesurée - Perte de poussée - Augmentation de poussée - Fuites, prob. d étanchéités - Chambres en surpression - Rien à signaler ou à faire ANALYSE DES ETANCHEITE DU VERIN : But: Etudier les étanchéités pour localiser les fuites dues aux joints défectueux. - INFO 5: Types d Etanchéités ETANCHEITES dans un VERIN.doc PJ P 6

7 Un dispositif d étanchéité entre deux solides S1 et S2 ( voir schéma ci-contre ) possédant des surfaces de contacts communes, consiste à : - EMPECHER les impuretés du milieu extérieur d accéder aux surfaces à protéger. - EMPECHER le fluide de s échapper vers le milieu extérieur. ( Les flèches symbolisent ces deux types de fuites ) Milieu ext. pression atmosphérique pa S1 Pression p S2 Zone à étancher Ainsi, selon la liaison ( fixe ou mobile ) entre les deux solides, on distingue les types d étanchéités suivantes : Mvt relatif S1/S2 Type d étanchéité à réaliser Pour réaliser une étanchéité, on dispose de deux familles de solutions technologiques : - L étanchéité indirecte : réalisée grâce à un dispositif standard (joint) intercalé entre S1 et S2. Fixe Mobile en Rotation Mobile en Translation Etanchéité STATIQUE Etanchéité DYNAMIQUE Etanchéité DYNAMIQUE Etanchéité STATIQUE indirecte Joint torique - L étanchéité directe : sans él t d étanchéité supl., uniquem t par les surf. de contacts entre S1 et S2. Joint plat Etanchéité DYNAMIQUE en Rotation Joint à lèvre à frott. radial Joint torique Etanchéité DYNAMIQUE entranslation Activité 12 : A l aide de l INFO5 précédente, DETERMINER les étanchéités à réaliser dans le vérin schématisé ci-dessous, pour cela : - COMPLETER le Graphe des Liaisons ci-contre, en indiquant les mouvements relatifs entre les éléments du vérin et les types d étanchéités à réaliser entre ces mêmes éléments.. ( rayer les mentions inutiles ) - Sur le schéma du vérin ci-contre, REPASSER en couleurs les surfaces de contacts identifiées entre les éléments du vérin. Flasque arrière Piston Cylindre Flasque avant Tige de piston ETANCHEITES dans un VERIN.doc PJ P 7

8 Liaison Fixe / Mobile Etanchéité Statique / Dynamique Cylindre Liaison Fixe / Mobile Etanchéité Statique / Dynamique Flasque arrière Graphe des Liaisons Liaison Fixe / Mobile Etanchéité Statique / Dynamique Flasque avant Piston + Tige Liaison Fixe / Mobile Etanchéité Statique / Dynamique Graphe des Etanchéités - A l aide du travail précédent, COMPLETER le Graphe des Etanchéités ci-dessous, en récapitulant les étanchéités à réaliser entre les différents milieux du vérin. Ch. 1 Etanchéité... entre les élts :... /... Etanchéité... entre les élts :... /... Ch. 2 Etanchéité... entre les élts :... /... Milieu ext. Etanchéité... entre les élts :... /... Activité 13 : A l aide du dessin en éclaté du vérin (doc.2) et en vous appuyant sur le dessin d ensemble (doc.1), REPERTORIER tous les joints d étanchéité du vérin en précisant leurs repères et le type d étanchéité réalisé; pour ce faire COMPLETER le tableau suivant : Milieux étanchés Entre les él ts Type d étanchéité Rep. des joints Ch.1 / Ch.2 5 et 7 Ch.1 / Milieu ext. 2 et 5 Ch.2 / Milieu ext. 1 et 5 4 et 1 ETANCHEITES dans un VERIN.doc PJ P 8

9 Activité 14 : A l aide du travail précédent, du livre GDI Chap.44 Joints d étanchéité et en vous appuyant sur dessin d ensemble (doc.1), INDIQUER les désignations, les représentations et les utilisations de tous les joints d étanchéité du vérin. Rep. joints Désignation normalisée Dessin Utilisation - N ayant pas réussi à déterminer la provenance de la fuite, le technicien décide de remplacer tous les joints du VERIN PNEUMATIQUE. Pour ce faire, il lui faut donc indiquer les désignations et les quantités de chacun. Activité 15 : A l aide du tableau précédent, RECAPITULER dans la commande suivante les désignations des joints à commander et leurs quantités sachant que le technicien veut rénover 10 vérins. Lycée Jean MACE, rue J. Ferry VITRY Monsieur, Al intention du service commercial du Joint Français. Veuillez trouver ci-contre la commande de joints pour la rénovation de 10 vérins désignés :.. - Joint. : quantité. - Joint. : quantité. - Joint. : quantité. - Joint. : quantité : quantité. ETANCHEITES dans un VERIN.doc PJ P 9