Comment sélectionner la meilleure configuration de montage pour les vérins pneumatiques :considérations pour des performances optimales

Par Vitor Rangel, spécialiste du marketing produit, actionneurs, chez Emerson

Si vous avez choisi un actionneur pneumatique correctement dimensionné pour votre application, il est maintenant temps de décider comment vous allez le monter. La sélection de la meilleure configuration de montage pour votre application de vérin est une considération de conception essentielle pour garantir des performances optimales et maximiser l'espérance de vie du vérin.

Pour faciliter l'installation et l'interchangeabilité mondiale, la plupart des supports de vérin sont construits selon les normes NFPA ou ISO. Bien que de nombreuses variantes soient disponibles, les styles de montage appartiennent généralement à l'une des trois catégories principales :les montages centraux fixes, les montages fixes non centrés et les montages centraux pivotants.

Lors de la sélection du bon support pour l'application, l'élément principal à prendre en considération est l'application elle-même. Dans la plupart des cas, la fonction prévue de l'actionneur et les exigences ou contraintes de l'application détermineront en grande partie le type de montage à choisir. Certains facteurs clés à prendre en compte sont la course du vérin (longue ou courte), le plan de mouvement (horizontal, vertical ou le long d'une trajectoire incurvée), la taille de la charge et la condition de charge (guidée ou non guidée), la résistance de la colonne du tige de piston et l'espace d'installation. Dans certaines circonstances, le matériau dont est fait le support peut également être pertinent en fonction de ses propriétés mécaniques et de l'environnement d'application.

Il convient de noter que tous ces facteurs s'appliquent également aux vérins hydrauliques haute pression pour lesquels la pression de fonctionnement pourrait également devenir un facteur décisif. Certains supports de vérin auront des pressions nominales réduites pour éviter les défaillances prématurées associées à des contraintes de cisaillement et de flexion excessives résultant des forces et des pressions de fonctionnement élevées qui peuvent être conçues avec de telles conceptions.

Comme pour régler correctement l'amortissement, si la configuration de montage n'est pas soigneusement étudiée, cela peut entraîner une défaillance prématurée des cylindres. Par conséquent, nous aimerions vous fournir quelques directives et meilleures pratiques pour vous aider à éviter tout problème lié au montage du cylindre.

Comprendre la terminologie de montage des vérins

En général, la codification des types de montage de vérin couverts par les normes NFPA et ISO se composera de deux lettres et d'un chiffre, conformément aux exemples NFPA ci-dessous :

Montages d'axe fixe - Types de montage MX1, MX2, MX3, MF1, MF2, MF5, MF6, ME3, ME4, MS3.

Montages fixes non centrés - Types de montage MS1, MS2, MS4, MS7

Montages à axe central pivotant – Types de montage MP1, MP2, MP3, MP4, MT1, MT2, MT4, MU3

La première lettre indique s'il s'agit d'une monture (M) ou d'un accessoire (A) et la deuxième lettre désigne le style :

B-corps
E – tête/bonnet
F – bride
P – pivoter

R – nez fileté
S - pied ou pattes
T - tourillon
X – goujons ou tirants

Remarque :Il est également possible que les codifications de montage soient composées de 3 lettres. Il s'agit d'une pratique courante parmi les configurations à double tige où la lettre (D) est ajoutée à la désignation standard (par exemple MDF1 - vérin à double tige avec montage à bride avant).

Après avoir couvert les bases de la nomenclature de montage, examinons maintenant les avantages et les limites distincts de chacune des principales catégories de montage.

Montages à ligne centrale fixes

Comme leur nom l'indique, les montages à axe fixe sont mieux utilisés dans les applications où la poussée du vérin est concentrée sur l'axe de la tige du vérin. Avec la force concentrée de cette manière, le cylindre peut être fixé à l'extrémité de la tête ou à l'extrémité du capuchon via des brides carrées ou rectangulaires, des tirants prolongés ou avec des pattes centrales (bien que cette méthode soit moins couramment utilisée). Les supports à axe fixe conviennent aux applications de force en ligne droite et ont tendance à être plus stables contre le balancement lors de la course d'extension de puissance. Les montages à bride offrent une bonne résistance et rigidité, mais une faible tolérance au désalignement, tandis que les conceptions à tirants étendus sont moins rigides mais plus modulaires, permettant une plus grande flexibilité de montage.

Lors du choix d'un montage à axe central fixe, il est important d'être conscient de quelques éléments supplémentaires. Pour éviter un désalignement et un affaissement sous des charges, il convient de fixer le support de vérin à une structure rigide (châssis de la machine) et, si possible, de s'assurer que la course de l'extrémité de la tige est linéaire et guidée, car cela pourrait également provoquer un blocage du vérin pneumatique. . Dans le cas des vérins à longue course, l'extrémité libre du corps du vérin peut également nécessiter un support supplémentaire pour éviter certains des problèmes mentionnés précédemment.

Montages fixes non centrés

Dans les montages fixes non centrés, la poussée du vérin est alignée parallèlement à, mais pas sur, la ligne centrale de la tige du vérin. Ce style de montage est probablement le plus facile à monter et permet un entretien et un remplacement simples et directs. Le vérin peut être fixé via un support à pattes d'extrémité, un support à pattes latérales ou un support taraudé latéral.

La ligne de poussée décalée de ce style de montage nécessite une attention particulière car elle place des contraintes de flexion et des charges supplémentaires sur les boulons de montage qui peuvent entraîner l'usure ou le desserrage des boulons avec le temps. Par conséquent, pour maximiser la durée de vie et la sécurité, ce montage doit être très bien aligné; la charge doit se déplacer selon une trajectoire précise et linéaire et être bien soutenue et guidée à la fois horizontalement et verticalement. Les vérins montés rigides ne peuvent pas tolérer un désalignement fixe constant, en particulier lors d'une rétraction complète. Cela étant dit, un désalignement mineur qui est zéro à la rétraction complète et augmente très légèrement avec la course est généralement acceptable sur les constructions lourdes.

Montages à axe central pivotant

Les montages à axe central pivotant sont généralement utilisés dans les applications où la trajectoire de la charge est incurvée ou où le désalignement est un problème et ne peut être évité. Avec ce style de montage, l'axe central du vérin peut osciller dans une ou plusieurs directions, le mouvement principal se produisant généralement dans un plan. Les supports à chape, à œil et à tourillon sont tous des exemples de supports à axe central pivotant.

Le support de chape est l'un des supports les plus polyvalents et les plus largement utilisés, et il est le mieux adapté aux applications de vérins à course courte, à alésage moyen ou plus petit. Un support de tourillon, d'autre part, peut être utilisé dans des applications où le support de chape serait normalement utilisé mais entraînerait une longueur totale du vérin excessive.

Pour les cylindres à course longue et/ou lourds, le support de tourillon central ou intermédiaire est le meilleur. En général, ce support supporte le poids du cylindre et doit être situé près du point d'équilibre du cylindre au moment de la poussée maximale.

Le support sphérique est également un style commun et particulier de supports à axe central pivotant. Composé d'un roulement sphérique, ce support permet un certain mouvement angulaire (généralement de 5 à 10 degrés de mouvement) dans un plan perpendiculaire au plan principal du mouvement de pivot et doit être utilisé en conjonction avec un graisseur pour une efficacité et une facilité d'entretien maximales.

Enfin et surtout, lors de l'examen des supports d'axe pivotés, il est important de garder à l'esprit que la fixation du vérin d'extrémité de tige doit également pouvoir pivoter, et il est préférable d'utiliser les supports d'accessoires du fabricant du vérin et les goupilles de pivot à tolérance étroite pour garantir un bon ajustement et bon fonctionnement.

Considérations supplémentaires pour optimiser les performances du cylindre

Comme il a été évoqué tout au long de cet article, pour préserver la durée de vie de votre cylindre et garantir des performances optimales, il est très important de maintenir la poussée du cylindre aussi près que possible de l'axe de la tige de piston et exempte de désalignement ou de poussée latérale. La poussée excentrée et les charges latérales raccourcissent considérablement la durée de vie prévue des roulements et des joints de tige et doivent être évitées à tout prix.

En plus du style de montage, plusieurs autres aspects ne doivent pas être négligés lors de l'installation d'un cylindre. Des précautions doivent être prises pour éviter d'endommager la partie exposée de la tige de piston. Les pièces filetées doivent être serrées conformément aux spécifications et serrées contre les épaulements du filetage pour minimiser la flexion et réduire les contraintes de fatigue. Une rotation excessive de la tige de piston à l'intérieur du cylindre doit être évitée afin d'éviter d'éventuelles rayures sur le tube du cylindre et d'endommager les joints de piston. Enfin, un support supplémentaire ou l'incorporation d'un support intermédiaire doit être envisagé pour éviter d'endommager l'affaissement des vérins à longue course.

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