Choisir le montage idéal pour cylindres pneumatiques : facteurs clés pour une performance optimale

Par Vitor Rangel, Spécialiste Marketing Produit, Actionneurs, d'Emerson

Si vous avez correctement choisi un actionneur pneumatique dimensionné pour votre application, il est maintenant temps de décider comment vous allez le monter. Sélectionner la meilleure configuration de montage pour votre application de cylindre est une considération de conception critique pour assurer une performance optimale et maximiser l'espérance de vie du cylindre.

Pour faciliter l'installation et l'interchangeabilité mondiale, la plupart des montages de cylindre sont construits selon les normes NFPA ou ISO. Bien que de nombreuses variations soient disponibles, les styles de montage se répartissent généralement en trois catégories principales : montages fixes sur ligne centrale, montages fixes hors ligne centrale et montages pivotants sur ligne centrale.

Lors de la sélection du bon montage pour l'application, l'élément principal à prendre en compte 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 largement le type de montage à choisir. Certains facteurs clés à considérer sont la course du cylindre (longue versus courte), le plan de mouvement (horizontal, vertical ou le long d'un chemin courbe), la taille de la charge et la condition de charge (guidée versus non guidée), la résistance à la colonne du piston et l'espace d'installation. Dans certaines circonstances, le matériau du montage pourrait 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 cylindres hydrauliques haute pression pour lesquels la pression de fonctionnement pourrait également devenir un facteur décisif. Certains montages de cylindre auront des pressions nominales réduites pour prévenir les défaillances prématurées associées aux contraintes de cisaillement et de flexion excessives résultant des forces élevées et des pressions de fonctionnement qui peuvent être conçues avec de tels designs.

Comme un réglage correct de l'amortissement, si la configuration de montage n'est pas soigneusement considérée, elle peut causer une défaillance prématurée des cylindres. Par conséquent, nous aimerions vous fournir quelques directives et meilleures pratiques pour vous aider à éviter tout problème associé au montage des cylindres.

Comprendre la terminologie du montage de cylindre

En général, la codification des types de montage de cylindre couverts par les normes NFPA et ISO se composera de deux lettres et un chiffre selon les exemples NFPA ci-dessous :

Montages fixes sur ligne centrale – Types de montage MX1, MX2, MX3, MF1, MF2, MF5, MF6, ME3, ME4, MS3.

Montages fixes hors ligne centrale – Types de montage MS1, MS2, MS4, MS7

Montages pivotants sur ligne centrale – Types de montage MP1, MP2, MP3, MP4, MT1, MT2, MT4, MU3

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

B – corps
E – tête/culasse
F – bride
P – pivot
R – nez fileté
S – pied ou pattes
T – tourillon
X – goujons ou tirants

Note : Il est également possible que les codifications de montage se composent de 3 lettres. C'est une pratique courante parmi les configurations à double tige où la lettre (D) est ajoutée à la désignation standard (par ex. MDF1 – cylindre à double tige avec montage bride avant).

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

Montages fixes sur ligne centrale

Comme leur nom l'indique, les montages fixes sur ligne centrale sont les mieux utilisés dans les applications où la poussée du cylindre est concentrée sur la ligne centrale de la tige du cylindre. Avec la force concentrée de cette façon, le cylindre peut être fixé à l'extrémité de la tête ou de la culasse via des brides carrées ou rectangulaires, des tirants rallongés ou avec des pattes sur ligne centrale (bien que cette méthode soit moins couramment utilisée). Les montages fixes sur ligne centrale conviennent aux applications de force en ligne droite et ont tendance à être plus stables contre le balancement sur 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 rallongés sont moins rigides mais plus modulaires, permettant une plus grande flexibilité de montage.

Lors du choix d'un montage fixe sur ligne centrale, il est important d'être conscient de quelques points supplémentaires. Pour prévenir le désalignement et l'affaissement sous charges, on doit fixer le montage du cylindre à une structure rigide (châssis de machine) et, si possible, s'assurer que le parcours de l'extrémité de la tige est linéaire et guidé car cela pourrait aussi causer le grippage du cylindre pneumatique. Dans le cas de cylindres à longue course, l'extrémité libre du corps du cylindre peut également nécessiter un support supplémentaire pour éviter certains des problèmes mentionnés précédemment.

Montages fixes hors ligne centrale

Dans les montages fixes hors ligne centrale, la poussée du cylindre est alignée parallèlement, mais pas sur, la ligne centrale de la tige du cylindre. Ce style de montage est probablement le plus facile à monter et permet un service et un remplacement simples et directs. Le cylindre peut être fixé via un montage à patte d'extrémité, un montage à patte latérale ou un montage à taraudage latéral.

La ligne de poussée décalée de ce style de montage nécessite une considération particulière car elle place des contraintes de flexion et des charges supplémentaires sur les boulons de montage qui peuvent les user ou les desserrer au fil du temps. Par conséquent, pour maximiser la durée de vie et la sécurité, ce montage doit être très bien aligné ; la charge doit suivre un chemin linéaire précis et être bien supportée et guidée horizontalement et verticalement. Les cylindres à montage rigide ne peuvent pas tolérer un désalignement fixe constant, surtout en rétraction complète. Cela dit, un léger désalignement qui est nul en rétraction complète et augmente très légèrement avec la course est généralement acceptable sur les constructions lourdes.

Montages pivotants sur ligne centrale

Les montages pivotants sur ligne centrale sont généralement utilisés dans les applications où le chemin de la charge est courbé ou où le désalignement est un problème et ne peut être évité. Avec ce style de montage, la ligne centrale du cylindre peut osciller dans une ou plusieurs directions avec le mouvement principal se produisant généralement dans un plan. Les montages à chape, à œil et à tourillon sont tous des exemples de montages pivotants sur ligne centrale.

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

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

Le montage sphérique est également un style courant et particulier de montages pivotants sur ligne centrale. Composé d'un roulement sphérique, ce montage permet un certain mouvement angulaire (généralement 5 à 10 degrés de mouvement) dans un plan perpendiculaire au plan principal de mouvement de pivot et doit être utilisé conjointement avec un graisseur pour une efficacité et une maintenabilité maximales.

Enfin, lors de la considération de montages pivotants sur ligne centrale, il est important de garder à l'esprit que l'attache de l'extrémité de la tige du cylindre doit également être autorisée à pivoter, et il est préférable d'utiliser les supports d'accessoires du fabricant du cylindre et les axes de pivot à tolérance serrée pour garantir un ajustement et un fonctionnement corrects.

Considérations supplémentaires pour optimiser la performance du cylindre

Comme il a été alludé tout au long de cet article, pour préserver la vie de votre cylindre et assurer une performance optimale, il est très important de maintenir la poussée du cylindre aussi proche que possible de la ligne centrale du piston et exempte de désalignement ou de poussée latérale. La poussée hors centre et les charges latérales raccourcissent considérablement la durée de vie prévue du palier de tige et du joint de tige et doivent être évitées à tout prix.

En plus du style de montage, il y a plusieurs autres aspects qui ne doivent pas être négligés lors de l'installation d'un cylindre. Il faut veiller à ne pas endommager la partie exposée de la tige du piston. Les pièces filetées doivent être serrées au couple spécifié et tirées fermement contre les épaulements de filetage pour minimiser la flexion et réduire la contrainte de fatigue. La rotation excessive de la tige du piston dans le cylindre doit être évitée pour prévenir le rayage possible du tube du cylindre et l'endommagement des joints du piston. Enfin, un support supplémentaire ou l'incorporation d'un montage intermédiaire doit être envisagé pour prévenir l'affaissement dommageable sur les cylindres à longue course.

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