Exercices Corrigés pneumatiques Électromécanique des Systèmes Automatisées-ESA-OFPPT-PDF
Exercices corrigés de pneumatique
La pneumatique utilise l'air comprimé pour transmettre de l'énergie et commander différents mécanismes industriels. Elle est notamment utilisée pour réaliser des mouvements simples et rapides à l'aide de vérins et de distributeurs.
Cette page propose des exercices corrigés permettant de mettre en pratique les principales notions étudiées en pneumatique.
Principe d'un circuit pneumatique
Un circuit pneumatique simple peut être représenté par :
Source d'air comprimé → Unité de préparation → Distributeur → Vérin
L'air comprimé fournit l'énergie nécessaire au déplacement du vérin tandis que le distributeur permet de commander le passage de l'air.
Vérins pneumatiques
Le vérin transforme l'énergie pneumatique en mouvement mécanique.
On distingue principalement :
Vérin simple effet : l'air comprimé agit dans un seul sens, le retour étant généralement assuré par un ressort ou une force extérieure.
Vérin double effet : l'air comprimé permet de commander le déplacement du piston dans les deux sens.
Force d'un vérin
La force théorique développée par un vérin dépend de la pression et de la surface du piston :
F = P × S
avec :
- F : force en newtons (N) ;
- P : pression en pascals (Pa) ;
- S : surface en m².
Pour un piston de diamètre D :
S = πD² / 4
Exemple
Pour un vérin de diamètre 50 mm soumis à une pression de 6 bar :
D = 0,05 m
S = π × 0,05² / 4 ≈ 0,00196 m²
et :
6 bar = 600 000 Pa
La force théorique en sortie est donc :
F ≈ 600 000 × 0,00196 ≈ 1178 N
Dans une installation réelle, la force disponible peut être plus faible en raison notamment des frottements et des pertes.
Distributeurs pneumatiques
Le distributeur dirige l'air comprimé vers les différentes chambres d'un vérin.
Sa désignation indique notamment le nombre d'orifices et le nombre de positions.
On rencontre par exemple :
3/2 : 3 orifices et 2 positions
5/2 : 5 orifices et 2 positions
Un distributeur 5/2 est couramment utilisé pour commander un vérin double effet.
Débit et vitesse
Le débit d'air influence la vitesse de déplacement d'un vérin.
De manière simplifiée :
Q = S × v
donc :
v = Q / S
avec :
- Q : débit volumique ;
- S : section ;
- v : vitesse.
Les unités doivent être rendues compatibles avant d'effectuer le calcul.
Dans un circuit réel, un régulateur de débit permet de régler la vitesse du vérin.
Pression et débit
Il est important de ne pas confondre ces deux grandeurs.
La pression intervient principalement dans la force que peut développer l'actionneur.
Le débit influence principalement la vitesse de déplacement.
Ainsi, augmenter le débit ne signifie pas automatiquement augmenter la force disponible.
Lecture d'un schéma pneumatique
Pour analyser un schéma, il est utile de procéder dans cet ordre :
- identifier la source d'air comprimé ;
- repérer les distributeurs ;
- identifier les vérins ou autres actionneurs ;
- observer les modes de commande des distributeurs ;
- suivre le trajet de l'air dans chaque position ;
- déterminer le mouvement obtenu.
Exercices corrigés
Les deux exercices proposés ci-dessous permettent d'appliquer les notions étudiées en pneumatique.