Qu’est-ce qu’un cylindre ?
Un cylindre est un dispositif qui amplifie et convertit la pression fournie en force de propulsion. L’air ou l’huile sont utilisés comme source de pression dans les cylindres. Ils génèrent une poussée au moyen d’une structure interne basée sur le principe de Pascal.
La poussée amplifiée par le cylindre est utilisée pour les mouvements linéaires alternatifs et rotatifs oscillants requis dans les unités d’entraînement des équipements de production. Les cylindres pneumatiques (vérins à air) sont utilisés dans l’industrie automobile, l’industrie des semi-conducteurs et l’industrie alimentaire.
Les cylindres hydrauliques, qui utilisent l’hydraulique comme source d’entraînement, sont utilisés dans divers domaines, tels que les machines de construction, les machines lourdes et les équipements de presse.
Utilisations des cylindres
Les cylindres pneumatiques sont souvent utilisés dans les usines de production des secteurs de l’automobile, des semi-conducteurs et de l’alimentation. Ils permettent de réaliser facilement et de manière compacte des transferts de pièces automatisés et peu coûteux en main-d’œuvre, par exemple. C’est pourquoi les cylindres pneumatiques sont utilisés dans une large gamme d’équipements d’automatisation et dans des opérations telles que l’assemblage et le transfert.
Lorsque la pression utilisée dans les cylindres pneumatiques est d’environ 0,5 MPa, des opérations similaires à la force humaine, telles que des mouvements linéaires alternatifs ou rotatifs oscillants, peuvent être facilement réalisées. Les cylindres hydrauliques, quant à eux, fournissent une force de poussée beaucoup plus importante que les vérins pneumatiques et sont donc utilisés dans les équipements de construction, les machines lourdes et d’autres situations où une puissance est requise.
Principe des cylindres
Les vérins génèrent une poussée selon le principe de Pascal. Sur le côté du cylindre se trouvent les orifices d’alimentation et d’échappement de l’air et de l’huile, qui permettent à l’air et à l’huile d’entrer et de sortir du cylindre. La pression fournie par les orifices d’alimentation et d’échappement déplace le piston et la tige à l’intérieur du cylindre d’avant en arrière selon le principe de Pascal, générant ainsi une poussée.
Si la pression fournie aux orifices d’alimentation et d’échappement du cylindre est pneumatique, la poussée sera d’une force faible à moyenne. Avec l’hydraulique, l’on peut atteindre des niveaux de poussée moyens à élevés. Les principaux éléments de la construction d’un cylindre sont le tube du cylindre, la tige du piston et les couvercles avant et arrière.
Par analogie avec une seringue, le tube extérieur du cylindre est le tube du cylindre et la tige du piston est la partie qui se déplace d’avant en arrière à l’intérieur. La partie qui sert de couvercle à la bouteille est le couvercle avant et arrière. Dans le cas des cylindres à air, un coussin est utilisé dans la section du couvercle pour absorber les chocs lorsque le cylindre est entraîné.
La garniture est utilisée à la périphérie du piston du cylindre. La garniture joue un rôle dans la précision du mouvement tout en maintenant l’étanchéité entre le côté du cylindre et le côté de la tige. L’endommagement de la garniture peut entraîner de mauvaises propriétés de glissement du cylindre. La garniture est donc souvent considérée comme un élément de maintenance.
Types de cylindres
L’espace interne d’un cylindre est appelé côté cylindre (ou côté tube) et côté tige. Le côté tige est celui où la tige qui entraîne le piston se trouve à l’intérieur de l’espace. L’autre côté, où il n’y a rien à l’intérieur de l’espace, est le côté cylindre.
1. Cylindres à double effet
Les cylindres à double effet sont conçus pour s’étendre et se rétracter librement en remplissant le côté cylindre et le côté tige de fluide (généralement de l’air ou de la pression hydraulique) et en appliquant une pression. La tige du piston se déplace d’avant en arrière en commutant l’alimentation en air et l’échappement au niveau des deux orifices de pression.
2. Cylindres simple effet
Les cylindres à simple effet sont actionnés par les fluctuations de pression du fluide d’un seul côté. Il y a une seule entrée et une seule sortie de pression. Lorsque la pression est appliquée à cette entrée et à cette sortie, la tige de piston se déplace ; lorsque la pression est évacuée de l’entrée et de la sortie, la tige revient en arrière.
Comment choisir un cylindre
Lors du choix d’un cylindre, il faut tenir compte de la course. La course d’un cylindre est la distance sur laquelle il s’étend et se rétracte.
La position à laquelle le cylindre est complètement sorti et complètement rentré est appelée la fin de course du cylindre. En d’autres termes, la fin de course est la position à laquelle le piston ne peut plus être déplacé.
La distance maximale de la course est déterminée par la longueur du tube et de la tige du cylindre. Cependant, elle ne peut être allongée sans être reproduite. En effet, plus le diamètre est petit par rapport à la longueur, plus il est difficile à usiner. En outre, plus la longueur est importante, plus il est difficile de maintenir la rondeur de l’alésage du cylindre et du diamètre extérieur du piston. Une mauvaise rotondité réduit l’étanchéité à l’air et rend impossible un déplacement précis du cylindre.
Par ailleurs, si le diamètre est faible par rapport à la course, le cylindre peut se déformer sous l’effet de fortes charges lors de l’extension. La course et le diamètre doivent donc être choisis en fonction de l’utilisation prévue.