Le comportement dynamique des vérins

L’expérience et le travail de recherche de certains constructeurs comme Festo nous permettent, depuis peu, de disposer d’outils logiciels de simulation numérique. Ces outils intègrent des modèles complexes validés et enrichis par des résultats d’essais en vraie grandeur. Ainsi le logiciel ProPneu de chez Festo, nous permet de faire de grandes découvertes sur le comportement réel des vérins en fonction de paramètres tels que la taille et la position du vérin, la pression, la charge , les régleurs de débit, le distributeur, la tuyauterie, l’amortisseur…

L’utilisateur spécifie tous ces paramètres et le logiciel trace automatiquement les courbes caractéristiques de position, de vitesse, d’accélération et de pression des chambres en fonction du temps. De plus, il calcule et affiche les valeurs des performances obtenues et de réglages nécessaires.Sur la figure ci-dessous,

 les résultats d’une simulation faite par ProPneu dans le cas d’un mouvement horizontal de 200 mm de course avec une masse à déplacer de 9 kg, un temps requis de 0,5 seconde et le choix d’un vérin Iso de 25 mm de diamètre en sortie de tige.

Sur le premier graphique, on obtient en bleu la position et en rouge la vitesse.

 Le deuxième graphe donne la pression motrice en vert, la contre-pression de la chambre à l’échappement en bleu et l ’accélération en rouge .

Qualitativement, quelles constatations peut-on faire ?

· La contre-pression dans la chambre à l’échappement est importante et a pour effet de réduire sensiblement la force développée de l’actionneur. Afin de diminuer ce phénomène, il faut alimenter le vérin avec un distributeur de plus petite taille de façon à limiter le débit à l’admission et ouvrir le régleur de débit à l’échappement.

· La courbe de vitesse en rouge est proche du modèle trapézoïdal, souvent utilisé.

 · La valeur d’accélération au démarrage est d’environ 5 m/s², beaucoup moins importante que celle obtenue au freinage, 12 m/s ².

· On note un temps de démarrage non négligeable, d’environ 0,05 s , soit 10 % du temps total d’action.

 · Enfin , le pic de pression en bleu est dû au travail de l’amortissement pneumatique du vérin. Ce dernier point est important dans le fonctionnement d’un vérin. En effet, quand on parle de dimensionnement, on pense bien sûr diamètre et course du vérin, mais l’on omet souvent l’amortissement nécessaire à chaque fin de course. Il sera interne ou externe au vérin.