À quelles caractéristiques physiques prêtez-vous attention sur un actionneur ? Quels sont les paramètres les plus importants à considérer ? Bien que les actionneurs soient principalement responsables du mouvement linéaire, leurs caractéristiques en mouvement de rotation font également la différence. La raison est simple : les actionneurs produisent du couple. Lorsqu’il est transmis à un système d’entraînement, il provoque un mouvement linéaire.
Le calcul du couple d’un actionneur électrique est une tâche à laquelle des milliers d’ingénieurs et de passionnés de technologie dans le monde consacrent leurs compétences. Nous avons préparé ce court aperçu, ainsi qu’une formule de calcul du couple d’un vérin linéaire, pour renforcer votre connaissance du sujet et vous aider à accomplir cette tâche.
Qu’est-ce que le couple et pourquoi devons-nous le calculer ?
Le couple est une grandeur physique qui fait partie des caractéristiques techniques les plus importantes d’un actionneur. C’est l’équivalent de la force dans les mouvements de rotation. Si vous appliquez un couple à un objet, il commence à tourner autour d’un axe, appelé point de pivot. La distance entre le point d’application du couple et le point de pivot est le bras de levier. Le couple peut être assimilé à un moment de force. La différence est que le couple engendre effectivement la rotation autour du point de pivot, alors qu’un moment est une force appliquée à une distance sans produire la rotation. Mais pourquoi est-ce si important ? Le calcul du couple d’un actionneur pneumatique est crucial en raison de la forte demande de véhicules plus efficients et économiques. Nous cherchons tous des voitures qui consomment moins de carburant, plus sûres et plus fiables. Il existe en outre des exigences légales en matière d’émissions. Le couple est déterminant pour le développement d’un moteur moderne et performant. Le couple et la vitesse de rotation sont les grandeurs nécessaires au calcul de la puissance mécanique. Le calcul du couple pour l’actionneur est aussi un élément clé des essais. À l’aide de capteurs de couple, on réalise des mesures de couple en ligne. Cela joue un rôle majeur dans l’optimisation des mécanismes.
Secteurs et mécanismes utilisant largement des actionneurs
Pour calculer le couple d’un actionneur, il faut d’abord comprendre à quel point ces outils sont répandus. La plupart des mécanismes modernes en ont besoin pour des performances de haute qualité :
Industrie générale
Différents types d’actionneurs sont essentiels pour le bridage, la mise en tension, le positionnement et l’inclinaison d’équipements et de mécanismes.
Manutention
Les actionneurs aident à faire pivoter et positionner des conteneurs contenant divers matériaux, y compris dangereux. Ils sont également nécessaires pour le guidage des vannes de process.
Robotique
Le calcul du couple est important en robotique. Les robots DIY comme les systèmes d’ingénierie avancés tournent grâce aux actionneurs.
Industrie maritime
Les vérins linéaires sont largement utilisés pour ouvrir et fermer les trappes des bateaux à moteur. Ils permettent la manutention des cargaisons et le pivotement des trappes, ainsi que de nombreux autres processus importants. Les moteurs, cylindres, vis, vannes et d’autres types d’outils et d’équipements fonctionnent efficacement grâce aux actionneurs. Les actionneurs qui produisent des mouvements de poussée et de traction convertissent la rotation du moteur en mouvement linéaire. Les actionneurs rotatifs produisent un mouvement de rotation qui peut également être converti en mouvement linéaire. Dans les deux cas, il est nécessaire de calculer le couple de l’actionneur avant de passer aux étapes suivantes.
Qu’est-ce que le calcul du couple et comment le déterminer ?
Le calcul du couple d’un vérin linéaire consiste à déterminer la force de rotation qu’un actionneur électrique peut appliquer à une vanne ou à d’autres composants du mécanisme pour la fermer ou la mettre en mouvement. Puisque le couple est une grandeur vectorielle, le calcul comporte deux composantes principales :
Définir la direction
Utilisez la règle de la main droite pour définir la direction du couple. Enroulez les doigts de votre main droite de la direction du rayon vers la direction de la force. Si tout est fait correctement, le pouce pointe dans la bonne direction.
Définir la valeur
Parlons d’abord du couple en tant que grandeur physique. Analysons le scénario le plus simple. Lorsque la force est perpendiculaire à l’axe de rotation, la formule est assez simple :
où τ est le couple, F la force appliquée et d la distance au point de pivot. Cependant, en pratique c’est rarement aussi simple, et il faut tenir compte de l’angle entre les vecteurs F et d. La formule devient alors :
Dans de nombreuses sources, le couple peut être noté par une majuscule « T » au lieu de τ que nous utilisons ici.
Calculs de couple en détail
Nous savons désormais calculer τ, c’est-à-dire l’effort de rotation produit par l’actionneur. Toutefois, le calcul du couple d’un actionneur pneumatique demande bien plus d’attention et d’efforts que l’exemple simple ci-dessus. Il faut examiner plusieurs types de couple qui impactent votre projet :
Couple de conception
Il s’agit de la valeur maximale du couple à fournir pour une application donnée. Il est déterminé par la conception de l’actionneur. Il doit être pris en compte lors du calcul du couple requis par votre projet.
Couple de charge
Il sert à soutenir le poids de la charge.
Couple de frottement
C’est la force nécessaire pour vaincre les frottements entre les parties mobiles de l’actionneur. Sa valeur dépend du matériau dont est fait l’actionneur. Le couple de frottement est nul pour une charge suspendue.
Couple d’accélération
Le mouvement peut inclure une certaine inertie. Pour la vaincre, on prend en compte le couple d’accélération.
Couple d’amortissement
La décélération angulaire dépend du couple d’amortissement de l’actionneur.
Couple requis
C’est le couple nécessaire pour accomplir la tâche. Vous devez connaître le couple de charge, le couple de frottement et le couple d’amortissement pour le calculer avec précision.
Analyse des résultats
Il est temps d’analyser vos données. Pour choisir l’outil le plus adapté, il est essentiel de comprendre toutes les exigences du produit et les limites de chacun des composants. Les résultats obtenus sont importants pour le dimensionnement du moteur. Les performances de l’équipement dépendent de la précision de vos calculs. Ces calculs vous aident aussi à comprendre l’accélération possible et la charge que le mécanisme peut supporter. Voici les points clés à garder à l’esprit :
- Si le couple d’amortissement est supérieur aux normes du secteur, des dommages sont possibles ;
- Si le couple requis est supérieur au couple que l’actionneur peut fournir, il se déplacera trop lentement et ne pourra pas accomplir la tâche requise ;
- Si quelque chose reste flou, contactez-nous et discutons des résultats plus en détail.
En conclusion
La plupart des fabricants fournissent des informations détaillées sur les caractéristiques techniques des outils et appareils proposés. Néanmoins, il peut être nécessaire de calculer le couple de l’actionneur dans votre projet. Cette tâche exige de plonger dans les calculs et d’avoir une compréhension claire des processus. Suivez notre guide pour réaliser des calculs fiables – ou contactez-nous et faisons-le ensemble.