22 Octobre 2017  |  Moteurs
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Analyser la performance aide à sélectionner un moteur pneumatique

Lors de l’élaboration d’un système, la question de l’entraînement adéquat se pose. Afin de concevoir le moteur optimal pour une machine, il faut définir le couple et la vitesse de fonctionnement. Un calcul exact s’avère payant, car le sous-dimensionnement comme le surdimensionnement génèrent des coûts supplémentaires.

Si un moteur pneumatique est surdimensionné, les coûts d’acquisition et la consommation d’air sont plus élevés que nécessaire. Un entraînement sous-dimensionné doit, dans le pire des cas, être élaboré une nouvelle fois pour être remplacé par un plus grand.
 
 
 
Le principe du moteur pneumatique
Le fonctionnement des moteurs pneumatiques repose sur un principe très simple: le moteur pneumatique à palettes est constitué d’un rotor qui tourne dans le cylindre de rotor de manière excentrique dans un alésage décalé. Les lamelles dans le rotor sont repoussées, par la force centrifuge, contre la paroi du rotor et forment ainsi les caissons. Dans ces caissons, l’air comprimé s’étend et l’énergie de pression est transformée en énergie cinétique permettant au rotor de tourner.
Les moteurs pneumatiques se caractérisent par le fait que le régime s’adapte automatiquement aux variations de charge. En l’absence totale de charge, le moteur tourne à vide. Une petite charge, donc un couple à bas régime sur l’axe du moteur, entraîne un régime de fonctionnement proche du ralenti. Le régime diminue dès lors que le couple augmente. Le moteur pneumatique atteint sa puissance maximale à 50 % du ralenti. «Il s’agit également de la plage de fonctionnement optimale du moteur pneumatique. À 40 - 50 % du ralenti, le moteur fonctionne de manière particulièrement économique. C’est un critère auquel nous prêtons spécialement attention lors de la conception des moteurs», explique Dagmar Dübbelde, chef de produit des moteurs pneumatiques chez DEPRAG.
 
Caractéristique de correction des moteurs pneumatiques.
 

Un essai pratique est recommandé
Si le calcul théorique pour l’utilisation est trop sophistiqué, un essai pratique avec un moteur pneumatique existant, un entraînement hydraulique ou électrique, une meuleuse, perceuse, etc. est alors recommandé. Si les spécifications de ces machines ne sont pas connues, elles peuvent être déterminées de manière complète sur le banc de contrôle des performances librement programmable de DEPRAG. Au-delà de la puissance, du régime et du couple, il est possible de mesurer la pression de service et l’air utilisé.

Le banc de contrôle des performances
Le banc de contrôle des performances fonctionne dans une plage de mesure pouvant atteindre 500 Nm et 12’000 tr/min dans un fonctionnement à quatre quadrants. Jusqu’à une puissance de 22 kW, les ingénieurs de DEPRAG peuvent procéder à une détermination complète et créer des courbes théoriques selon les profils de charge des clients. Enfin, un très grand nombre de cycles de charge sont programmables. Chaque échantillon peut être orienté selon trois axes et le système est réglable en fonction de l’échantillon.
 
Contrôle du couple et du régime par la pression de fonctionnement.
 
 
Le calcul de la puissance
Une fois que le régime de fonctionnement et le couple de travail souhaités pour l’utilisation sont déterminés, l’entraînement optimal peut être conçu. Voici la formule: couple de travail multiplié par régime de fonctionnement divisé par 9550, permet de calculer la puissance théorique nécessaire en kW. Celle-ci doit ensuite être adaptée aux conditions-cadres de l’utilisation, telles que des sections transversales d’ouverture plus petites, la pression de service disponible ou un fonctionnement sans lubrification.

Les conditions d’utilisation ont une influence sur la puissance
En contrôlant le débit d’air, le régime peut être réduit facilement et avec souplesse. Il existe, selon les cas d’application, deux options: la régulation de l’alimentation en air ou la régulation de l’air évacué. En réduisant l’échappement d’air, le régime du moteur est réduit sans diminuer de manière significative, ni la puissance, ni le couple du moteur pneumatique. Un volet obturateur retient l’air évacué, créant ainsi une pression dynamique ou une contre-pression, ce qui réduit le régime. Si l’on souhaite en revanche diminuer la puissance ou le couple de rotation en même temps que le régime du moteur, il est conseillé de réduire l’alimentation d’air.
Outre la régulation du débit d’air, le régime peut également être réduit par la pression de fonctionnement. Les données techniques des systèmes d’entraînement pneumatiques DEPRAG sont établies avec une pression de 6 bar. Si, dans l’application, seule une pression d’écoulement de 5 bar atteint le moteur, celui-ci perd alors 23 % de sa puissance. Si ce ne sont que 4 bar, la puissance du moteur est réduite de 45 %. Chaque moteur pneumatique DEPRAG peut fonctionner entre 4 et 6,3 bar afin de régler le régime et le couple. Une réduction de la pression de fonctionnement peut toujours être utile lorsque le moteur est trop puissant.
La durée de vie et la performance optimales d’un moteur pneumatique sont obtenues avec une à deux gouttes d’huile par mètre cube de consommation d’air. Avec un fonctionnement sans huile, il faut prévoir une perte de 10 à 20 % de puissance.
 
Comparaison de la régulation de l’alimentation en air et de la régulation de l’air évacué.
 
 
Définir le sens de rotation
Les moteurs conçus pour ne fonctionner que dans un seul sens de rotation sont plus efficaces que les moteurs réversibles. Lors de la détermination du sens de rotation, l’expert en pneumatique regarde à travers l’entrée d’air en direction de l’arbre du moteur. C’est l’inverse pour les moteurs électriques: le sens de rotation est spécifié en regardant la broche du moteur.
Le moteur approprié est sélectionné avec les matériaux des pièces extérieures souhaités, tels que l’acier inoxydable, la fonte, la céramique, l’aluminium, etc. Il faut ensuite l’intégrer dans sa propre structure. DEPRAG propose diverses variantes de broche ainsi que des options de fixation personnalisées.

De nombreux modèles de moteurs pneumatiques
La gamme de moteurs de ce fournisseur comprend de nombreux moteurs pneumatiques pourvus d’un engrenage planétaire, de vis sans fin ou cylindrique. Si une sécurité supplémentaire est requise, l’utilisation d’un dispositif de freinage supplémentaire est recommandée. Pour une utilisation dans une zone à risque d’explosion, les moteurs sont fournis avec le certificat ATEX requis. L’examen technique de la charge axiale et radiale maximale sur l’axe de sortie du moteur pneumatique clôt l’intégration.
Les moteurs pneumatiques sont extrêmement puissants, durables et solides. Le respect des conditions cadres spécifiées dès la conception et décrites dans le mode d’emploi de la machine, assure une longévité maximale de l’entraînement. Ces conditions cadres concernent également le respect de la qualité de l’air comprimé recommandée, le fonctionnement avec lubrification, le respect des intervalles de maintenance, une longueur maximale de 3 m du tuyau d’alimentation, ainsi que les sections d’ouverture suffisantes du tuyau d’alimentation et des raccords de connexion.
 
À propos de DEPRAG SCHULZ
DEPRAG SCHULZ GMBH & CO., dont le siège est en Bavière, compte environ 600 employés dans plus de 50 pays. Cette entreprise, qui fait partie des leaders du marché dans le domaine des moteurs pneumatiques, propose une large gamme d’entraînements en acier inoxydable et de turbines innovantes. Le catalogue standard en matière de moteurs pneumatiques propose de nombreuses variantes permettant de concevoir et de mettre au point, sur une base modulaire, des solutions d’entraînement adaptées aux usages spécifiques. Les autres compétences de cette entreprise familiale dirigée par son propriétaire comprennent les technologies de vissage, l’automatisation et les outils pneumatiques.
 
DEPRAG SCHULZ GMBH & CO.
D-92224 Amberg
Tél.: +49 9621 371 343
www.deprag.com



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