Qu'est-ce qu'un vérin hydraulique ?
Le vérin hydraulique est un actionneur hydraulique qui convertit l'énergie hydraulique en énergie mécanique et effectue un mouvement alternatif linéaire (ou mouvement de balancement). Sa structure est simple et son fonctionnement est fiable. Lorsqu'il est utilisé pour réaliser un mouvement alternatif, le dispositif de décélération peut être éliminé, il n'y a pas d'espace de transmission et le mouvement est fluide, il est donc largement utilisé dans divers systèmes hydrauliques mécaniques. La force de sortie du vérin hydraulique est proportionnelle à la surface efficace du piston et à la différence de pression entre les deux côtés ;
Structure du vérin hydraulique
Le vérin hydraulique est généralement composé d'un couvercle d'extrémité arrière, d'un cylindre, d'une tige de piston, d'un ensemble piston, d'un couvercle d'extrémité avant et d'autres pièces principales ; Pour empêcher les fuites d'huile à l'extérieur du cylindre hydraulique ou de la chambre haute pression vers la chambre basse pression, un dispositif d'étanchéité est disposé entre le cylindre et le couvercle d'extrémité, le piston et la tige de piston, le piston et le cylindre, la tige de piston et le couvercle d'extrémité avant, et un dispositif anti-poussière est également disposé à l'extérieur du couvercle d'extrémité avant ; Pour éviter que le piston ne heurte la culasse lors de son retour rapide en fin de course, l'extrémité du vérin hydraulique est également dotée d'un dispositif tampon ; Parfois, un dispositif d'échappement est nécessaire.
Assemblage du bloc-cylindres
La cavité d'étanchéité formée par l'ensemble cylindre et l'ensemble piston est soumise à la pression d'huile, de sorte que l'ensemble cylindre doit avoir une résistance suffisante, une précision de surface élevée et une étanchéité fiable.
(1) Connexion de type bride, structure simple, traitement facile, connexion fiable, mais l'extrémité du cylindre doit avoir une épaisseur de paroi suffisante pour installer des boulons ou des vis, c'est une forme de connexion couramment utilisée.
(2) Connexion demi-anneau, divisée en deux formes de connexion : connexion demi-anneau externe et connexion demi-anneau interne. Le processus de connexion par anneau est bon, fiable et de structure compacte, mais il affaiblit la résistance du cylindre. L'application d'une connexion annulaire est très courante et elle est souvent utilisée dans la connexion d'un cylindre de tuyau en acier sans soudure et d'un embout.
(3) connexion filetée, il existe deux types de connexion filetée externe et de connexion filetée interne, qui se caractérisent par une petite taille, un poids léger et une structure compacte, mais la structure d'extrémité du cylindre est complexe ; cette forme de connexion est généralement utilisée pour les occasions nécessitant une petite taille et un poids léger.
(4) La connexion du tirant a une structure simple, un bon processus et une forte polyvalence, mais le volume et le poids du couvercle d'extrémité sont plus grands et le tirant sera étiré plus longtemps après avoir été stressé, affectant l'effet. Convient uniquement aux vérins hydrauliques moyenne et basse pression de petite longueur.
(5) Connexion soudée, haute résistance, fabrication simple, mais facile à provoquer une déformation du cylindre pendant le soudage.
La forme d'action de base du vérin hydraulique :
Double action standard : déplacement de puissance dans les deux sens et utilisé dans la plupart des applications :
Vérin à simple-effet : lorsque la poussée est requise dans une seule direction, un vérin à simple-effet peut être utilisé ;
Cylindre double : lorsqu'une cylindrée égale est requise des deux côtés du piston, ou lorsqu'une charge est attachée à chaque extrémité, lorsque cela est mécaniquement avantageux, l'extrémité supplémentaire peut être utilisée pour installer des cames pour actionner les commutateurs de course, etc.
Vérin à simple effet-à rappel par ressort : généralement limité aux très petits vérins à course courte utilisés pour maintenir et serrer. La longueur nécessaire pour accueillir le ressort de rappel en fait une nuisance lorsque de longs trajets sont nécessaires ;
Vérin simple effet à piston : une seule chambre de circulation, ce type de vérin est généralement installé verticalement, la charge réinitialise la rétraction du vérin, ils sont également appelés « vérin à déplacement », et sont pratiques pour les longs déplacements ;
Vérin télescopique multi-étagé : jusqu'à 4 manchons, plus courts que le vérin standard. Il existe une simple action ou une double action, ils sont plus chers que le cylindre standard, généralement utilisés pour l'espace d'installation, mais nécessitent une course plus importante.
Cylindre tandem : Un pied de cylindre tandem se compose de deux cylindres montés coaxialement, les pistons des deux cylindres sont reliés par une tige de piston commune et le joint de tige est disposé devant les deux cylindres afin que chaque cylindre puisse doubler sa fonction lorsque la largeur ou la hauteur de montage est limitée. Le cylindre tandem peut augmenter le rendement ;
Double cylindre : Un double cylindre est composé de deux cylindres montés de manière coaxiale. Les deux pistons ne sont pas connectés. Un joint de tige est disposé entre les deux cylindres afin que chaque cylindre puisse avoir une double fonction, et les deux cylindres peuvent être montés sur la tige de piston (comme illustré) ou dos à-à-dos. Habituellement utilisé pour fournir un travail à trois positions.
Principe de fonctionnement du vérin hydraulique
Analyse du principe de fonctionnement et de la structure d'un ensemble complet de vérins hydrauliques (démonstration d'animation)
Principe de transmission hydraulique - avec de l'huile comme fluide de travail, le mouvement est transmis par le changement du volume d'étanchéité et la puissance est transmise par la pression à l'intérieur de l'huile.
1. La partie puissance convertit l’énergie mécanique du moteur principal en énergie de pression de l’huile (énergie hydraulique). Par exemple : pompe hydraulique.
2..La partie exécutive -, la pompe hydraulique introduit l'énergie de pression d'huile en énergie mécanique pour entraîner le mécanisme de travail. Par exemple : vérin hydraulique, moteur hydraulique.
3. La partie de commande - utilisée pour contrôler et ajuster la pression d'huile, le débit et la direction du débit. Par exemple : vanne de régulation de pression, vanne de régulation de débit et vanne de régulation de direction.
4. La partie auxiliaire - les trois premières parties sont reliées pour former un système qui joue le rôle de stockage, de filtration, de mesure et d'étanchéité de l'huile. Les exemples incluent les tuyaux et joints, les réservoirs de carburant, les filtres, les accumulateurs, les joints et les instruments de contrôle.
La pression appliquée en tout point sur un volume donné de liquide peut être transmise de manière égale dans toutes les directions. Cela signifie que lorsque plusieurs vérins hydrauliques sont utilisés, chaque vérin tirera ou poussera à sa propre vitesse, et ces vitesses dépendent de la pression requise pour déplacer la charge.
Dans le cas de la même capacité portante du vérin hydraulique, le vérin hydraulique portant la plus petite charge se déplacera en premier et le vérin hydraulique portant la plus grande charge se déplacera en dernier.
Afin de synchroniser le mouvement du vérin hydraulique afin que la charge soit levée à la même vitesse en tout point, il est nécessaire d'utiliser une vanne de commande ou un élément du système de levage synchrone dans le système.
Classification des vérins hydrauliques
Afin de répondre aux différentes utilisations des différents moteurs principaux, il existe de nombreux types de vérins hydrauliques.
Selon la direction de l'alimentation en huile, il peut être divisé en cylindre à simple effet et en cylindre à double effet. Le cylindre à simple-effet n'introduit que de l'huile à haute-pression sur un côté du cylindre et s'appuie sur d'autres forces externes pour inverser le piston. Le cylindre à double effet alimente l'huile sous pression des deux côtés du cylindre. Le mouvement avant et arrière du piston est réalisé par pression hydraulique.
Selon la structure, il peut être divisé en cylindre à piston, cylindre à piston, cylindre pivotant et cylindre à manchon télescopique. Selon la forme de la tige de piston, elle peut être divisée en cylindre à tige de piston simple et en cylindre à tige de piston double.
Selon l'usage particulier du cylindre, il peut être divisé en cylindre de série, cylindre de surpression, cylindre de vitesse, cylindre pas à pas, etc.
Ce type de cylindre n'est pas un simple cylindre, mais une combinaison d'autres cylindres et composants, donc du point de vue structurel, ce type de cylindre est également appelé cylindre combiné.
1. Vérin hydraulique différentiel
Le principe différentiel du vérin hydraulique est que les deux extrémités sont connectées au pipeline d’alimentation en pétrole en même temps ; une extrémité est connectée car la surface de la tige de piston est plus petite que l'autre extrémité. Le principe différentiel est utilisé pour réaliser le mouvement.
Lorsque deux cavités d'un cylindre de piston à tige unique sont introduites dans l'huile sous pression en même temps, parce que la surface efficace de la cavité sans tige est supérieure à la surface efficace de la cavité sans tige, la force du piston vers la droite est supérieure à la force de la gauche. Par conséquent, le piston se déplace vers la droite et la tige du piston s'étend. En même temps, l'huile avec la cavité de la tige est extrudée de sorte qu'elle s'écoule dans la cavité sans tige, accélérant ainsi la vitesse d'extension de la tige de piston. Cette méthode de connexion du vérin hydraulique à tige de piston unique est appelée connexion différentielle. Dans la connexion différentielle, la surface efficace du vérin hydraulique est la surface de la section transversale de la tige de piston, et la vitesse de la table est supérieure à celle de la cavité sans tige, tandis que la force de sortie est réduite.
Analyse du principe de fonctionnement et de la structure d'un ensemble complet de vérins hydrauliques (démonstration d'animation)
La connexion différentielle est un moyen efficace d'obtenir un mouvement rapide sans augmenter la capacité et la puissance de la pompe hydraulique.
2. Cylindre hydraulique à levier unique
Un vérin hydraulique à tige de piston unique comporte une tige de piston à une seule extrémité. Il s'agit d'un vérin hydraulique à piston unique. Les orifices d'entrée et de sortie d'huile A et B aux deux extrémités peuvent laisser passer l'huile sous pression ou renvoyer l'huile pour obtenir un mouvement bidirectionnel-, c'est pourquoi on l'appelle également vérin à double effet. Lorsqu'il est utilisé pour réaliser un mouvement alternatif, le dispositif de décélération peut être éliminé, il n'y a pas d'espace de transmission et le mouvement est fluide, il est donc largement utilisé dans divers systèmes hydrauliques mécaniques.
Caractéristiques:
(1) Entrée d'huile sans cavité de tige, retour d'huile avec cavité de tige.
(2) Entrée d'huile avec cavité de tige, retour d'huile sans cavité de tige.
(3) Connexion différentielle - les cavités gauche et droite sont connectées et l'huile sous pression passe.
Comparaison de trois cylindres à tige unique, comme le montre la figure ci-dessous :
Analyse du principe de fonctionnement et de la structure d'un ensemble complet de vérins hydrauliques (démonstration d'animation)
3. Cylindre à piston à tige unique
Le piston du cylindre à piston à tige unique n'a qu'une seule extrémité avec la tige de piston, car la surface effective des cavités gauche et droite du cylindre à piston à tige unique est différente, il est donc caractérisé par : lorsque la pression et le débit du fluide Q sont inchangés en alternance dans les deux cavités du cylindre, la poussée de sortie F du cylindre à piston dans les directions gauche et droite n'est pas égale, l'orifice de vitesse alternatif n'est pas le même, et plus le diamètre de la tige de piston est grand, plus la différence est grande. Cependant, lorsque le bloc-cylindres et la tige de piston sont fixes, la plage de mouvement de leur établi correspondant est la même.
Analyse du principe de fonctionnement et de la structure d'un ensemble complet de vérins hydrauliques (démonstration d'animation)
4. Cylindre de piston à double tige
Les diamètres de tige aux deux extrémités du cylindre de piston à double tige sont généralement égaux, de sorte que la surface effective du piston aux deux extrémités est également égale. Lorsque les deux chambres du cylindre introduisent alternativement le même débit et la même pression de fluide, la poussée et la vitesse de mouvement maximales générées sur le piston sont également égales. Cependant, lorsque le bloc-cylindres est fixe et que la tige de piston est fixe, la plage de mouvement de leur établi correspondant est différente.
La structure du vérin à piston à double tige est similaire à celle du vérin hydraulique à double tige et le symbole graphique est le même.
Le vérin hydraulique à double tige est un vérin hydraulique avec une tige de piston des deux côtés du piston, qui est généralement entraîné par une pression hydraulique bidirectionnelle-et peut atteindre un mouvement alternatif à vitesse constante.
Caractéristiques:
(1) Entrée d'huile sans cavité de tige, retour d'huile avec cavité de tige.
(2) Entrée d'huile avec cavité de tige, retour d'huile sans cavité de tige.
(3) Connexion différentielle - les cavités gauche et droite sont connectées et l'huile sous pression passe.
Analyse du principe de fonctionnement et de la structure d'un ensemble complet de vérins hydrauliques (démonstration d'animation)
5. Bouteille de surpression de gaz-liquide
La bouteille de surpression à gaz-liquide est également connue sous le nom de bouteille de surpression à gaz-liquide, généralement appelée bouteille de surpression. L'huile hydraulique et l'air comprimé sont strictement isolés, la tige de piston dans le cylindre entre en contact avec les pièces de travail et démarre automatiquement, la vitesse d'action est rapide et elle est plus stable que la transmission pneumatique, le dispositif du bloc-cylindres est simple, le réglage de la sortie est facile, dans les mêmes conditions peut atteindre la force élevée de la presse hydraulique, une faible consommation d'énergie, un atterrissage en douceur n'endommage pas le moule. Facile à installer et le cylindre de surpression spécial peut être installé à n'importe quel angle de 360 degrés, occupe un petit espace, provoque moins de problèmes sans augmentation de température, a une longue durée de vie, est faible -bruit et possède d'autres caractéristiques essentielles. Le vérin de surpression peut atteindre la force élevée du vérin hydraulique en utilisant la pression d'air générale, et aucune unité hydraulique n'est requise. Les cylindres de surpression peuvent être généralement divisés en : cylindres de surpression à pré-, cylindres de surpression à pression directe, vérins de surpression à course réglable, vérins de surpression à retour augmenté, vérins de surpression parallèles compacts, mini vérins de surpression, vérins de surpression rapides et vérins de surpression d'isolation d'huile et de gaz.
La fréquence de travail du cylindre de surpression, en fonction des différentes courses et diamètres du cylindre, est généralement de 10 à 70 fois/min.
Mode d'actionnement : vitesse de fonctionnement à double effet : 50 ~ 1 000 mm/s Plage de sortie : 1 ~ 100 tonnes Domaine d'application : marques d'estampage, profils de pliage, poinçonnage, poinçonnage de l'acier, soudage par contact de profilés, moulage par extrusion, aplatissement et redressage, rivetage et forgeage, finition de tôle, assemblage serré, rivetage et assemblage, estampage de métal.
6. Vérin hydraulique télescopique
Le vérin hydraulique télescopique est un vérin hydraulique doté d'une tige de piston télescopique à plusieurs étages qui peut obtenir une course de travail plus longue, et le vérin hydraulique télescopique est également connu sous le nom de vérin hydraulique à plusieurs étages. Le cylindre hydraulique télescopique est composé de deux ou plusieurs cylindres hydrauliques à piston, et la tige de piston du premier cylindre à piston est le cylindre du deuxième cylindre à piston.
Lorsque l'huile sous pression entre par la cavité sans tige, le cylindre avec la plus grande surface efficace du piston commence à s'étendre, et lorsque la conduite atteint l'extrémité, le cylindre avec la deuxième plus grande surface efficace du piston commence à s'étendre. L'ordre d'extension de l'hydraulique télescopique est étendu de grand à petit, ce qui permet d'obtenir une longue course de travail. Plus la surface effective du cylindre trop étiré est petite, plus la vitesse d'extension est rapide. Par conséquent, la vitesse d'extension est lente et rapide, et la poussée hydraulique correspondante diminue de grande à petite ; Cette loi de changement de poussée et de vitesse convient aux exigences de diverses machines de chargement et de déchargement automatiques en matière de poussée et de vitesse. L'ordre de rétraction va généralement de petit à grand, et la longueur axiale de la rétraction est courte, l'espace est petit et la structure est compacte. Il est souvent utilisé dans le système hydraulique des engins de construction et autres engins de marche, tels que les grues, les wagons-bennes, etc.
7. Cylindre plongeur
Le cylindre plongeur est une forme structurelle de vérin hydraulique.
Un seul cylindre plongeur ne peut atteindre qu'un seul sens de mouvement, et l'inverse dépend de la force externe, comme le montre la figure A ci-dessous. Avec deux cylindres plongeurs combinés, comme le montre la figure b, un mouvement alternatif peut également être obtenu avec de l'huile sous pression. Lorsque le cylindre plongeur se déplace, il est guidé par le manchon de guidage sur la culasse, de sorte que la paroi intérieure du cylindre n'a pas besoin d'être finie. Il est particulièrement adapté aux longs trajets. De plus, le cylindre plongeur est divisé en un cylindre plongeur radial et un cylindre plongeur axial.
