Quelles sont les caractéristiques physiques d'un actionneur auxquelles vous prêtez attention ? Quels sont les paramètres les plus importants à prendre en compte ? Bien que les actionneurs soient principalement responsables du mouvement linéaire, leurs caractéristiques de mouvement rotatif jouent également un rôle. La raison est simple : les actionneurs produisent un 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 du monde entier consacrent leurs compétences. Nous avons préparé cette brève analyse, accompagnée d'une formule de calcul du couple d'un actionneur linéaire, pour vous aider à mieux comprendre 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. Il est l'équivalent de la force dans les mouvements de rotation. Si vous appliquez un couple à un objet, celui-ci se met en rotation autour de son axe. Cet axe est appelé point de pivot. La distance entre le couple appliqué et le point de pivot est le bras de levier. Le couple peut désigner un moment de force. La différence réside dans le fait que le couple produit la rotation autour du point de pivot. Un moment est en réalité une force appliquée sur une distance sans produire de rotation. Mais pourquoi est-ce si important ? Le calcul du couple d'un actionneur pneumatique est crucial en raison de la forte demande des clients pour des véhicules plus efficaces et plus économiques. Nous recherchons tous des voitures plus économes en carburant, plus sûres et plus fiables. De plus, des exigences légales en matière d'émissions sont imposées. Le couple est essentiel au développement d'un moteur moderne et puissant. Le couple et la vitesse de rotation sont les grandeurs physiques nécessaires au calcul de la puissance mécanique. Le calcul du couple de l'actionneur est également un élément important des tests. À l'aide de capteurs de couple, la mesure du couple en ligne est réalisée, ce qui joue un rôle essentiel dans l'optimisation du mécanisme.
Industries et mécanismes qui utilisent largement les actionneurs
Pour calculer le couple d'un actionneur, il est essentiel de comprendre l'ampleur de son utilisation. La plupart des mécanismes modernes en ont besoin pour garantir des performances optimales :
Industrie générale
Différents types d'actionneurs sont indispensables pour le serrage, la mise en tension, le positionnement, l'inclinaison des dispositifs et mécanismes.
Manutention des matériaux
Les actionneurs permettent de tourner et de positionner les conteneurs contenant divers matériaux, y compris dangereux. Ils sont également nécessaires au guidage des vannes.
Robotique
Le calcul du couple est important en robotique. Les robots de bricolage comme les robots d'ingénierie avancée tournent grâce à des actionneurs.
Industrie maritime
Les actionneurs linéaires sont largement utilisés pour ouvrir et fermer les écoutilles des bateaux à moteur. Ils permettent la manutention des marchandises, l'ouverture des écoutilles et bien d'autres opérations importantes. Moteurs, vérins, vis, vannes et autres outils et équipements fonctionnent efficacement grâce aux actionneurs. Les actionneurs produisant des mouvements de poussée et de traction convertissent le mouvement rotatif du moteur en mouvement linéaire. Les actionneurs rotatifs produisent un mouvement rotatif 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 trouver
Le calcul du couple d'un actionneur linéaire consiste à déterminer la force de rotation que l'actionneur électrique peut appliquer à la vanne ou à d'autres composants du mécanisme pour la fermer ou la faire bouger. Le couple étant une grandeur vectorielle, le calcul comprend deux composantes principales :
Définir la direction
Pour définir la direction du couple, utilisez la règle de la main droite. Pliez les doigts de la main droite depuis la direction du rayon vers celle de la force. Lorsque tout est correctement exécuté, le pouce pointe dans la bonne direction.
Définir la magnitude
Tout d'abord, nous allons aborder le couple en tant que grandeur physique. Analysons le scénario le plus simple. Dans le cas où 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, ce n'est généralement pas si simple, et il faut tenir compte de l'angle entre les vecteurs F et d. La formule est donc la suivante :
Dans de nombreuses sources, le couple peut être noté avec un « T » majuscule au lieu de τ que nous utilisons ici.
Calculs de couple en détail
Nous savons maintenant calculer τ, ou l'effort de rotation produit par l'actionneur. Cependant, le calcul du couple d'un actionneur pneumatique requiert beaucoup plus d'attention et d'efforts que l'exemple simple ci-dessus. Dans ce cas, nous devons explorer plusieurs types de couple ayant un impact sur votre projet :
Couple de conception
Il s'agit du couple maximal requis pour une application donnée. Il est déterminé par la conception de l'actionneur et doit être pris en compte lors du calcul du couple requis pour votre projet.
Couple de charge
Il est responsable de supporter le poids de la charge.
Couple de frottement
Il s'agit de la force nécessaire pour surmonter le frottement entre les pièces mobiles de l'actionneur. Son amplitude dépend du matériau de l'actionneur. Le couple de frottement est nul pour une charge suspendue.
Couple d'accélération
Le mouvement peut également comporter une certaine inertie. Pour la surmonter, le couple d'accélération est pris en compte.
Couple d'amortissement
La décélération angulaire dépend du couple d'amortissement de l'actionneur.
Couple de demande
Il s'agit du couple nécessaire pour effectuer la tâche. Pour le calculer avec précision, vous devez connaître le couple de charge, le couple de frottement et le couple d'amortissement.
Analyse des résultats
Il est temps d'analyser vos ressources. Pour choisir l'outil le mieux adapté à vos besoins, il est essentiel de comprendre toutes les exigences du produit et les limites de chaque composant. 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 permettent également de comprendre les accélérations possibles et la charge que le mécanisme peut supporter. Voici les principaux résultats à retenir :
- Si le couple du coussin est supérieur aux normes de l’industrie, des dommages sont possibles ;
- Si le couple demandé est supérieur au couple que l'actionneur peut fournir, il se déplacera trop lentement et ne pourra pas effectuer la tâche nécessaire ;
- Si quelque chose reste flou, contactez-nous et discutons plus en détail des résultats.
En conclusion
La plupart des fabricants fournissent des informations détaillées sur les caractéristiques techniques de leurs outils et dispositifs. Cependant, il peut s'avérer nécessaire de calculer le couple de l'actionneur dans le cadre de votre projet. Cette tâche nécessite d'approfondir les calculs et de bien comprendre les processus. Suivez notre guide pour calculer correctement les résultats ; ou contactez-nous pour le faire ensemble.