Frein de maintien du vérin linéaire Training

Training Home| Previous Topic Next Topic

Conception et théorie

En règle générale, les vérins linéaires industriels sont conçus pour ne pas reculer. On parle de recul lorsque la charge d’une vis, d’un vérin ou d’un système est capable de faire fonctionner l’appareil en marche arrière lorsqu’il n’est pas alimenté.

Il existe plusieurs moyens d’empêcher le recul sur les vérins linéaires industriels. Certains vérins sont conçus avec des vis-mères autobloquantes. Les vérins utilisant des vis à billes incorporent des freins de maintien. Le frein de maintien le plus couramment utilisé est le frein à ressort à spires jointives.

Comment prévenir le retour en arrière

Pour savoir comment fonctionne le frein à ressort à spires jointives, continuez la lecture, sinon passez au thème suivant (lien)

Comment fonctionne un frein à ressort à spires jointives

Le composant principal d’un frein à ressort à spires jointives est un embrayage à ressort à spires jointives. Un embrayage à ressort à spires jointives de base se compose de deux moyeux et d’un ressort à spires jointives. Le ressort à spires jointives a un diamètre interne légèrement plus petit que le diamètre externe des deux moyeux. Une fois assemblé, le ressort est poussé sur les deux moyeux.

Un modèle de base du ressort à spires jointives

La rotation de l’un ou l’autre des moyeux dans le sens du déroulement ou développement du ressort à spires jointives permet au moyeu de se mettre en roue libre.

Le mouvement de développement du ressort permet la roue libre

La rotation du moyeu dans le sens de l’enroulement du ressort fait que le ressort s’enroule fermement sur les moyeux en les engageant positivement. Plus la force de rotation est grande, plus le ressort serre les moyeux.

Le mouvement d’enveloppement ou de serrage du ressort provoque l’engagement

Si l’un des moyeux est maintenu immobile, cet ensemble pourrait constituer un frein. Cependant, il ne freinerait que dans un sens et ne serait en roue libre que dans l’autre. Pour freiner dans les deux sens, comme dans un frein à ressort à spires jointives, il faut davantage de composants.

Frein à ressort à spires jointives des vérins

Le frein à ressort à spires jointives des vérins est essentiellement un double embrayage à ressort à spires jointives. Les embrayages partagent un moyeu d’entrée commun qui se trouve au centre et deux moyeux de sortie de chaque côté. Le moyeu d’entrée est fixé à l’arbre à vis entraîné par le moteur qui provoque l’extension ou la rétraction du vérin (coloré en vert dans l’animation).

Vue éclatée du frein de vérin (simplifiée)

En faisant tourner l’ensemble arbre et moyeu d’entrée (vert) dans le sens horaire, le ressort à spires jointives se resserre sur le moyeu d’entrée et le moyeu de sortie gauche, ce qui les verrouille conjointement. Le ressort à spires jointives se déroule sur le moyeu droit, ce qui lui permet de glisser.

Frein de vérin tourné dans le sens horaire

La rotation de l’ensemble arbre et moyeu d’entrée (vert) dans le anti-horaire provoque le verrouillage conjoint du moyeu d’entrée et du moyeu de sortie droit. Le moyeu de sortie gauche est autorisé à glisser.

Frein de vérin tournant dans le sens anti-horaire

Moteur entraînant l’actionnement

Lorsque le moteur tourne l’ensemble vis et moyeu d’entrée dans le sens anti-horaire, le vérin s’étend. Lorsque le vérin s’étend, la force d’expansion pousse le vérin contre le moyeu gauche Comme indiqué précédemment, le moyeu de gauche est celui qui glisse dans cette direction. Lorsque le moteur tourne la vis dans le sens horaire, le vérin se rétracte, les forces de rétraction tirent le vérin contre le moyeu droit et le moyeu droit est celui qui glisse dans cette direction.

Dans l’animation ci-dessous :

Le tube de rallonge avec l’écrou qu’il contient sont représentés par le cylindre bleu.
La direction de la force extérieure, tension ou compression, et la force opposée contre le moyeu sont indiquées par les flèches orange.
les flèches jaunes représentent les forces qui verrouillent conjointement les moyeux et le ressort de l’ensemble vis et moyeu d’entrée en rotation.

Frein à ressort à spires jointives de vérin qui s’étend et se contracte

Maintien d’une charge

Pour que cet ensemble fonctionne comme un frein, un matériau de friction est ajouté aux extrémités des moyeux extérieurs. Lorsque la charge tente de comprimer le vérin, le moyeu de sortie gauche est pressé contre le matériau de friction qui freine le moyeu gauche. De même, lorsqu’une charge tire le vérin en tension, le moyeu de sortie droit est pressé contre le matériau de friction qui freine le moyeu droit.

En même temps, la charge de compression ou de tension appliquée à le vérin crée une tendance au retour en arrière ou à la rotation de la vis. Cette tentative de rotation bloquera l’arbre de vis et l’ensemble de moyeu d’entrée sur l’un des moyeux de sortie Lorsque la charge tente de comprimer le vérin, le ressort à spires jointives bloque le moyeu d’entrée sur le moyeu de sortie gauche. Lorsqu’une charge tire le vérin en tension, le ressort à spires jointives bloque le moyeu d’entrée sur le moyeu de sortie droit.

Dans l’image ci-dessous :

Les flèches rouges indiquent la direction dans laquelle la vis essaierait de reculer.
Les flèches jaunes indiquent les moyeux et le ressort bloqués conjointement par l’ensemble de vis et moyeu d’entrée qui tentent d’effectuer un retour en arrière.

À gauche : freinage sous compression. À droite : freinage sous tension

Remarquez que l’ensemble du moyeu d’entrée est verrouillé au moyeu de sortie qui est forcé contre le matériau de friction qui l’empêche de tourner. Cela se produit à la fois dans le scénario de compression et de tension, empêchant la vis et le moyeu d’entrée de tourner. L’ensemble étant empêché de tourner, le tube d’extension reste en place.

Charges d’aide

Une charge d’aide est une charge qui se déplace dans la même direction que le vérin. Une charge de compression pendant que le moteur essaie de rétracter le vérin ou une charge de tension pendant que le moteur essaie d’étendre le vérin.

Ce scénario est le même que celui du moteur qui entraîne le vérin, à une différence près. Le moyeu qui est forcé contre la surface de friction sera le moyeu de sortie opposé. Cela signifie que le moyeu en rotation tournera contre le matériau de friction (représenté en rose dans l’animation). Dans cette situation, le moteur se met en marche grâce à la friction et étend ou contracte le vérin. Toutefois, ce scénario entraîne une certaine usure du matériau de friction.

Vérin en expansion et en contraction avec l’aide d’une charge