Calcul de vérin pneumatique
Ce calcul de vérin pneumatique détermine les forces de sortie et de rentrée d’un vérin à air comprimé à partir du piston, de la tige et de la pression d’alimentation, ainsi que l’air libre qu’il consomme par minute selon la course et la cadence. Il fonctionne pour les vérins double et simple effet et montre la force en newtons, livres-force et kilogrammes-force.
Résultats
L’outil « Calcul de vérin pneumatique » fait partie de notre rubrique Calculateurs : Fluides & hydraulique. Parcourez cette rubrique pour dimensionner, convertir et vérifier vos résultats en complément de cet outil.
Pourquoi faire un calcul de vérin pneumatique
Un vérin à air comprimé pousse avec la pression d’air sur la surface du piston et tire avec la pression sur l’anneau plus petit autour de la tige. L’outil détermine les deux forces et le volume d’air par cycle, converti en air libre à pression atmosphérique, l’unité dans laquelle on indique les compresseurs. Il montre aussi une force pratique à un taux de charge de 70 %, car frottements et vitesse nécessaire consomment une partie de la force théorique.
Formule du vérin pneumatique
La force vaut pression fois surface ; la consommation d’air compte les deux chambres pour un vérin double effet :
Avec p en bar et les surfaces en mm², multipliez par 0,1 pour des newtons. Le rapport (p + 1,013) ÷ 1,013 convertit le volume comprimé en air libre.
Exemple de calcul de vérin pneumatique
Un vérin double effet de 50 mm de piston et 20 mm de tige à 6 bar, 100 mm de course et 10 cycles par minute :
La force de rentrée vaut 990 N. À un taux de charge de 70 %, le vérin déplace de façon fiable environ 825 N.
Comment faire le calcul d’un vérin pneumatique
Saisissez les diamètres du piston et de la tige en millimètres et la pression d’alimentation en bar ; 6 bar est une pression d’atelier courante, environ 87 psi. Choisissez double effet ou rappel par ressort. Ajoutez la course et les cycles par minute pour la consommation d’air. Cliquez sur Calculer pour lire forces et consommation d’air.
Interpréter le calcul de vérin pneumatique
La force théorique suppose une pression statique et aucun frottement. Pour un vérin qui doit bouger à une vitesse raisonnable, dimensionnez pour un taux de charge de 50 à 70 %, afin qu’il reste de la force pour l’accélération et le frottement des joints. La consommation d’air s’additionne sur tous les vérins d’une machine ; ajoutez soufflettes et outils pour dimensionner le compresseur et comptez les fuites.
Quand faire un calcul de vérin pneumatique
- Choisir une taille de piston pour bridage, presse ou poussoir
- Vérifier que la pression d’atelier suffit pour une charge
- Déterminer le besoin en air d’une machine
- Comparer vérins simple et double effet
- Convertir entre N, lbf et kgf
Erreurs fréquentes dans le calcul de vérin pneumatique
- Utiliser la pression du compresseur. Utilisez la pression au vérin.
- Dimensionner à 100 % de charge. Gardez de la marge pour frottement et vitesse.
- Ignorer le côté tige. La force de rentrée est plus faible.
- Oublier l’air libre. Les compresseurs s’indiquent en air libre, pas en volume comprimé.
Conseils pour dimensionner un vérin pneumatique
- Utilisez des réducteurs de débit à l’échappement pour un mouvement doux.
- Ajoutez un amortissement de fin de course pour les courses rapides avec charges lourdes.
- Baissez la pression là où la pleine force n’est pas nécessaire.
Dimensionner un vérin pneumatique pas à pas
Partez de la charge et de la façon dont le vérin la déplace. Soulever demande une force égale au poids, pousser une charge sur une surface seulement la force de frottement, souvent une fraction du poids. Divisez la force requise par votre taux de charge, par exemple 0,6, puis par la pression la plus basse que voit la machine, pas le réglage du compresseur, car la pression chute dans flexibles, distributeurs et filtres. Le résultat est la surface nécessaire ; choisissez le piston ISO supérieur selon l’ISO 15552. Vérifiez aussi la force de rentrée si le vérin tire une charge. Pour de très grandes forces à vitesse modérée, l’huile convient mieux, et le calcul de force de vérin hydraulique couvre ce cas.
Consommation d’air du vérin pneumatique et compresseur
Chaque course rejette l’air comprimé à l’atmosphère, la consommation d’air croît donc avec le carré du diamètre du piston, la course, la pression et la cadence. Une machine de dix vérins comme celui de l’exemple demande sans fuites environ 250 L/min, près de 9 CFM. Additionnez tous les vérins, soufflettes et outils, puis dimensionnez l’alimentation avec le calcul de dimensionnement de compresseur. Baisser la pression là où la pleine force n’est pas nécessaire est l’un des moyens les plus rapides de réduire le coût de l’air comprimé.
Tableau de force de vérin pneumatique à 6 bar
Force théorique en newtons pour des tailles ISO de piston et de tige :
| Piston / tige (mm) | Sortie (N) | Rentrée (N) |
|---|---|---|
| 16 / 6 | 121 | 104 |
| 20 / 8 | 188 | 158 |
| 25 / 10 | 295 | 247 |
| 32 / 12 | 483 | 415 |
| 40 / 16 | 754 | 633 |
| 50 / 20 | 1 178 | 990 |
| 63 / 20 | 1 870 | 1 682 |
| 80 / 25 | 3 016 | 2 721 |
| 100 / 25 | 4 712 | 4 418 |
Questions fréquentes : Calcul de vérin pneumatique
Comment calculer la force d’un vérin pneumatique ?
Multipliez la pression par la surface du piston. À 6 bar, un piston de 50 mm et 1963,5 mm² donne 0,6 N/mm² × 1963,5 = 1178 N.
Combien d’air consomme un vérin ?
Prenez le volume balayé de chaque chambre par cycle, convertissez en air libre avec (p + 1,013) ÷ 1,013 et multipliez par les cycles par minute. L’exemple donne 25 L/min.
Pourquoi n’utiliser que 50 à 70 % de la force ?
Frottement des joints, pertes dans distributeurs et conduites et accélération nécessaire de la charge font qu’à 100 % un vérin avance lentement ou cale.
Comment convertir des psi en bar ?
Divisez les psi par 14,5. 90 psi font environ 6,2 bar.