Calculateur de force et de vitesse de vérin hydraulique

Calcul de la force d’un vérin hydraulique

La force d’un vérin est le produit de la pression par l’aire sur laquelle elle agit : F = p × A. En sortie, l’huile agit sur toute l’aire du piston : A = π × D² / 4. En rentrée, la tige réduit l’aire utile à l’anneau A_h = π × (D² − d²) / 4. À pression égale, la force de traction est donc inférieure à la poussée.

Une conversion pratique est 1 bar = 0,1 N/mm² : 160 bar correspondent à 16 N/mm². Avec l’aire en mm², la force est obtenue en newtons.

Vitesse et temps de course

La vitesse du piston est le débit divisé par l’aire : v = Q / A. L’aire annulaire étant plus petite, à débit égal la rentrée est plus rapide que la sortie. Le temps de course vaut t = L / v.

Exemple

Un vérin d’alésage 63 mm et de tige 36 mm fonctionne à 160 bar. L’aire du piston vaut 3117 mm² et l’aire annulaire 2099 mm². La poussée théorique est de 49,9 kN et la traction de 33,6 kN. Avec 20 L/min, la vitesse de sortie est de 0,107 m/s et celle de rentrée de 0,159 m/s. Une course de 500 mm demande 4,7 secondes en sortie et 3,1 secondes en rentrée.

Limites

Le calculateur donne la force et la vitesse en mouvement établi. Le frottement des joints est couvert par le rendement saisi et la pression de retour est supposée nulle. Le flambement de la tige, la résistance du corps et les fixations nécessitent des vérifications distinctes. Pour le levage et le pressage, choisissez le vérin selon les données du fabricant et la norme applicable.

Passer de la force au choix du diamètre

Choisissez une force de poussée d’exemple de 30 kN, une pression de 120 bar et un rendement saisi de 90 %. Ces entrées ne recommandent aucun produit. La pression vaut 12000000 Pa et le rendement 0,9. La surface nécessaire est 30000 / (12000000 × 0,9) ≈ 0,00277778 m², soit 27,7778 cm². Le diamètre vaut √(4 × 0,00277778 / π) ≈ 0,0594708 m, soit 59,4708 mm. C’est le diamètre théorique minimal du modèle, pas une dimension à commander directement.

Après le choix d’un diamètre de catalogue, réévaluez les diamètres réels du piston et de la tige dans le mode force et vitesse. Agrandir le piston augmente la poussée à pression identique et réduit la vitesse de sortie à débit identique. Le rendement s’applique à la force, sans réduction supplémentaire du débit. Un rendement de force modifié sans changement de vitesse n’est donc pas une erreur. Une contrepression réelle peut réduire la force nette par rapport à l’exemple. Examinez aussi course, montage et conditions de service.