Force, vitesse et consommation d’un vérin pneumatique

Comment calculer la force d’un vérin pneumatique ?

La force est le produit de la pression relative et de la surface du piston : F = p × A, avec A = π × D² / 4. À la rentrée, la tige réduit la surface à l’anneau A_h = π × (D² − d²) / 4. Avec 1 bar = 0,1 N/mm² et une surface en mm², la force est en newtons.

C’est la force théorique. Un rendement tient compte du frottement des joints. Pour une charge mobile, on conserve une marge plutôt que d’utiliser toute la force disponible.

Consommation d’air

Chaque course remplit le volume du vérin d’air comprimé. L’équivalent à pression atmosphérique (air libre) découle du rapport de compression r = (p + p_atm) / p_atm. Pour un vérin à double effet, un cycle consomme V = (A + A_h) × L × r. Multipliez par les cycles par minute pour la consommation moyenne. Le compresseur et le traitement d’air sont dimensionnés selon ce total.

Exemple

Un vérin d’alésage 50 mm, de tige 20 mm et de course 200 mm travaille à 6 bar. La force théorique de poussée vaut 1178 N et celle de traction 990 N. Le rapport de compression vaut 6,92, soit 5,0 litres d’air libre par cycle. À 10 cycles par minute, la consommation est de 50 L/min.

Pourquoi une formule ne donne pas la vitesse ?

L’air est compressible. La vitesse du piston dépend du débit, mais aussi de la charge, du distributeur, de la longueur des tuyaux et du réglage du débit. Cet outil utilise le temps de course saisi et renvoie la vitesse moyenne ainsi que le débit d’air libre que le distributeur doit laisser passer. Pour la vitesse réelle, utilisez le logiciel de dimensionnement du fabricant ou mesurez.