DIMENSIONNEMENT ET CHOIX D’UN VÉRIN

Que dimensionner ?

Lors de l’étude d’un système pneumatique il est nécessaire de dimensionner chaque vérin en fonction du rôle qu’il joue. Le travail qu’il réalise conduit à déterminer le diamètre de son piston et / ou sa course. L’environnement dans lequel il évolue influence le choix du vérin (résistance aux actions extérieures).

Détermination de la course du vérin.

La course est choisie en fonction du déplacement à réaliser. La longueur de course du vérin doit au moins être égale à la course souhaitée (la fin de course se fera en butant sur les fonds du vérin ou sur des butées extérieures). Sur un vérin traditionnel, la longueur de la course influe directement sur l’encombrement général. Selon le vérin choisi, la course sera standard (imposée par le constructeur) ou spéciale (réalisée à la demande).

Détermination du diamètre.

Le diamètre du piston est en rapport direct avec l’effort axial développé par le vérin.

Effort théorique.

L’air comprimé situé dans la chambre arrière applique une poussée sur toute la surface qui l’emprisonne – entre autre, sur toute la surface du piston. Il en résulte un effort axial théorique développé par le vérin et transmis en bout de tige.

Ft : effort théorique axial

p : pression de service à l’intérieur de la chambre du vérin

S : surface du piston sur laquelle la pression s’applique.

Effort réel Lorsqu’un vérin est en conditions réelles d’utilisation, il développe un effort de poussée réel inférieur à l’effort théorique car il faut tenir compte : Des frottements internes au vérin, De la contre pression qui est établie dans la chambre opposée pour obtenir un mouvement régulier.

On estime, en usage général, les forces qui s’opposent à l’effort de poussée à environ 3 à 20% de l’effort obtenu (et 10% en général).

Ft : effort théorique axial

Fr : effort réel

Ff : forces de frottement et divers

Calculs et unités pratiques.

La formule F = P . s permet de déterminer l’effort développé par un vérin donné ou de déterminer la section nécessaire pour développer un effort donnée.

Attention aux unités :

En automatisme, l’unité de pression employée est le bar (et non le pascal), il en résulte un choix d’unités pratiques, permettant des calculs simples.

P est exprimé en bars
r (rayon) ou d (diamètre) est exprimé en cm
S est exprimé en cm²
F est exprimé en daN (déca-newton)

Selon l’effort (Ft ou Fr) choisi dans le calcul, on déterminera un rayon théorique ou réel du piston.

Calcul de l’effort de rentrée de tige :

Les calculs que nous venons d’aborder permettent de déterminer un vérin pour un effort axial en poussant. La méthode de calcul est la même pour le mouvement de rentrée de tige mais la surface du piston sur laquelle la pression de l’air comprimé agit n’est plus la même. En effet, il faut tenir compte de la tige du piston.

Exercice sur le choix et le dimensionnement d’un vérin pneumatique

Le but de cet exercice est de vous montrer la démarche pour déterminer la référence d’un vérin et de ses accessoires en fonction d’un cahier des charges établi par le bureau d’étude. Plusieurs étapes sont nécessaires, elles sont détaillées dans cette vidéo. Pour l’exemple, nous utilisons un extrait du catalogue JOUCOMATIC.

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