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Article

1 - VÉRINS À MOUVEMENT LINÉAIRE

2 - COMMENT COMMANDER UN VÉRIN PNEUMATIQUE

3 - DIFFÉRENTS TYPES D’AMORTISSEMENT

4 - DÉTECTION DES FINS DE COURSE

5 - MATÉRIAUX UTILISÉS

  • 5.1 - Matériaux utilisés pour les joints
  • 5.2 - Matériaux utilisés pour les vérins

6 - DIMENSIONNEMENT DES VÉRINS

7 - CONSOMMATION DES VÉRINS

8 - CONCLUSION

9 - GLOSSAIRE

10 - SYMBOLES

Article de référence | Réf : BM6100 v1

Dimensionnement des vérins
Automatisation pneumatique - Vérins pneumatiques linéaires et rotatifs

Auteur(s) : Frédéric MOULIN

Date de publication : 10 août 2022

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RÉSUMÉ

Cet article traite des différentes technologies de vérins pneumatiques actuellement utilisés dans l’industrie : quels sont les différents types de vérins ? A quelles applications sont-ils adaptés ? Quels sont les matériaux utilisés pour leur fabrication ? En plus d’un état des lieux technologique, sont abordés les différents aspects nécessaires à la mise en œuvre de ces vérins : organes de commande, gestion des vitesses et des décélérations, et accessoires nécessaires à leur intégration dans une architecture mécanique ou encore d’automatisme. Pour conclure, il est question des méthodes de dimensionnement des vérins et des calculs de consommation d’air comprimé.

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Auteur(s)

INTRODUCTION

Le vérin pneumatique est un organe clé utilisé dans l’automatisme industriel. À partir de la force de l’air comprimé, il permet de réaliser des mouvements rapides et puissants. Grâce à sa conception très simple, le vérin pneumatique est d'un faible coût par rapport à d’autres technologies de transmissions de puissance, il est de plus particulièrement léger ce qui le rend adapté à des applications mobiles ou embarquées.

Les concepts de bases ainsi que les termes utilisés dans cet article permettent de définir les principes de fonctionnement, d’utilisation et d’activation des vérins pneumatiques. Cet article aborde les différents designs et les principes de fonctionnement.

Nous pouvons distinguer différents types de vérins en nous appuyant sur les critères suivants :

  • conception : cylindrique, à profilé, à tirant, compact, en soufflet, ou autres types de conception,

  • type de mouvements : linéaire, rotatif, ou encore combinaison des deux,

  • fonction : préhension, manipulation, mouvement de charge lourdes, etc.

En plus de ces critères, il est possible d’ajouter d’autres moyens de différencier les vérins, comme par exemple, la vitesse (vérins à faible vitesse), les environnements spécifiques (production en salle blanche, vérins utilisés dans l’industrie minière…). Dans ces cas, les généralisations restent difficiles, car les utilisateurs énoncent des points de vue divergents.

Pour cet article, la première distinction est faite entre les vérins linéaires et les vérins rotatifs. Chaque type de fonction et de conception est ensuite détaillé.

Le lecteur trouvera en fin d'article un glossaire et un tableau des symboles utilisés.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-bm6100


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6. Dimensionnement des vérins

Après avoir choisi le bon type de vérin (simple ou double effet, linéaire ou rotatif, avec ou sans tige), une question se pose : comment dimensionner un vérin rotatif ? En effet, les dimensions du vérin doivent pouvoir répondre aux besoins de l’application particulière. Cette démarche implique des calculs, en général simples mais nécessaires.

Bien que de nombreux tableaux, des diagrammes, voire des logiciels sont disponibles pour assister dans cette démarche de dimensionnement, il est utile de rappeler quelques principes fondamentaux. Nous allons voir les différentes étapes d’un dimensionnement.

6.1 Dimensionnement des vérins linéaires

HAUT DE PAGE

6.1.1 Force du vérin

Le dimensionnement du vérin commence par la définition de la force du vérin. Celle-ci est déterminée par la surface sur laquelle agit l’air comprimé sous pression, mais aussi les pertes énergétiques qui réduisent l’effort avant qu’il puisse être utilisé.

Ces pertes résultent du frottement des joints et du palier, et – s’il y en a un – de la force du ressort de rappel dans le cas d’un vérin simple effet.

On peut donc établir la formule suivante pour calculer la force d’un vérin pneumatique :

F=( surface ×pression)frottementforce du ressort 

L’expérience montre que les pertes dues au frottement sont en général entre 3 et 10 % de la force théorique, suivant la conception du vérin. Dans la plupart des calculs, on aura tendance à négliger ce frottement. On parle alors de force théorique du vérin, on l’estime donc ainsi :

F=( R 2 r 2 )×π×pforce de ressort 
...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - HESSE (S.) -   Rationaliser grâce à la manipulation.  -  Version anglaise : https://frscribe.com/doc/7339269/99-Pneumatic-Applications (1994).

  • (2) - CHEVALIER (A.) -   Guide du dessinateur industriel.  -  Hachette (Édition 2021-2002).

NORMES

  • Transmissions pneumatiques – Vérins à simple tige, série 1 000 kPa (10 bar), alésages de 8 mm à 25 mm – Dimensions de base et de montage. - ISO 6432 - novembre 2015

  • Transmissions pneumatiques – Vérins avec fixations détachables, série 1 000 kPa (10 bar), alésages de 32 mm à 320 mm – Dimensions de base, des fixations et des accessoires. - ISO 15552 - juin 2018

  • Transmissions pneumatiques – Vérins – Vérins compacts, série 1 000 kPa (10 bar), alésages de 20 mm à 100 mm. - ISO 21287 - juillet 2005

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