Outil gratuit · Pneumatique
Dimensionner un vérin pneumatique
Force en poussée et en traction, alésage minimal pour une charge donnée, et consommation d'air par cycle. Le calcul applique le taux de charge — la réserve sans laquelle un vérin correctement calculé ne bouge pas.
Résultats
L'alésage convient : la force admissible couvre l'effort demandé.
Force en poussée, admissible
taux de charge appliqué — c'est le chiffre à comparer à la charge
530 N
Force en traction, admissible
445 N
Effort demandé par la charge
392 N
Force théorique en poussée
sans rendement ni réserve
1 178 N
Consommation, aller-retour
5,00 NL
Formule
S_piston = π · D² / 4
S_annulaire = π · (D² − d²) / 4
F_théorique = p · S / 10 [bar, mm² → N]
F_utile = F_théorique · 0,9
F_admissible = F_utile · τ
Hypothèses
- Rendement mécanique 0,9 (joints de piston et de tige, vérin ISO 15552 en bon état).
- Taux de charge τ = 0,5 en déplacement, 0,7 en maintien.
- Pression stable en bout de ligne, à pleine ouverture du distributeur.
- Effort en ligne avec l'axe du vérin, sans effort radial.
Hors du domaine de validité
- Vitesse élevée : l'amortissement de fin de course devient dimensionnant, il n'est pas calculé ici.
- Course longue : le flambage de la tige doit être vérifié à part.
- Effort radial ou porte-à-faux : il faut un guidage extérieur, le vérin ne le reprend pas.
- Vérins rotatifs, sans tige, ou à double tige : sections différentes.
Références — ISO 15552 (vérins pneumatiques normalisés), ISO 6432 (mini-vérins), ISO 8778 (conditions normales de référence pour l'air). · Ce calculateur donne un ordre de grandeur de pré-dimensionnement. Il ne remplace pas une note de calcul ni la validation d'un ingénieur.
Méthodologie.
Pourquoi la force théorique ne suffit jamais
F = p × S est exacte, et c'est précisément le problème : elle donne la force que le vérin développerait s'il ne frottait pas, si la pression ne chutait pas, et s'il n'avait rien à accélérer. Aucune de ces trois conditions n'est vraie en service.
D'où deux corrections successives. Le rendement (≈ 0,9) absorbe le frottement des joints. Le taux de charge — la moitié de la force restante en déplacement — laisse de quoi accélérer la masse, vaincre le frottement du guidage et encaisser la chute de pression du réseau quand plusieurs vérins partent en même temps.
Un vérin dimensionné à sa force théorique sort lentement, s'arrête en charge, ou ne démarre pas. Le symptôme classique : « il marche à vide, il cale quand la pièce est dessus ».
Les pièges du dimensionnement pneumatique
—Oublier que le vérin tire moins fort qu'il ne pousse
La tige occupe une part de la section côté retour. Sur un Ø50 à tige Ø20, la traction ne vaut que 84 % de la poussée — et c'est souvent la course de retour qui est chargée.
—Calculer à la pression du compresseur
Le manomètre de la centrale affiche 7 bar ; il en reste 5,5 en bout de ligne après le filtre, le régulateur, le distributeur et dix mètres de tuyau de 6 mm. Calculez à la pression disponible au vérin.
—Ignorer la consommation d'air
Un Ø63 course 400 à 6 bar consomme environ 16 NL par aller-retour. À dix cycles par minute, c'est plus de 160 NL/min pour un seul vérin — le compresseur, lui, ne s'en aperçoit qu'en été.
—Confondre force et vitesse
Augmenter l'alésage donne de la force, pas de la vitesse. La vitesse dépend du débit : section de tuyauterie, taille du distributeur et réglage des limiteurs de débit à l'échappement.
—Négliger le flambage sur les longues courses
Au-delà d'une dizaine de fois l'alésage, la tige travaille en compression élancée. Ce calculateur le signale mais ne le calcule pas : c'est une vérification à part.
Questions fréquentes
Quelle pression prendre pour le calcul ?
Celle réellement disponible à l'entrée du vérin en régime, pas celle de la centrale. En l'absence de mesure, 6 bar est une hypothèse raisonnable sur un réseau réglé à 7.
Pourquoi 50 % de la force et pas 80 % ?
Parce que les 50 % restants ne sont pas une marge de confort : ils servent à accélérer la masse et à vaincre le frottement du guidage, qui ne figurent pas dans F = p × S. En maintien pur, où il n'y a rien à accélérer, 70 % est admis.
Électrique ou pneumatique ?
Le pneumatique est imbattable en coût d'acquisition sur un mouvement simple entre deux butées. L'électrique s'impose dès qu'il faut des positions intermédiaires, une force contrôlée, ou quand le coût de l'air comprimé sur la durée de vie devient visible.
Le résultat est-il utilisable dans un dossier ?
Comme pré-dimensionnement, oui. Comme note de calcul opposable, non : il faut vérifier le flambage, l'amortissement de fin de course et la tenue du guidage.
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Un calcul isolé ne fait pas une machine
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