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Débit et pression nécessaires à un vérin

De grands progrès ont été faits dans l’industrie et la production depuis l’invention du système hydraulique. Présent sous de multiples formes, il permet d’effectuer des travaux impliquant une force colossale. Les vérins hydrauliques constituent quant à eux des pièces essentielles des systèmes hydrauliques. Si vous lisez actuellement cet article, vous vous demandez sûrement : quel débit et pression pour un vérin ? Suivez le guide !

Avant d’entrer dans le vif du sujet, il est nécessaire d’effectuer quelques rappels sur le système hydraulique.

Le système hydraulique est un ensemble de composants utilisant la pression exercée sur un fluide afin d’effectuer un travail mécanique. La différence de pression entre deux éléments du système permettra de créer un mouvement. L’industrie utilise fréquemment ce type d’appareils pour des tâches impossibles à accomplir par la seule force humaine. Mais de quoi un système hydraulique est-il généralement composé ? On peut distinguer 4 grands ensembles.

Le groupe générateur constitue la première partie. Il se compose d’une pompe, d’un réservoir et d’un moteur d’entraînement. La combinaison de ces éléments permet de faire circuler le fluide dans le système hydraulique. Le fluide est pris dans le réservoir par la pompe puis envoyé vers le moteur. Le moteur récupère quant à lui l’énergie hydraulique créée par la pompe et la change en énergie mécanique (grâce aux actionneurs).

Le contrôle permet, comme son nom l’indique, de maintenir une gestion harmonieuse des fluides, à travers le contrôle de la pression et du débit du système. Il évitera les accidents graves en redirigeant notamment l’excédent de fluide vers le réservoir.

La distribution permet de faire passer le liquide dans le circuit et de contrôler la direction qu’il prend à l’intérieur du système. Les distributeurs peuvent avoir plusieurs débits. Pour bien choisir sa distribution, il faut bien entendu évaluer à l’avance le débit souhaité pour le système hydraulique.

Les actionneurs viennent s’ajouter au groupe générateur dans la tâche de transformation de l’énergie hydraulique en énergie mécanique. Ils permettent aux pièces lourdes de se déplacer. La conversion de l’énergie se fait par des mouvements rotatifs et des mouvements de translation linéaire. L’actionneur linéaire hydraulique a un autre nom… Le vérin hydraulique !

Faisant partie des actionneurs, notre fameux vérin hydraulique reçoit l’énergie hydraulique afin de la transformer en force mécanique. Les vérins ont une forme cylindrique et sont séparés en deux chambres par des pistons. On trouve par ailleurs en leur centre une tige.

Débit et pression nécessaires à un vérin

Pour calculer le débit et la pression nécessaires, il faut vérifier le diamètre du piston, celui de la tige et la course en millimètres. À partir de cela, on pourra calculer la surface du piston, de la tige et de la surface annulaire. Nous pourrons nous baser là-dessus pour définir la pression et le débit.

Si Sf représente la surface du piston, St la surface de la tige et Sa la surface annulaire, nous pouvons prendre les références suivantes :

  • Avec Sf = 78,54 cm², St = 38,48 cm² et donc Sa = 78,54 – 38,48 = 40,06 cm²
  • Le rapport de surface du vérin Sf/St de 1,96
  • Temps de sortie de la tige de 7 s
  • Vitesse : V(m/s) = course (m) / temps (s) donc : 0,5 m / 7 s = 0,071m/s

Nous calculons le débit avec le formule suivante : Q (L/min) = 6*S(cm²)*V(m/s) :

  • Débit entrant côté fond = Q(L/min) = 6 x 78,54 (cm²) x 0,071 (m/s) = 33,45 L/min
  • Débit sortant coté tige = Q(L/min) = 6 x 40,06 (cm2) x 0,071 (m/s) = 17,06 L/min

Nous calculons la pression avec la formule suivante : P = F (daN) / S (cm²). La pression sera donc, dans notre cas, de : P = 7000 daN / 78,54cm² = 89 bar.

Ces formules sont un peu complexes à prendre en main au départ, mais c’est comme le vélo, ça ne s’oublie pas !