Présentation
Un calculateur de force de vérin pneumatique détermine la force théorique qu'un vérin à air peut développer à partir de la pression d'alimentation et du diamètre d'alésage. Les lois physiques étant les mêmes partout, cet outil est universel : choisissez simplement l'unité de pression (bar, psi ou kPa) affichée sur votre manomètre.
Mode d'emploi
Saisissez la pression d'air et sélectionnez son unité, puis indiquez le diamètre d'alésage du vérin en millimètres. Pour la force de rentrée (traction), renseignez également le diamètre de la tige : celle-ci occupe une partie de la face du piston et réduit donc la surface utile du côté tige. Laissez la valeur de la tige à 0 pour ignorer la force de traction.
La formule expliquée
La force est égale à la pression multipliée par la surface : \(F = P \times A\). La face du piston étant un disque, sa surface vaut \(A = \frac{\pi}{4} \cdot d^{2}\). En sortie de tige, on utilise toute la surface de l'alésage. En rentrée, on soustrait la section de la tige, ce qui donne la surface annulaire \(A = \frac{\pi}{4}(d^{2} - d_{r}^{2})\). Convertissez la pression en pascals (1 bar = 100 000 Pa, 1 psi ≈ 6894,76 Pa, 1 kPa = 1000 Pa) et la surface en mètres carrés : le résultat s'exprime alors en newtons.
$$F_{push} = P \cdot \frac{\pi}{4}\,D^{2} \qquad F_{pull} = P \cdot \frac{\pi}{4}\left(D^{2} - d^{2}\right)$$
Exemple concret
Soit un vérin de 50,8 mm d'alésage sous 100 psi : \(P = 100 \times 6894{,}757 = 689\,475{,}7\ \text{Pa}\). Surface = \(\frac{\pi}{4}(0{,}0508)^{2} = 0{,}0020268\ \text{m}^{2}\). Force = \(689\,475{,}7 \times 0{,}0020268 \approx 1397{,}45\ \text{N}\).
$$P = 100 \times 6894{,}757 = 689\,475{,}7\ \text{Pa}$$$$A = \frac{\pi}{4}(0{,}0508)^{2} = 0{,}0020268\ \text{m}^{2}$$$$F = 689\,475{,}7 \times 0{,}0020268 \approx 1397{,}45\ \text{N}$$Un alésage 2,5 fois plus grand, à surface équivalente, augmente la force dans la même proportion.
Questions fréquentes
S'agit-il de la force réelle de travail ? Non : il s'agit de la force statique théorique. La force réellement disponible est plus faible en raison du frottement des joints (perte de 3 à 10 % en général) et de toute contre-pression côté échappement.
Pourquoi la force de traction est-elle inférieure à la force de poussée ? La tige du piston occupe une partie de la surface du piston côté tige : une surface moindre est donc soumise à la pression lors de la rentrée.
Quelle unité utiliser ? Utilisez celle qu'affiche le manomètre de votre régulateur ; le calculateur effectue la conversion en pascals en interne.
