Un vérin pneumatique consomme, à chaque course, le volume de sa chambre rempli à la pression de travail. On calcule donc sa consommation avec trois chiffres : le volume balayé, le nombre de cycles par minute et la pression absolue. Un vérin de 50 mm de diamètre et 300 mm de course, à 6 bar et 8 cycles par minute, consomme environ 60 l/min d'air aspiré.
Ce calcul sert à dimensionner le compresseur d'une ligne automatisée, par exemple en scierie et dans l'industrie du bois, où des dizaines de vérins et de pinces travaillent toute la journée.
La formule, étape par étape
Étape 1, la surface du piston. Surface (cm²) = π × (diamètre en cm)² ÷ 4. Pour un vérin double effet, la course retour se fait côté tige : on retire la surface de la tige.
Étape 2, le volume par cycle. Volume (cm³) = surface × course (cm). Simple effet : la course aller seulement. Double effet : course aller + course retour (côté tige).
Étape 3, l'air aspiré par cycle. Le compresseur doit fournir ce volume rempli à la pression de travail. On multiplie le volume en litres par la pression absolue, c'est-à-dire la pression lue au manomètre plus 1 bar.
Étape 4, la consommation par minute. On multiplie par le nombre de cycles par minute.
Trois exemples chiffrés
Tous les exemples sont à 6 bar au manomètre, soit 7 bar absolus, et en double effet.
Vérin de positionnement, 50 mm, tige 20 mm, course 300 mm, 8 cycles par minute.
- Surface du piston : 19,6 cm². Surface de la tige : 3,1 cm².
- Aller : 19,6 × 30 = 589 cm³. Retour : (19,6 - 3,1) × 30 = 495 cm³. Total : 1,08 litre par cycle.
- Air aspiré : 1,08 × 7 = 7,6 litres par cycle.
- Consommation : 7,6 × 8 = environ 61 l/min.
Pince de serrage, 32 mm, tige 12 mm, course 50 mm, 20 cycles par minute. Volume par cycle : 0,075 litre. Air aspiré : 0,52 litre par cycle. Consommation : environ 10 l/min. Une pince bouge souvent, mais sa petite taille la rend peu gourmande.
Vérin de retournement, 100 mm, tige 25 mm, course 500 mm, 4 cycles par minute. Volume par cycle : 7,6 litres. Air aspiré : 53 litres par cycle. Consommation : environ 213 l/min. Le diamètre compte au carré : doubler le diamètre multiplie la consommation par quatre.
Pour un vérin simple effet, ne comptez que la course aller. Le premier vérin de 50 mm passerait alors de 61 à 33 l/min.
Du vérin à la ligne complète
On additionne les vérins de la ligne, puis on ajoute une marge. Exemple d'une ligne de tri et d'empilage de planches, à titre indicatif :
| Organe | Nombre | Consommation unitaire | Total |
|---|---|---|---|
| Vérin de retournement 100 mm | 2 | 213 l/min | 426 l/min |
| Vérin de positionnement 50 mm | 4 | 61 l/min | 244 l/min |
| Pince de serrage 32 mm | 6 | 10 l/min | 60 l/min |
| Total | 730 l/min |
Avec une marge de 25 %, il faut viser environ 915 l/min à la pression de travail. Le calcul par cycles donne une moyenne : la marge et une cuve absorbent les pointes, quand plusieurs gros vérins bougent en même temps.
Quel compresseur pour cette ligne ?
- Une ligne comme celle de l'exemple : le S 75. 1,1 m³/min à 8 bar, soit 1 100 l/min, avec une réserve pour quelques vérins de plus.
- Deux lignes, ou une ligne plus des postes de soufflage : le S 110. 1,7 m³/min à 8 bar.
- Site en équipes avec plusieurs machines : le S 150. 2,2 m³/min à 8 bar.
Les vérins travaillent par vagues : la ligne accélère, ralentit, s'arrête. La série S à vitesse variable suit cette demande au lieu de tourner à vide. Notre convertisseur débit et pression passe des m³/min aux l/min si la fiche de votre machine utilise une autre unité.
Les pièges du calcul
- Les tuyaux comptent. Le tuyau entre le distributeur et le vérin se vide à chaque course. Sur une grande longueur, ajoutez son volume à celui du vérin.
- La pression réglée trop haut. Le même vérin de 100 mm consomme 213 l/min à 6 bar, et environ 183 l/min à 5 bar. Réglez chaque régulateur à la pression dont le vérin a vraiment besoin. Notre article pour calculer la pression d'un compresseur détaille la méthode.
- Les fuites. Un joint de tige usé ou un distributeur qui fuit consomme de l'air même quand la ligne est à l'arrêt. Écoutez la ligne le soir, machine sous pression : voir détecter et réparer les fuites.
- L'eau. Un air humide fait rouiller les tiges et colle la sciure dans les distributeurs. Prévoyez un sécheur en sortie de compresseur.
Les fabricants de lignes donnent souvent la consommation de leurs machines : demandez-la et comparez-la à votre calcul. Entrez ensuite vos équipements dans le configurateur, ou envoyez-nous la liste de vos vérins pour une demande de devis.
Selon votre métier : Compresseur pour scierie et industrie du bois.