Les données nécessaires sur le vérin
Lorsqu’un vérin est déjà installé mais qu’il manque la pompe ou la centrale, le choix doit partir de la force et de la vitesse nécessaires à la machine. Le calcul suivant détermine le débit d’extension d’un vérin double effet et la cylindrée d’une pompe entraînée à vitesse connue. Il utilise le volume du côté sans tige ; pour la rentrée, il faut également tenir compte du diamètre de la tige.
1. Calculer le volume côté piston
D désigne le diamètre intérieur du vérin ou diamètre du piston, en millimètres, et C la course utile, également en millimètres. La course correspond à la différence entre les positions totalement sortie et rentrée, et non à la longueur extérieure totale du vérin. Le volume à remplir pendant la sortie est :
V [l] = 0,7854 × D² [mm²] × C [mm] / 1 000 000
2. Déterminer le débit à partir du temps
Choisissez le temps t, en secondes, dans lequel le vérin doit effectuer toute sa course. Le débit Q est exprimé en litres par minute. Le temps retenu doit être compatible avec la vitesse maximale admissible du vérin et le cycle de la machine. Augmenter le débit pour réduire le temps de déplacement impose aussi de vérifier les limites des valves, des conduites et des actionneurs.
Q [l/min] = 60 × V [l] / t [s]
3. Convertir le débit en cylindrée de pompe
La cylindrée Vg est le volume géométrique déplacé par tour d’arbre, exprimé en cm³/tr. Le calcul nécessite la vitesse d’entraînement n en tr/min et le rendement volumétrique ηv. Dans la première formule ci-dessous, ηv est une fraction : 90 % s’écrit 0,90. Si le rendement est exprimé en nombre pour cent, par exemple 90, utilisez la seconde expression.
Vg [cm³/tr] = 1 000 × Q [l/min] / (n [tr/min] × ηv)
Vg [cm³/tr] = 100 000 × Q [l/min] / (n [tr/min] × ηv [%])
Exemple : piston de 80 mm et course de 600 mm
Avec D = 80 mm et C = 600 mm, le volume est d’environ 3,016 litres. Pour effectuer la sortie en 10 secondes, il faut environ 18,10 l/min. À 1 500 tr/min et avec un rendement volumétrique supposé de 0,90, la cylindrée calculée est d’environ 13,4 cm³/tr. En arrondissant dès le départ le volume à 3,0 litres pour un calcul préliminaire, on obtient 18 l/min et 13,3 cm³/tr. Le choix définitif doit être vérifié avec les courbes et les cylindrées disponibles du fabricant.
Quel rendement volumétrique retenir ?
Le rendement volumétrique varie avec la pression, la viscosité, la température, l’état de la pompe et sa technologie. La plage de 80–95 % et la valeur de 90 % de l’exemple sont des références de calcul, pas des performances garanties pour toutes les pompes. Pour dimensionner l’installation, utilisez la valeur correspondant au point de fonctionnement réel.
Vérifier la rentrée et le débit de retour
Dans un vérin double effet, la surface utile côté tige est plus petite que la surface côté piston. À débit d’alimentation égal, la rentrée est donc plus rapide. Pendant cette phase, le débit évacué côté piston peut aussi dépasser le débit de la pompe. Dimensionnez la conduite de retour, le distributeur et les autres passages d’huile pour ce débit ; sinon les pertes de charge et l’échauffement augmentent.
Le débit ne suffit pas pour choisir la pompe
Après le calcul de la cylindrée, vérifiez la pression nécessaire à la charge, la puissance d’entraînement, les temps de marche et d’arrêt et la vitesse de la machine. Choisissez aussi la technologie de pompe—engrenages, palettes ou pistons—le fonctionnement à cylindrée fixe ou variable et les raccordements mécaniques et hydrauliques. Bride, arbre et sens de rotation doivent convenir au montage. Consultez également la pression et le débit d’une pompe et la puissance hydraulique.
