Calcul vérin pneumatique : force, taux de charge et consommation d’air
Ce calcul vérin pneumatique suit la méthode de sélection SMC : force théorique = pression × surface du piston, en rentrée sur la surface annulaire, plus petite. Comme les frottements et l’accélération en consomment une partie, seule une fraction peut servir de charge : le taux de charge. Alésage 50 mm, tige 20 mm à 5 bar (0,5 MPa) : 981,7 N en sortie et 824,7 N en rentrée.
Exemple : Alésage (diamètre du piston) 50 mm · Diamètre de la tige 20 mm · Unité de pression: bar · Pression de service 5 · Type d’utilisation: dynamique – déplacer une charge (η 0,5) · Course (facultative) 100 mm · Cycles par minute (facultatif) 10 → Force théorique : Sortie 981,7 N · rentrée 824,7 N. Source : SMC – Technical data for air cylinders / Air Cylinders Model Selection (catalogue pp. 1569–1576): load factor η (static ≤ 0.7, dynamic ≤ 0.5, horizontal on guide ≤ 1), regulator 85 % of source pressure, Data 2 air consumption eq. (8)–(12), Data 3 theoretical output table (read 09.10.2026). Mise à jour : .
Comment le calcul est fait
Force = pression × surface. SMC appelle cela la « force théorique » : pression de service multipliée par la surface du piston, sans résistance dans le vérin. En rentrée, la section de la tige manque et la force diminue. 1 MPa sur 1 mm² donne exactement 1 N, ce qui simplifie le calcul.
Force théorique à 0,5 MPa (5 bar)
| Alésage / tige | Sortie | Rentrée |
|---|---|---|
| 20 / 8 mm | 157,1 N | 131,9 N |
| 32 / 12 mm | 402,1 N | 345,6 N |
| 40 / 16 mm | 628,3 N | 527,8 N |
| 50 / 20 mm | 981,7 N | 824,7 N |
| 63 / 20 mm | 1 558,6 N | 1 401,5 N |
| 80 / 25 mm | 2 513,3 N | 2 267,8 N |
| 100 / 30 mm | 3 927,0 N | 3 573,6 N |
Le tableau SMC arrondit ces valeurs (par exemple 980 N et 825 N pour 50/20 mm).
Taux de charge et choix de l’alésage
SMC limite la charge à une part η de la force théorique : jusqu’à 0,7 en travail statique comme le bridage, jusqu’à 0,5 pour déplacer une charge, jusqu’à 1 pour un mouvement horizontal sur guidage, et moins à grande vitesse. Le vérin de 50 mm à 5 bar peut donc déplacer environ 490,9 N. À l’inverse, une charge de 300 N demande au moins 39,1 mm d’alésage à 0,5 MPa et η 0,5 : la taille standard suivante est 40 mm. Comme pression de service, SMC règle en général le régulateur à 85 % de la pression réseau.
Consommation d’air
À chaque course, le volume du vérin se remplit à la pression de service, compté en air libre : surface × course × (P + 0,1) ÷ 0,1. Pour 50/20 mm, 100 mm de course et 0,5 MPa, cela fait 2,168 dm³ (ANR) par cycle, soit 21,68 l/min à 10 cycles par minute. Pour convertir les pressions : bar en psi ; avec de l’huile au lieu de l’air : calcul vérin hydraulique ; les bases : calcul de force.
Questions fréquentes
Comment calculer la force d’un vérin pneumatique ?
Pression en MPa fois surface du piston en mm² donne des newtons. Alésage 50 mm = 1 963,5 mm² ; à 0,5 MPa, cela fait 981,7 N.
Pourquoi la force en rentrée est-elle plus faible ?
La tige occupe une partie du piston. Avec une tige de 20 mm, la surface annulaire est de 1 649,3 mm², soit 824,7 N à 0,5 MPa.
Quel taux de charge choisir ?
SMC : 0,7 au plus en fonctionnement statique (bridage), 0,5 au plus pour déplacer une charge, jusqu’à 1 en mouvement horizontal sur guidage, moins à grande vitesse.
Quel alésage pour une charge de 300 N ?
À 0,5 MPa et taux de charge 0,5 : √(4 × 300 ÷ (π × 0,5 × 0,5)) = 39,1 mm, donc un vérin de 40 mm.
Combien d’air consomme un vérin ?
Surface × course × (P + 0,1) ÷ 0,1 par course. 50/20 mm, 100 mm de course, 0,5 MPa : 2,168 dm³ (ANR) par cycle.
Quelle force à 6 bar ?
Le vérin de 50 mm donne en théorie 1 178,1 N en sortie à 0,6 MPa ; avec η 0,5, il peut en déplacer environ la moitié.
Sources et références juridiques
- SMC – Technical data for air cylinders / Air Cylinders Model Selection (catalogue pp. 1569–1576): load factor η (static ≤ 0.7, dynamic ≤ 0.5, horizontal on guide ≤ 1), regulator 85 % of source pressure, Data 2 air consumption eq. (8)–(12), Data 3 theoretical output table (read 09.10.2026)
- NIST SP 811, Appendix B.8 – conversion factors: 1 psi = 6 894.757 Pa, 1 lbf = 4.448 222 N (read 09.10.2026)
Dernière mise à jour : · Principes éditoriaux
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