Calculer la force du vérin pneumatique et la consommation FAD.
Les vérins pneumatiques convertissent la pression d'air comprimé en force linéaire, à des vitesses et des courses adaptées au bridage, au tri, à l'emballage et à l'automatisation de prise et de dépose. Ce calculateur dimensionne la force de poussée et de traction d'un vérin simple ou double effet à partir du diamètre d'alésage, du diamètre de tige et de la pression d'alimentation, en tenant compte de la surface annulaire réduite du côté tige exactement comme en hydraulique — mais à des pressions de service bien inférieures.
Force de poussée F = P × π × D² / 4 où P est la pression d'alimentation (généralement 60–150 psi ou 4–10 bar) et D le diamètre d'alésage. La force de traction utilise la surface annulaire F = P × π × (D² − d²) / 4 où d est le diamètre de tige. L'air étant compressible, la force dynamique dépend davantage de la restriction au débit et des frottements des joints qu'en hydraulique ; les vérins sont généralement surdimensionnés de 20 à 30 % par rapport à la charge statique pour vaincre le frottement de démarrage. La vitesse est gouvernée par le débit à l'échappement plutôt que par l'alimentation ; ainsi les régulateurs de débit à l'échappement donnent un mouvement plus régulier que la régulation à l'admission. Les vérins simple effet à rappel par ressort ne délivrent que 60 à 70 % de la force pneumatique en fin de course, car le ressort s'oppose au mouvement.
Un ingénieur de ligne de conditionnement dimensionnant un pousseur de 25 mm à 6 bar d'alimentation confirme 295 N de poussée et ajoute 30 % de réserve pour les frottements, puis sélectionne des régulateurs de débit pour cadencer la course de 100 mm à 0,4 s dans la fenêtre de cycle.
Un réalisateur de montage choisit un bridage à alésage de 80 mm à 7 bar, s'attend à 3 520 N de poussée mais ne mesure que 2 800 N sur la pièce ; le calculateur confirme que l'écart correspond à la tolérance de 20 % pour le frottement de démarrage d'un joint de tige non lubrifié.
Un technicien en automatisation dimensionnant un éjecteur à rappel par ressort vérifie que la force pneumatique dépasse la charge de 30 % tout en tenant compte de la contre-force du ressort de 40 % en position étendue, assurant un retrait régulier en cas de coupure de signal.
Les systèmes pneumatiques fonctionnent à 6–10 bar tandis que l'hydraulique fonctionne à 70–300 bar. À alésage égal, 6 bar contre 200 bar donne environ 1/30 de la force — c'est pourquoi l'hydraulique domine dans les presses lourdes.
L'air est compressible, donc le positionnement en milieu de course est médiocre sans asservissement. La répétabilité est de ±2 à 5 mm sans retour de position, ou de 0,1 à 0,5 mm avec un servo-pneumatique.
Les vérins modernes utilisent des joints auto-lubrifiants et n'ont besoin que d'air propre et sec. L'ajout d'un lubrificateur en ligne peut prolonger la durée de vie pour des cadences élevées (>10 Hz), mais n'est pas nécessaire pour des cadences plus faibles.