Tout sur le vérin hydraulique

Les vérins hydrauliques sont des actionneurs linéaires. Leurs sorties sont en mouvement rectiligne ou en force. Deux des types les plus communs sont les vérins hydrauliques simple effet et les vérins hydrauliques doubles effet.

Les vérins hydrauliques sont généralement utilisés pour les machines de construction, les machines industrielles lourdes (comme les excavatrices), les grues et les tracteurs, mais ils peuvent également être utilisés dans les systèmes de construction et de démolition, les systèmes pneumatiques et électriques.

Un vérin hydraulique est un système de pompage d’huile. L’huile sous pression est pompée à travers le corps du vérin pour être utilisée dans la machine.

 

Les vérins hydrauliques à simple effet

 

Le vérin hydraulique peut avoir un ou deux pistons, mais la plupart ont un seul piston, donc simple effet. La dernière figure montre un vérin hydraulique à simple effet. Le logement externe tubulaire est le corps du vérin hydraulique.

À l’intérieur du corps du vérin hydraulique se trouvent le piston, le joint de piston, et la tige. L’alésage se réfère au diamètre intérieur du corps du vérin hydraulique. Le côté fond (parfois appelée l’extrémité borgne) se réfère à l’extrémité du piston du vérin hydraulique. Le côté tige se réfère à l’extrémité à partir de laquelle la tige s’étend et se rétracte.

Opération de levage verticale et retour par gravité

 

Le vérin hydraulique à simple effet est souvent employé pour des opérations de levage verticale et retour par gravité comme indique la dernière figure. Le distributeur dirige l’huile vers le côté fond du vérin hydraulique.

La pression d’huile agit sur le piston pour prolonger la tige et soulever la charge. La force de gravité agissant sur la charge est utilisée pour rétracter la tige et abaisser la charge.

Les vérins hydrauliques à double effet

 

 La dernière figure montre un vérin hydraulique à double effet. Le vérin hydraulique  à doubles effets est le vérin hydraulique le plus utilisé aujourd’hui. Le vérin hydraulique à double effet est utilisé sur l’équipement, la direction, et d’autres systèmes où le vérin hydraulique doit effectuer le travail dans les deux directions.

Depuis que les vérins hydrauliques avec tige d’accouplement sont les vérins hydrauliques à double effet les plus communs, les directives de l’association nationales des systèmes hydrauliques (en anglais NFPA) sont employées pour normaliser l’alésage, le style de montage et l’encombrement. Cela permet aux vérins hydrauliques avec tige d’accouplement de différents fabricants d’être interchangeables lorsqu’ils ont la même description. Cependant, il est à retenir que les vérins hydrauliques peuvent être de même taille, sans être de qualité égale.

Remarque: Le terme « tige d’accouplement » désigne le fait que l’extrémité de la tige du côté de la charge peut être fixée à celle ci pour à la fois la pousser et la tirer.

Section efficace d’un vérin hydraulique

 

La taille d’alésage du vérin hydraulique se rapporte au diamètre intérieur du vérin hydraulique. Un vérin avec une grande taille d’alésage crée un plus grand volume par unité de longueur qu’un vérin avec une petite taille d’alésage.

Le vérin avec une grande taille d’alésage exige plus d’huile pour déplacer le piston à la même distance que le vérin de petite de taille d’alésage. Par conséquent pour un débit donné, un vérin de grande taille d’alésage se déplace plus lentement qu’un vérin avec une petite taille d’alésage.

La section efficace d’un vérin est la surface de la section du piston et du joint du piston sur laquelle l’huile de pousse. Puisque l’une des extrémités de la tige est fixée au piston (côté fond) et l’extrémité opposée s’étend à l’extérieur du vérin (côté tige), la section efficace côté tige est inférieure à la section efficace du côté fond.

L’huile ne peut pas pousser contre la surface du piston qui est couvert par la tige. Le volume d’huile nécessaire pour remplir le côté tige du vérin est inférieur au volume d’huile nécessaire pour remplir le côté fond du vérin. Par conséquent, pour un débit donné, la tige se rétracte (rentrée de la tige) plus rapidement que lorsqu’ elle s’étend (sortie de la tige).

Les joints du vérin hydraulique

 

Les joints sont utilisés dans divers endroits à travers le vérin hydraulique comme illustré sur la dernière figure. Le joint de piston est utilisé entre le piston et la paroi du vérin. La conception est telle que la pression d’huile écarte le joint contre la paroi du vérin hydraulique, ainsi plus la pression est grande, plus la force d’étanchéité est grande.

Le joint torique empêche l’huile de s’échapper entre le Serre-garniture de la tige et la paroi du vérin. Le joint de la tige en forme de « U » ; ou en forme de joint en demi-lune empêche l’huile de s’échapper entre la tige et le Serre-garniture de la tige et racle l’huile sur la tige lorsque celle-ci est sortie du vérin.

Le joint racleur est adapté au vérin et empêche la saleté (poussière) ou la granulation (sable) d’entrer dans le vérin pendant que la tige du vérin se rétracte. Les joints sont faits en polyuréthane, nitriles, ou viton. Le matériau devrait être vérifié pour être compatible avec le fluide utilisé ainsi que les conditions fonctionnement.

 Les vérins hydrauliques équipés d’amortisseurs

 

La dernière figure montre un vérin hydraulique équipé d’amortisseurs. Lorsqu’un vérin mobile se déplace jusqu’à sa fin de course, la secousse qui en résulte s’appelle « charges de choc ».

Lorsque les vérins sont soumis à des charges de choc, les amortisseurs sont utilisés pour minimiser l’effet. Lorsque le piston s’approche de sa course complète (fin de course), l’amortisseur se déplace dans le passage d’huile de retour et limite l’écoulement d’huile de retour du vérin.

La restriction entraîne une augmentation de la pression d’huile de retour entre le passage d’huile de retour et le piston. L’augmentation de la pression d’huile fournit un « effet amortisseur » qui ralentit le piston et minimise le choc qui se produit en fin de course.

Certains vérins peuvent nécessiter un amortisseur au côté fond uniquement, certains peuvent en nécessiter seulement au côté tige, tandis que d’autres peuvent nécessiter deux amortisseurs (un de chaque côté du vérin hydraulique).

Comment choisir le bon vérin hydraulique ?

Il y a deux facteurs principaux à considérer lors du choix d’un vérin hydraulique: la pression de l’huile et le type d’huile. Le vérin doit être choisi en fonction de la pression d’huile qu’il doit déplacer. La pression d’un vérin hydraulique est mesurée en livres par pouces carré (psi) ou en livres par pouce carré (lb/po2).

Les vérins de course ont généralement une pression d’huile plus élevée que les autres types de vérins hydrauliques. Les vérins hydrauliques à haute pression ont généralement une pression d’huile plus élevée que les autres types de vérins hydrauliques. Les vérins hydrauliques à basse pression ont généralement une pression d’huile plus faible que les autres types de vérins hydrauliques.

Quel est le prix d’un vérin hydraulique ?

Le prix des vérins hydrauliques dépend de plusieurs facteurs, notamment la taille du vérin, la pression d’huile utilisée, le type d’huile et les caractéristiques du vérin. Par exemple, les vérins hydrauliques à haute pression ont un prix plus élevé que les autres types de vérins. En outre, certains fabricants de vérins hydrauliques ont des prix plus élevés que d’autres. En général, les vérins hydrauliques coûtent 60 et 200€.

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Image source: Carina Ong, ball and cylinders.