Qu'est-ce qu'un vérin hydraulique et comment fonctionne-t-il ?

Un vérin hydraulique utilise un fluide sous pression pour produire une force et un mouvement rectiligne. On trouve ce dispositif dans de nombreuses machines qui doivent presser, tirer, pousser ou soulever des charges lourdes. Par exemple, on peut voir… petits vérins hydrauliques Ces vérins sont utilisés dans les chariots élévateurs, les excavatrices et les compacteurs à déchets. Ils servent également à soulever des bâtiments, à transformer des aliments et à contrôler du matériel agricole. Ils sont essentiels dans la construction, la gestion des déchets, l'exploitation minière, la production métallurgique et l'agriculture.

Aperçu des vérins hydrauliques

Définition

Certains appellent un vérin hydraulique un actionneur hydraulique. Ce dispositif produit une force et un mouvement en ligne droite grâce à un fluide sous pression.

• Un vérin hydraulique est un actionneur mécanique. Il exerce une force dans une seule direction en une seule course.

• Elle transforme l'énergie hydraulique en mouvement mécanique. Cela permet au cylindre de se déplacer en ligne droite.

• On trouve des vérins hydrauliques dans des machines telles que les engins de chantier, les outils de fabrication, les ascenseurs et les projets de génie civil.

Les vérins hydrauliques sont particuliers car ils peuvent générer des forces très importantes.

• Ces cylindres fonctionnent généralement à des pressions comprises entre 1800 et 3000 psi. Certains peuvent atteindre 5000 psi.

• La force provient de la multiplication de la pression par la surface intérieure du cylindre.

• Même les petits vérins peuvent soulever ou déplacer des charges lourdes. Par exemple, un vérin de 7,6 cm de diamètre à 152 bars peut déplacer environ 6 800 kg. Un vérin de 12,7 cm de diamètre peut déplacer environ 19 500 kg.

Conseil : Utilisez des vérins hydrauliques lorsque vous avez besoin d'un mouvement puissant et régulier en ligne droite.

But

A vérin hydraulique en acier inoxydable Un vérin hydraulique transforme l'énergie du fluide hydraulique en force. Cette force actionne le piston à l'intérieur du cylindre. Le piston déplace ensuite la pièce de la machine à laquelle il est fixé. Les vérins hydrauliques permettent de contrôler des machines lourdes avec un mouvement fluide et précis. Ces dispositifs sont essentiels dans de nombreuses machines car ils offrent une force élevée à moindre coût. On les retrouve fréquemment dans l'automatisation industrielle. Leur conception robuste et simple les rend faciles à utiliser. Les vérins hydrauliques offrent un coût par unité de force inférieur à celui des actionneurs électriques.

Comment fonctionnent les vérins hydrauliques ?

Principe

Un vérin hydraulique transforme la pression d'un fluide en mouvement rectiligne. Lorsqu'on injecte du fluide sous pression dans le vérin, celui-ci pousse un piston. Cette force déplace le piston vers l'avant, ce qui actionne la pièce mécanique à laquelle il est relié. La force exercée dépend de la pression du fluide et de la taille du piston.

Le principe de Pascal stipule que la pression se répartit uniformément dans le fluide. La pression est identique au niveau des deux pistons. Ainsi, p₁ = p₂. Puisque p₂ = F₂/A₂, on obtient (F₁/A₁ = F₂/A₂). Ceci illustre la relation entre la force et la surface dans les systèmes hydrauliques. Ce principe est valable si les pistons sont horizontaux et que les frottements sont faibles.

Ce principe permet aux vérins hydrauliques de soulever ou de pousser des objets lourds. Une faible pression de fluide suffit. Le mouvement reste fluide et facile à contrôler.

Les vérins hydrauliques fonctionnent avec différents niveaux de pression. Voici un tableau présentant les plages de pression courantes et leurs utilisations :

Étapes de l'opération

On peut décomposer le fonctionnement d'un vérin hydraulique en étapes simples :

1. Démarrer le systèmeMettez la pompe hydraulique en marche. La pompe envoie du fluide sous pression dans le cylindre.

2. Le fluide pénètre dans le cylindreLe fluide pénètre d'un côté du cylindre. Cela crée une pression qui exerce une force sur le piston.

3. Le piston se déplaceLa pression pousse le piston vers l'avant. La tige de piston sort et actionne la pièce mécanique.

4. Contrôler la directionLes soupapes modifient le sens de circulation du fluide. Elles permettent de faire sortir le piston ou de le faire rentrer.

5. RétractionPour ramener le piston en arrière, le fluide se déplace de l'autre côté. Parfois, des ressorts ou la gravité contribuent à ramener le piston.

6. Le cycle se répèteVous pouvez répéter ces étapes autant de fois que nécessaire pour votre travail.

Voici un tableau qui répertorie les pièces importantes et leur rôle lorsque le piston revient en position initiale :

A vérin hydraulique compact Ce système utilise des étapes et des pièces qui assurent un mouvement puissant et stable. Vous pouvez compter sur lui pour les travaux exigeants comme soulever ou pousser des objets lourds.

Composants de vérin hydraulique

Baril

Le cylindre constitue le corps principal du vérin hydraulique. Cette pièce contient le fluide sous pression et guide le piston lors de son déplacement. Les fabricants utilisent des matériaux robustes pour les cylindres afin de résister à la haute pression et à l'usure. La plupart des cylindres sont en acier allié haute résistance ou en acier au carbone. Ces matériaux confèrent au cylindre sa robustesse et sa longévité. Certains cylindres sont chromés ou présentent une surface rodée pour réduire la friction et prévenir la corrosion.

Le matériau du canon influe sur sa durabilité. Voici un tableau présentant les choix les plus courants :

piston et tige

Le piston se trouve à l'intérieur du cylindre et se déplace sous l'effet de la pression du fluide. La tige, reliée au piston, dépasse du cylindre. C'est la tige qui permet de déplacer ou de soulever des objets. Le piston génère une force, et la tige transmet cette force à l'extérieur.

• Le piston utilise des joints d'étanchéité pour empêcher le fluide de s'échapper.

• La tige doit être solide et lisse pour éviter de se plier et réduire l'usure.

La plupart des tiges sont en acier au carbone, comme le C45 ou le 40Cr, pour leur résistance et leur coût avantageux. L'acier inoxydable est une bonne option si vous avez besoin d'une résistance à la corrosion.

Scellés

Les joints d'étanchéité assurent l'étanchéité du fluide hydraulique à l'intérieur du vérin et empêchent les impuretés de pénétrer. Des joints de qualité sont indispensables pour maintenir une pression stable et éviter les fuites. Ils doivent résister à des variations de pression et de température élevées. Différents types de joints sont disponibles pour différentes applications.

• Joints d'essuie-glaceNettoyez la tige au fur et à mesure de son déplacement ; elle est fabriquée en polyuréthane résistant.

• Joints statiques: Reste en place, fabriqué en caoutchouc ou en métal, résiste à la haute pression.

• Joints rotatifs: Travail avec des pièces rotatives, en caoutchouc ou en PTFE.

Les joints protègent l'intérieur du cylindre et contribuent à prolonger sa durée de vie.

Embouts

Les bouchons d'extrémité ferment les deux extrémités du cylindre. Ils empêchent les fuites de fluide. Ils guident également la tige de piston et maintiennent l'ensemble en place. Ils contribuent à la robustesse du cylindre sous fortes charges.

• Les bouchons d'extrémité assurent l'étanchéité du cylindre et maintiennent la pression à l'intérieur.

• Ils soutiennent la tige et le piston, assurant ainsi leur mouvement rectiligne.

• Les embouts comportent souvent des orifices permettant l'entrée ou la sortie de fluides.

Les embouts renforcent la structure et contribuent au fonctionnement sûr et fiable du vérin hydraulique.

Types de vérins hydrauliques

simple effet

Les vérins simple effet exercent une action de poussée ou de levage dans un seul sens. Le fluide hydraulique déplace la tige de piston vers l'extérieur. La tige revient en place grâce à un ressort ou au poids de la charge. Un seul orifice permet l'entrée du fluide. Ceci rend les vérins simple effet simples et faciles à réparer.

Les vérins à simple effet sont idéaux lorsqu'il n'est pas nécessaire de tirer avec force.

Voici un tableau comparatif des cylindres à simple effet avec d'autres types :

On trouve des cylindres à simple effet dans le bâtiment, les mines, la fabrication d'objets, l'agriculture et l'automobile.

À double effet

Les vérins à double effet fonctionnent dans les deux sens. Le fluide hydraulique pousse la tige de piston vers l'extérieur et la ramène vers l'intérieur. On peut donc pousser et tirer avec la même force. Ces vérins offrent un mouvement plus rapide et plus précis.

• Vous contrôlez à la fois la tige qui sort et celle qui rentre.

• Les cylindres à double effet fonctionnent plus rapidement que ceux à simple effet.

Les vérins à double effet sont utilisés dans la construction, l'agriculture, la fabrication d'objets, le transport de marchandises, la construction navale et le levage de matériaux.

Télescopique

Les vérins télescopiques, aussi appelés vérins multi-étages, permettent une grande course à partir d'une taille initiale réduite. Ils sont constitués de tubes emboîtés les uns dans les autres. Chaque tube, ou étage, se déploie successivement : le plus grand en premier, puis le suivant, et ainsi de suite jusqu'à ce que tous soient sortis. Pour les rétracter, le plus petit tube se rétracte en premier.

Les vérins télescopiques sont formidables car ils offrent une longue course à partir d'une petite taille initiale.

On trouve des vérins télescopiques dans les camions-bennes, les grues, les perceuses, les machines à ramasser les déchets et les outils agricoles. Ils permettent de soulever ou d'incliner des objets lourds dans des espaces restreints.

Tirant d'attache et soudé

Les vérins à tirants et les vérins soudés sont construits différemment. Les vérins à tirants sont assemblés à l'aide de longs boulons appelés tirants. Les vérins soudés, quant à eux, sont constitués d'un corps de vérin fixé aux embouts par soudure.

1. Les vérins de tirant sont munis de boulons qui courent le long du tube.

2. Les cylindres soudés ont le corps soudé aux deux embouts.

Pour les applications à haute pression, utilisez des vérins soudés. Ils sont plus durables et performants dans les environnements difficiles. Les vérins à tirants sont plus faciles à réparer et compatibles avec de nombreuses machines courantes.

Utilisations des vérins hydrauliques

Construction

Les vérins hydrauliques sont omniprésents sur les chantiers. Ils permettent de soulever des charges lourdes et de déplacer de la terre. Les engins de chantier ont besoin de vérins hydrauliques pour fonctionner. Les excavatrices actionnent leurs bras grâce à eux. Les grues les utilisent pour lever et abaisser leurs flèches. Les bulldozers, les chargeuses et les camions-bennes en sont également équipés. Pour déplacer une pièce lourde en douceur, on utilise un vérin hydraulique. Cette technologie contribue au modelage du terrain et à la construction de bâtiments robustes.

Fabrication

Les vérins hydrauliques permettent aux machines de fonctionner plus rapidement et avec plus de précision dans les usines. Les vérins hydrauliques intelligents peuvent détecter les défaillances nécessitant une réparation.

• Vous obtenez un retour d'information instantané sur la position du piston. Cela vous permet de mieux contrôler les machines.

• Vous pouvez ajuster les mouvements pour économiser des matériaux et fabriquer de meilleurs produits.

• Ces cylindres permettent une bonne gestion de l'énergie et contribuent à prévenir les pannes soudaines.

• Vos machines durent plus longtemps et fonctionnent mieux.

• Des machines plus rapides et plus précises vous permettent de produire davantage d'objets de meilleure qualité et avec moins d'arrêts.

Conseil : Les vérins hydrauliques intelligents peuvent améliorer votre usine en optimisant chaque mouvement.

Agriculture

Les agriculteurs utilisent des vérins hydrauliques pour de nombreuses tâches à la ferme. Ils permettent notamment de contrôler l'eau d'irrigation et de modifier la hauteur des arroseurs.

• Les charrues et les cultivateurs utilisent des vérins hydrauliques pour régler la profondeur et l'angle de travail.

• Les semoirs et les planteuses utilisent des vérins hydrauliques pour déposer les semences et l'engrais au bon endroit.

• Vous obtenez un meilleur contrôle de vos outils, ce qui se traduit par de meilleures récoltes et moins de gaspillage.

Les agriculteurs font confiance aux vérins hydrauliques pour les travaux difficiles qu'ils effectuent au quotidien. Vous pouvez compter sur eux pour un travail précis et régulier dans les champs.

Les vérins hydrauliques utilisent un fluide sous pression pour produire un mouvement puissant et rectiligne. Ces dispositifs sont composés d'éléments simples, dont les principaux sont le corps, le piston, la tige, les joints et les embouts. Différents types sont disponibles : à simple effet, à double effet, télescopiques, à tirants ou soudés. Les vérins hydrauliques sont utilisés dans de nombreux domaines et leurs caractéristiques permettent de répondre à de nombreuses applications.

La connaissance des vérins hydrauliques vous aide à choisir l'outil adapté. Pour plus d'informations ou en cas de besoin, consultez un expert.