Selon le dictionnaire Larousse, le vérin est défini par un « appareil à vis placé sous des charges pour les soulever sur une faible course ou pour les soutenir ». Il s’agit donc d’un appareil composé d’un tube cylindrique (le cylindre), dans lequel un piston se déplace sous l’action d’une pression hydraulique ou pneumatique, et d’une tige solidaire du piston, qui peut tirer ou pousser une charge située à l’extérieur du cylindre.
Nous retrouvons l’utilisation de vérins dans pratiquement tous les secteurs industriels, allant des engins agricoles, aux engins de chantier, en passant par les machines industrielles dans les domaines liés à l’automobile, l’aérien et maritime.
Une ou plusieurs embouchures permettent de glisser ou d’expulser un fluide dans l’une ou l’autre des chambres et ainsi déplacer le piston. Suivant que la pression du fluide peut s’exercer d’un seul côté ou des deux côtés du piston, le vérin est dit à simple effet ou à double effet.
Le vérin hydraulique par exemple transforme l’énergie hydraulique en énergie mécanique. Il est utilisé avec de l’huile sous pression. Plus coûteux, il est utilisé pour des efforts plus importants et des vitesses plus précises. Le vérin pneumatique quant à lui fonctionne avec de l’air comprimé entre 2 et 10 bars dans un usage courant. D’une mise en œuvre simplifiée, son utilisation s’avère très fréquente dans les multiples systèmes automatisés industriels.
Le vérin a vis est composé d’une tige et d’une vis hélicoïdale (guidée en rotation) entrainée par un écrou (fixe en translation). L’écrou est actionné par un levier ou par un système de vis sans fin qui, en tournant, fait monter ou descendre la tige.
Le vérin linéaire est un élément d’entraînement polyvalent qui se compose d’un engrenage présentant deux rapports possibles et un assemblage piston/tube. Il peut être utilisé aussi bien en tant qu’entrainement indépendant que dans des appareils de levage à plusieurs tiges. Le système piston / tube assure une guidage et une protection mécanique de la tige.
Les verins electrique produisent un mouvement comparable mais avec l’aide d’un système vis-écrou sans fin (liaison glissière hélicoïdale) et de butées axiales, dont l’écrou est entraîné par un moteur électrique. Il est conçu pour travailler en compression et en traction et peut être utilisé dans toutes les positions. Les vérins linéaires se caractérisent notamment par leur robustesse et leur fiabilité.
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La tige, l’étanchéité et le guidage
Une tige rigide est fixée au piston et a le pouvoir de faire passer « effort » et « déplacement ». La tige est préservée contre les agressions extérieures par un traitement qui accroît la dureté. Des revêtements adaptés à base de chrome, de nickel et chrome ou de céramique sont réalisés selon les conditions d’exploitation.
Des joints sont généralement employés pour s’assurer de l’étanchéité entre les chambres du vérin ou entre corps et tige. Ce processus est crucial, car il déterminera à la fois le rendement et la durée de vie du vérin. Par ailleurs, afin de protéger le vérin des risques d’introduction de particules polluantes par la tige, on l’associe souvent à un joint racleur.
Le guidage est résolu par des porteurs en matériaux à faible friction (bronze, matériaux composites…). Leur choix dépend du fluide et des caractéristiques de charge et de vitesse du vérin.
Crédit image / Fogex
