Caractéristiques*
Vérins électriques : force, vitesse et cinématique
Les vérins électriques sont largement utilisés dans les systèmes automatisés pour transformer l’énergie électrique en mouvement linéaire contrôlé.
Leur performance dépend directement des caractéristiques mécaniques du moteur, du réducteur et du système vis–écrou. Comprendre les relations entre force, vitesse et cinématique est essentiel pour bien les dimensionner.
Force utile
La force utile (ou force de poussée) d’un vérin électrique dépend du couple moteur et de la transmission mécanique.
Elle peut être estimée par la relation :
où :
- \(C_{moteur}\) = couple du moteur (N·m),
- \(R_{réduction}\) = rapport de réduction du réducteur,
- \(η\)= rendement global (mécanique et vis),
- \(p\) = pas de la vis (m/tour).
Plus le rapport de réduction est élevé ou le pas de vis faible, plus la force développée est importante, mais au détriment de la vitesse.
Vitesse de déplacement
La vitesse linéaire de la tige est liée à la vitesse de rotation du moteur et au pas de la vis :
- \(N_{moteur}\) est la vitesse de rotation du moteur (tr/min).
- \(p\) = pas de la vis (m/tour).
Ainsi :
une vis à grand pas ou un rapport faible offre une vitesse élevée,
une vis à petit pas ou un rapport élevé privilégie la force.
Compromis force / vitesse / rendement
Le dimensionnement d’un vérin électrique repose sur un compromis permanent entre force et vitesse :
| Paramètre augmenté | Conséquence principale | Impact sur le rendement |
| Rapport de réduction | + Force / – Vitesse | Rendement légèrement diminué |
| Pas de vis | + Vitesse / – Force | Rendement amélioré |
| Type de vis (à billes vs trapézoïdale) | + Rendement, + coût | Moins d’auto-freinage |
Les vis à billes offrent un rendement supérieur (≈ 90 %), idéal pour des mouvements rapides et précis, tandis que les vis trapézoïdales sont plus économiques et auto-bloquantes, donc mieux adaptées aux positions maintenues sans consommation.
Bonnes pratiques de dimensionnement et d’utilisation
Sur le terrain, plusieurs points doivent être vérifiés pour garantir la fiabilité et la durée de vie du vérin :
Marge de charge : prévoir un coefficient de sécurité de × 1,3 à × 1,5 pour compenser les frottements, les à-coups et les tolérances mécaniques.
Cycle de service (duty cycle) : vérifier le temps d’utilisation continue pour éviter la surchauffe du moteur et de l’électronique.
Protection mécanique : protéger la tige par un soufflet ou un indice de protection IP adapté à l’environnement (poussière, boue, humidité).
Guidage externe : éviter tout effort latéral sur la tige ; le vérin ne doit transmettre que des efforts axiaux.
En résumé
| Paramètre | Influence principale | Remarques |
| Rapport de réduction ↑ | Force ↑ / Vitesse ↓ | Rendement global baisse légèrement |
| Pas de vis ↑ | Vitesse ↑ / Force ↓ | Meilleur rendement mais auto-freinage réduit |
| Type de vis | Billes = rendement élevé, Trapézoïdale = auto-bloquante | Choix selon application |
| Marge de charge | ×1,3 à ×1,5 | Pour frottements et pics de charge |
| Duty cycle | Température du moteur | À vérifier pour usage intensif |
*: Les informations techniques présentées dans cet article sont fournies à titre indicatif. Elles ne remplacent pas les notices officielles des fabricants. Avant toute installation, manipulation ou utilisation, veuillez consulter la documentation du produit et respecter les consignes de sécurité. Le site Torque.works ne saurait être tenu responsable d'une utilisation inappropriée ou d’une interprétation incorrecte des informations fournies.