Calcul limiteur de couple

[Philogen]

Bonjour à tous,

Petit nouveau parmi vous, pour situer mon niveau, à vous lire très vite j'ai le vertige c'est exactement ça... c'est dire ; je compte sur votre indulgence...

donc voila, il s'agit de poser un limiteur de couple pour un treuil, le tambour supporte 4 tonnes, on peut partir sur une base de 4000 N, même si ça manque de précision, ce qui compte c'est le principe du calcul...

le tambour fait 8cm de diamètre, le cable 10 mm, ce qui fait 8cm de bras de levier à la 5e couche de cable, là donc où le couple sera au maxi

ce qui donne 4O OOO N X 0,08 = 3200 Nm sur l'axe du tambour

L'axe du tambour comporte un engrenage

Image supprimée


... qui est entrainé par une vis sans fin


Image supprimée

Il faut 33 tours de la vis sans fin pour faire un tour de tambour

3200 Nm : 33 = 96 Nm c'est la force appliquée sur la vis sans fin lorsqu'il y a 4 tonnes sur le tambour

L'angle d'inclinaison de l'unique filet de la vis sans fin est faible, elle est irréversible avec un rendement de 0,3 à O,4 de l'énergie qui lui est transmise pour faire avancer le tambour

rendement de O,3 soit 33/100 de l'énergie transmise : 96 Nm : 33 (pour avoir 1 centième) x 100 = 290 N la puissance qu'il faudra exercer sur la vis sans fin pour que le tambour avance

Ca doit pas être le bon angle pour aborder le problème
Toujours est 'il, si par miracle l'approche était bonne, c'est un couple "instantané" sans prendre en compte la vitesse de rotation, le rendement de la vis sans fin étant faible à vitesse lente la puissance requise au début du treuillage doit être probablement plus élevée... pour indication la prise de force tourne à 400 tours minute.

Par ailleurs, l'arbre du tambour glisse sur deux bagues bronze de 30mm de long, l'arbre fait 38 de diamètre , la vis sans fin repose sur deux roulements coniques, y'a t'il des moyennes pour évaluer ces pertes?

J'espère avoir été assez précis, merci pour vos réponses
-----

[Dynamix]

Salut

le tambour supporte 4 tonnes, on peut partir sur une base de 4000 N

40 000 N
Mais ce n' est pas grave ...

3200 Nm : 33 = 96 Nm c'est la force appliquée sur la vis sans fin lorsqu'il y a 4 tonnes sur le tambour

Nettement plus grave .
Une force en N.m ?
En divisant des N.m par des tr (sans dimension) on obtient des N.m , donc un moment pas une force

290 N la puissance

Une puissance en newton .
Là ça devient gravissime .

[JPL]

Toutes les illustrations doivent être postées en pièces jointes ici et non sur un serveur externe. Merci.

[Dynamix]

De toutes façons ,
_Les engins de levages sont très réglementé .
La conception doit être validée par un organisme agréé , ce que n' est pas le forum de Futura .
_Un limiteur de couple sur un treuil , c' est un délire dangereux qui n' a aucune chance d' être accepté .
Celui qui a eut cette idée aurait mieux fait de rester couché .

[A voir en vidéo sur Futura]

[Philogen]

De toutes façons ,
_Les engins de levages sont très réglementé .
La conception doit être validée par un organisme agréé , ce que n' est pas le forum de Futura .
_Un limiteur de couple sur un treuil , c' est un délire dangereux qui n' a aucune chance d' être accepté .
Celui qui a eut cette idée aurait mieux fait de rester couché .

Ce n'est pas sur le treuil directement mais sur le cardan qui transmet la puissance au treuil, commentaire acerbe, vous êtes sans pitié

[Philogen]

Salut


40 000 N
Mais ce n' est pas grave ...


Nettement plus grave .
Une force en N.m ?
En divisant des N.m par des tr (sans dimension) on obtient des N.m , donc un moment pas une force


Une puissance en newton .
Là ça devient gravissime .

Oui, c'est en watt, je n'utilise pas les mots appropriés, j'essaye simplement d'avancer et c'est en rectifiant une erreur qu'on avance pas en mettant un jugement de valeur, " grave, gravissime" cela ne m'aide en rien... c'est un peu pour vous le niveau CP, je vous avais mis en garde, mon ignorance demandait un peu de votre indulgence et au lieu de cela, tout le contraire, vous vous jetez dessus...

Y a t'il quelqu'un qui veuille bien m'aider à mener à bien ce calcul en faisant preuve d'indulgence et de patience...

[le_STI]

Salut,

voici quelques informations qui, je l'espère, pourront t'être utiles. Bien que je rejoigne mes collègues sur le fait qu'un équipement de levage, ça ne s'improvise pas...

.... le tambour fait 8cm de diamètre, le cable 10 mm, ce qui fait 8cm de bras de levier à la 5e couche de cable, là donc où le couple sera au maxi (utilisons une unique unité pour éviter de s'embrouiller. en considérant le centre du cable, on a : 40mm de rayon pour le tambour+5mm à la première couche+10mm par couche supplémentaire =40+5+4*10=85mm de "bras de levier")

ce qui donne 40000N X 0,085 = 3400 Nm sur l'axe du tambour

......

Il faut 33 tours de la vis sans fin pour faire un tour de tambour

3200 Nm : 33 = 96 Nm c'est le couple (moment) à appliquer sur la vis sans fin lorsqu'il y a 4 tonnes sur le tambour afin de le faire tourner (si le rendement est de 100%).

L'angle d'inclinaison de l'unique filet de la vis sans fin est faible, elle est irréversible avec un rendement de 0,3 à O,4 de l'énergie qui lui est transmise pour faire avancer le tambour (si elle est effectivement irréversible, aucun couple n'est nécessaire pour retenir une charge quelle qu'elle soit, d'où la modification que j'ai apportée juste au dessus)

rendement de O,3 soit 33/100 de l'énergie transmise : 96 Nm : 33 (pour avoir 1 centième) x 100 (pourquoi pas simplement 96Nm/0.3 ?) = 290 Nm : le couple qu'il faudra exercer sur la vis sans fin pour que le tambour tourne
.....

Par ailleurs, l'arbre du tambour glisse sur deux bagues bronze de 30mm de long, l'arbre fait 38 de diamètre , la vis sans fin repose sur deux roulements coniques, y'a t'il des moyennes pour évaluer ces pertes? Pour les paliers lisses, tu pourrais prendre en compte le couple résistant dû aux frottements (voir caractéristiques techniques dans le catalogue du fournisseur). Pour les roulement je t'invite à consulter cette page : http://medias.schaeffler.com/medias/...1;bKbXb54imRH_ )

J'espère avoir été assez précis, merci pour vos réponses

[Dynamix]

Un tel système n' est de toutes façon pas viable .
Le couple de démarrage d' un moteur électrique est nettement supérieur au couple nominale .
Ce qui ferait que le limiteur empêcherait la charge de décoller .
Saut à limiter le couple électroniquement .
Mais s' il est limité électroniquement , il n' est pas utile de le limiter mécaniquement .

[Philogen]

Salut,

voici quelques informations qui, je l'espère, pourront t'être utiles. Bien que je rejoigne mes collègues sur le fait qu'un équipement de levage, ça ne s'improvise pas...

Bonjour le STI,

Merci pour votre intérêt, excusez moi d'y répondre tardivement, quelque peu échaudé par les premières réponses, j'avais déserté le site... venant de consulter ma messagerie, un message de votre réponse m'a été envoyé, merci aussi à Futura sciences pour son sérieux.

Rien d'improvisé dans mon projet, c'est du sérieux, raison pour laquelle je poste ici...

Je prends note de vos infos et je reviens vers vous

[Philogen]

Un tel système n' est de toutes façon pas viable .
Le couple de démarrage d' un moteur électrique est nettement supérieur au couple nominale .
Ce qui ferait que le limiteur empêcherait la charge de décoller .
Saut à limiter le couple électroniquement .
Mais s' il est limité électroniquement , il n' est pas utile de le limiter mécaniquement .

Ce n'est pas un moteur électrique, le limiteur de couple sera installé sur un cardan reliant le treuil à la prise de force d'un moteur thermique

[Philogen]

Salut,

voici quelques informations qui, je l'espère, pourront t'être utiles...

Utiles certes, et surtout constructives, merci

En reprenant tes infos, Il faut donc calculer le bras de levier en partant du centre du tambour jusqu'au centre du cable
40 000 N x 0,085 = 3400 Nm sur l'axe du tambour

33 tour de vis sans fin pour un tour de tambour:
3400 Nm/33 = 103 Nm c'est le couple à appliquer à la vis sans fin pour la faire tourner si le rendement est de 100%

Le rendement est de 0,3
103Nm/0,3=343Nm couple qu'il faudra appliques à la vis sans fin pour faire tourner le tambour

Ce couple sera également appliqué sur l'arbre de transmission qui relie la vis sans fin à la prise de force
En considérant une vitesse de rotation de 400 tours minute, la question qui se pose, à cette vitesse, quel couple sera appliqué sur l arbre?

[Dynamix]

En considérant une vitesse de rotation de 400 tours minute

Vitesse du moteur , je supposes .
Quelle est la vitesse de rotation du tambour ?

[Philogen]

Vitesse du moteur , je supposes .
Quelle est la vitesse de rotation du tambour ?

C'est la vitesse de sortie à la prise de force, non la vitesse moteur.
Pour la vitesse du tambour, il faut reprendre le ratio 1/33 ce qui donne environ 12 tours seconde

[Dynamix]

Dans ce cas le couple sera ce que tu as calculé : 343 Nm

[Philogen]

Pour une même charge le couple ne varie pas avec la vitesse?

[invite07941352]

Re,
Non le couple transmis ne change pas avec la vitesse de l'arbre .
Ce qui change avec la vitesse , c'est la puissance motrice nécessaire .

Maintenant , calculez à quelle vitesse monte la charge ...

[Philogen]

Re,
Non le couple transmis ne change pas avec la vitesse de l'arbre .
Ce qui change avec la vitesse , c'est la puissance motrice nécessaire .

Maintenant , calculez à quelle vitesse monte la charge ...

Bonjour catmandou,

Pourtant le rendement de la vis sans fin n'est pas constant et augmente avec la vitesse de rotation, cela ne modifie pas le couple transmis?

Pour la vitesse à laquelle monte la charge:

diamètre du tambour 8 cm, diamètre du cable 10 mm
sur la 5 e couche, j'ai pris le diamètre intérieur de la spire, 16 cm X 3,14 = 50,24 cm
le tambour tourne à 6 t/minute ( erreur du message précédent, j'ai écrit "6 t/seconde" au lieu de 6t/minute)
ce qui fait 3 mètres par minute, vitesse à laquelle monte la charge

[invite07941352]

Re,
Avez vous de la doc sur le rendement des vis sans fin en fonction des vitesses qui vous intéressent ?
Ou même sur le 0.3 , 0.4 choisi au début ?

[invite07941352]

Et de plus , je ne vois pas bien comment cela va fonctionner avec un moteur thermique ,
quelle puissance ? quelle vitesse de rotation ? 400 tr/ min ? cela m'étonnerait ,
et sans un vrai embrayage .

[Philogen]

Re,
Avez vous de la doc sur le rendement des vis sans fin en fonction des vitesses qui vous intéressent ?
Ou même sur le 0.3 , 0.4 choisi au début ?

En fait, il faut prendre l'angle d'inclinaison de l'hélice, il y avait la méthode pour mesurer cet angle mais je ne retrouve plus le lien
O,3 à O,4 c'est le rendement d'une vis irréversible, l'angle d'inclinaison est faible et le rendement plutôt médiocre, l'intérêt c'est la sécurité
0,3 c'est pour mettre les choses au pire et pas avoir de mauvaises surprises...

[invite07941352]

Re,
De toute façon , il faut prendre des majorants : alors pourquoi se préoccuper du rendement de la vis sans fin , s'il augmente ( c'est à dire qu'il s'améliore , c'est vous qui l'écrivez )
avec la vitesse ?
Et mes autres questions ??

[Philogen]

Et de plus , je ne vois pas bien comment cela va fonctionner avec un moteur thermique ,
quelle puissance ? quelle vitesse de rotation ? 400 tr/ min ? cela m'étonnerait ,
et sans un vrai embrayage .

C'est tout simple, le moteur fait 80 cv, la vitesse de sortie est plutôt lente en comparaison des 45O t/m des pto standard, l'important est la méthode de calcul...
pour recompter précisément, j'attends le dégel
il y a un embrayage avec un coupleur qui "crabote" l'arbre de transmission en débrayant...

[Philogen]

Re,
De toute façon , il faut prendre des majorants : alors pourquoi se préoccuper du rendement de la vis sans fin , s'il augmente...

C'est toujours intéressant de le savoir, effectivement le choix des majorants n'en fait pas un élément déterminant pour le calcul en cours...

En résumé: pour une charge de 4 tonnes le couple qu'il faudra appliquer sur la vis sans fin pour faire tourner le tambour est de 343 Nm

en considérant une vitesse de rotation de 400 t/minute de la vis sans fin, ratio 33/1, le tambour tourne à 12 tours minute

50 cm la spire au plus grand bras de levier sur le tambour, la vitesse d'enroulement est alors de 6 mètres/minute

on en est là

[Philogen]

Si je comprends bien, le couple appliqué sur la vis sans fin etant de 343Nm pour faire tourner le tambour quand la charge est de 4 tonnes, le couple étant constant quelque soit la vitesse, il suffit de mettre un limiteur de couple de 343 Nm qui désaccouplera l'arbre de transmission dès que la charge sera supérieure à 4 tonnes, c'est bien ça?

[Philogen]

Et de plus , je ne vois pas bien comment cela va fonctionner avec un moteur thermique ,
quelle puissance ? quelle vitesse de rotation ?...

Sans être bien sur de la méthode, et pour répondre à ta question:

Avec un couple de 343 Nm sur l'arbre de transmission tournant à 400 t/m soit 6,6 tours/seconde

Vitesse angulaire: 2 pi x 6,6 = 41,44 rad/seconde

Soit une puissance de 343 Nm X 41,44 r/s = 14213 W puissance nécessare pour faire fonctionner le treuil en condition extrème, soit environ 20 CV

80 cv, c'est à 4500 tours, je n'ai pas le diagramme couple/puissance du moteur, si le calcul est bon, est ce que les 80 cv seront suffisants si le moteur tourne à un régime proche du ralenti?

[invite07941352]

Re,
Oui , les calculs sont bons .
Mais un moteur thermique de 80 ch à 4500 tr/min ne sortira pas 20 ch à 400 tr/min . Il faut démultiplier davantage .
C'était la remarque sous entendue de mon post 19 .
Marque et modèle de votre moteur ?

[Philogen]

Re,
Oui , les calculs sont bons .
Mais un moteur thermique de 80 ch à 4500 tr/min ne sortira pas 20 ch à 400 tr/min . Il faut démultiplier davantage .
C'était la remarque sous entendue de mon post 19 .
Marque et modèle de votre moteur ?

Tous mes vœux, tous mes vœux à tous,

C'est bien ce que j'avais entendu, et aussi un sujet d'inquiétude... sans boite de transfert et pour éviter la pose d'un réducteur, pas d'autre solution que de mouffler sur deux brins, si ça passe... sur trois, plus assez de longueur de cable, donc c'est serré.

C'est un peu le sens de ma question sur la vis sans fin, en quelle proportion le rendement s'améliore, mais ça risque d'être décevant... ou poser un turbo qui charge plus vite et donne un peu plus de couple à bas régime, genre T3 garett ou K 14, mais ça reste limité...

L'idée c'est aussi d'avoir une réserve de puissance et pouvoir, suivant des circonstances passer une vitesse courte et aider au treuillage...

Pour vous donner une vue d'ensemble du projet, je vais essayer d'être plus précis, le moteur sera un AAZ, c'est le 1, 9l qu'on trouve sur golf3, Ibiza, Toledo, Audi 80 etc...
C'est un 75 cv à 4200 tours, couple de 15,3 mkg à 2000 tours (153 Nm)
On peut facilement en tirer 90 cv
La vitesse pto, reste à déterminer précisément

La pose d'un inverseur est prévu, il s'agit d'adapter un treuil avec une installation la plus simple possible, si ça devient trop lourd, autant poser un treuil électrique...
C'est aussi un peu un challenge

[Philogen]

... Pour la vitesse de la prise de force, 9 dents hélicoïdales en bout d'arbre transmettent la rotation à un pignon intermédiaire de 19 dents, 19:9 = 2,11 de ratio

Pignon qui retransmet au pignon de la prise de force de 31 dents, 31:19 = 1,63 de ratio

Si le moteur tourne à 1000t/ min, première réduction: 1000:2,11= 473 t/min
deuxième réduction: 473:1,63= 290t/min

Le rapport de démultiplication de la PTO, 1000:290=3,44

300t/min, si le calcul est bon c'est plutôt une bonne nouvelle, c'était vraiment mettre les choses au pire

ça plus réduire la charge de moitié en mouflant sur deux brins, est ce que ça suffira pour éviter la pose d'un réducteur?

[Philogen]

... Pour la vitesse de la prise de force, 9 dents hélicoïdales en bout d'arbre transmettent la rotation à un pignon intermédiaire de 19 dents, 19:9 = 2,11 de ratio

Pignon qui retransmet au pignon de la prise de force de 31 dents, 31:19 = 1,63 de ratio

Si le moteur tourne à 1000t/ min, première réduction: 1000:2,11= 473 t/min
deuxième réduction: 473:1,63= 290t/min

Le rapport de démultiplication de la PTO, 1000:290=3,44

300t/min, si le calcul est bon c'est plutôt une bonne nouvelle, 400, c'était vraiment mettre les choses au pire

ça plus réduire la charge de moitié en mouflant sur deux brins, est ce que ça suffira pour éviter la pose d'un réducteur?

[Philogen]

... En reprenant les calculs avec une charge de 4 tonnes moufflée sur 2 brins, on a une charge de 2 tonnes sur le tambour soit 19600 N

-Couple sur le tambour au plus grand bras de levier: 19600 X 0,085 = 1666 Nm

-Couple sur la vis sans fin, ratio 1/33, 1666 Nm : 33 = 50,48 Nm

-Rendement vis sans fin: 0,3, couple qu'il faut appliquer pour qu'elle avance: 50,48 Nm : 0,3 = 168 Nm

-Vitesse vis sans fin pour un régime moteur de 1000/min: 300t/min soit 5t/sec

-Vitesse angulaire vis sans fin: 2pi x 5 = 31rad/sec

-Puissance nécessaire pour faire tourner la vis sans fin: 168 Nm x 31,40 rad/sec = 5275 W soit environ 7 cv lorsque le moteur tourne à 1000t/min

-Le moteur fournit 15,3 mkg à 2000t/min soit 153 Nm, le rapport de démultiplication de la vis sans fin étant de 3,42 .
à 2000t/min le couple disponible sera de 153 Nm x 3,42 = 523 Nm, le couple effectivement utilisé sera toujours de 168 Nm puisqu'il est constant

- Donc en se référant aux données constructeur et si le calcul est bon, à 2000t/min le couple disponible est largement suffisant
Pour autant, est ce que ce sera suffisant à bas régime, les courbes de puissance et de couple sont elles nécessaires pour y répondre?

-y'a t'il une forme de "coefficient de sécurité" pour le couple minimal, en sorte fau t'il qu'il soit supérieur à ce qu'il est nécessaire et si oui, dans quelle proportion?