mécanique: effort d'entré faible, effort de sortie élevé
Bonjour,
J'ai besoin de votre aide pour recenser un maximum d'éléments mécaniques fonctionnant sur le principe suivant:
Effort d'entré faible, effort de sortie élevé.
Proposer tout ce qui vous passe par la tête (principes, applications...)
Ayant peu de culture mécanique, je ne connais que le principe du bras de levier.
En avez vous d'autres?
Merci d'avance!!
Bonjour,
Il y a :
- poulies-courroie (avec rapport réducteur)
- les systèmes à friction (comme certains variateurs de vitesse mécaniques)
- engrenages (à pignons ou à chaînes avec rapport réducteur)
- roue et vis sans fin
- système vis-écrou (avec le pas adéquat)
- câble et poulies de mouflage
- treuil à tambour sans engrenages (si rayon manivelle > rayon du tambour)
- leviers (attention pour les systèmes à plusieurs leviers ; dans une course complète du système, le rapport peut être multiplicateur sur une partie de la course et diviseur sur un autre partie)
- le coin (si la pente est < 45°) le système vis-écrou est en fait un coin hélicoïdal
- les systèmes à came + galet (si pente < 45°
- et je dois en oublier...
Cordialement
Bonjour
Bien faisons donc un inventaire à la Prévert
- Motoréducteur qui comme sont nom ne l'indique pas augmente la force de sortie (c'est un peu réducteur certes comme description.
- Le palan (utilisant le mouflage)
- La chêvre (outil de levage avec sa non moins célèbre cage à écureuil)
- le cric qui soulève une voiture
- la pompe hydraulique (petit clin d'oiel à michel Dhieux et hydrochristian)
- la genouillère (par un effort reltivement faible pour le vérouillage 100 kg peut soulever ou comprimé plusieurs tonnes)
- Sismographe mécanique
- le pendule paramétrique (voir le botafumeiro de St Jacques de Compostelle)
- le coussin pneumatique (utiliser en secours post séisme pour soulever une dalle de béton. On gonfle le coussin avec une simple pompe à pieds et on peut soulever plusieurs tonnes.)
- le servo frein (qui amplifie la force exercé sur la pédale de frein)
- Les baromètres anéroïdes (utilisent un système mécanique d'amplification des mouvements de déformation d'une capsule).
- les pinces coupantes ou les cisailles (qui sont une variante de l'effet de levier, je vous l'accorde)
- le pédalier et le système de chaine-pignons associé.
- amplication de la force des vagues (voir SEAREV Ecole Centrale de Nantes utilise roue chargée et système pendulaire) A voir car très ingénieux (NDLR)
Voilà pour un début, je laisse mes petits camarades compléter.
Cordialement
[Edit] grillé sur le poteau par mécano41qui cite certains des items de mon post'.
bonjour,
dans tout systeme physique, la puissance d'entrée est egale à la puissance de sortie si on neglige les pertes.
donc la force en entrée X la vitesse en entrée = la force en sortie X la vitesse en sortie
si de raisonner sous forme de puissance ne te convient pas, tu peux envisager cela sous forme de travail
en remplacant la vitesse par le deplacement
fred
On ne vient pas de nulle part et il serait souhaitable qu'on n'aille pas n'importe où !
Bonjour, merci pour vos réponces! Finalement j'en connais plus que je ne le pensais
Je vais plus m'intéressé au sytème à came.
Je me suis penché un peu dessus ce weekend mais je bloque pour déterminer la forme quelle aura:
Comme vous pouvez le voir sur les schémas, il s'agit d'une came plate.
Quand je viens appliquer une force sur le levier, cela fait pivoter le cylindre et grâce à des galets, celui monte ou descend suivant le sens de rotation.
Il me faudrait un effort constant sur toute la course du levier (couse angulaire de 180°).
Le truc c'est que l'effort que la plaque que j'aurai à poussé n'a pas un effort constant: plus je l'éloigne plus l'effort diminue. (voir diagramme (c'est bien des kg et mm))
Je me demandais si la came avait la forme de la courbe es-ce que j'aurais une force constante au niveau du levier?
Merci
Bonjour,
Il faudrait que tu expliques un peu plus... tu veux dire que lorsque le cylindre central monte (en tournant), l'effort extérieur qui appuie vers le bas passe de 230 daN en bas à 10 daN en haut?
Avec une première évaluation, j'arrive à une impossibilité...
- quelle doit être la course totale pour 180° ** au levier? Les 9 mm qui figurent sur le graphique?
- peux tu donner un tableau des points imposés plutôt que le graphique?
- quel serait le diamètre moyen souhaité de la piste de roulement des galets?
** A noter que ton levier ne pourra pas faire tout à fait 180° mais un peu moins car il faut déduire un peu plus du rayon du galet, au niveau de la piste de roulement ; lorsque le galet est en bas, il est contre la piste haute de l'autre galet.
Cordialement
Bonjour,
Voilà c'est exactement sa. la plaque à poussé est retenue par un électo-aimant dont la force d'attraction par rapport à l'entrefer est représenté par la courbe du message précédent.Envoyé par mécano41
Désolé, j'ai fait une erreure, le champ d'action du levier se fait sur 90° et non sur 180°.
Les 9mm représentes la distance de l'entrefer à laquelle il y a le moins d'effort. C'est aussi la différence de hauteur entre le point bas et haute de la piste de la came.
J'ai mis un tableau avec les valeurs exacts de la courbe, en pièce jointe.
Le ømoyen de la piste des galets est de 16mm.
c'est noté
ps: il y a deux galets opposés fixés sur le cylindre centrale. J'ai essayé de faire le schéma en 3d pour mieu comprendre.
Bonjour,
Je n'ai pas encore pu voir tes dessins mais, déjà, il y a un problème. Avec un diamètre de 16 mm, la longueur de la piste est 16 . pi = 50,26... mm. Pour 1/4 de tour, cela fait donc 12,56...mm. Sur cette distance, le galet doit monter de 9 mm ce qui ferait déjà, en supposant un angle constant : 35,6°. Comme dans l'application, l'angle de départ va être très faible puis croître afin que sa tangente soit constante, le galet va devoir, plus loin, grimper une pente énorme, ce qui est impossible...
Cordialement
C'est ce dont je me suis aperçus, la pente est un peu raide.
Mais à prioris, tant que cette pente n'atteind pas les 90°, les efforts des galets sur la piste de la came devraient être en dessous de l'axe horizontale donc les galets devraient continuer à monter, non?
Si non, comment savoir quelle sera la valeur limite de l'angle d'inclinaison de la pente?
merci
Bonjour
Si je comprend bien il s'agit de décoler les aimants
Dans ce cas pourquoi ne pas avoir une pente constante puisque la force d'attraction est constante et diminue avec la distance.
Cela ne sert à rien de vouloir la décoller avant ou alors cela ne sert à rien de faire 90° de rotation.
Le principale c'est qu'en arrivant à 90° l'aimant soit décoller.
A noter que vous n'êtes pas obligé d'avoir des galets si besoin est.
Il suffit d'avoir deux pentes en opposition. Evidemment dans ce cas l'effort de glissement est un peu plus important mais on peut réduire la plage de frottement à deux ou 3 mm puisque la charge est répartie sur toute la course.
Cordialement
Bonjour Zozo,
justement non, la force d'attraction n'est pas constante, certe elle diminue avec la distance, mais de façon exponentielle.
J'aimerai obtenir un effort constant en bout de levier, mais la force d'attraction n'étant pas constante, je vais tirer sur le levier comme une brute au départ et plus rien à la fin si jamais il y a une pente constante!
Il risque d'y avoir beaucoup plus de frottement que les galets, même si je fais que 90° je le rensentirai au niveau du levier.
Je t'ai fait une petite appli. EXCEL pour te montrer ce que cela donne théoriquement. Sauf erreur de ma part, on arrive à 57°...
Cela fait bien longtemps que je n'ai pas conçu de came, mais on essayait, lorsque le galet se déplace de façon rectiligne (coulisse) de ne pas dépasser 35° de pente en montée car ensuite, les efforts radiaux deviennent très importants.
Je ne pense donc pas que ce soit la bonne solution ici pour les conditions fixées...
cordialement
Bonjour, Mécano41,
J'adore vos fichiers Excel.
Cordialement.
Jaunin__
Bonjour, merci Mécano41 pour cette fiche!
Cepandant, j'ai quelques questions.
Je ne comprends pas pourquoi la hauteur des galets dépand de la valeur de l'effort appliqué sur le levier.
En effet en mettant les valeurs correspondant au dimensions de la came (R came 22.5mm, R levier 72.5mm (22.5+50) car la partie exterieur au cylindre mesure 50mm), et en appliquant un effort de 50N sur le levier, j'obtiens au dernier point de la pente (qui correspont à la position 90° du levier), une course du galet de 26.169...mm
Le truc c'est que j'aimerai obtenir une forme de came pour que mes galets aient une course de 9mm (on arrondis à 10) en hauteur sur un déplacement angulaire de 90° et avec un effort constant de 50N sur le levier (en prenant compte de la force d'attraction en fonction de l'entrefer).
Mais comment s'y prendre?
Bonjour,
Tu n'as pas bien lu ce que j'ai écrit : pour obtenir les efforts axiaux indiqués dans tes données de base et respecter ta contrainte : "effort tangentiel constant sur le levier", tu ne peux pas imposer cet effort, il faut le déterminer. Pour cela :
- tu corriges tes données dans les cellules jaunes
- tu sélectionnes la cellule D28
- tu fais "Outils/Valeur cible"
- dans "Cellule à définir" il est donc écrit "D28"
- dans "Valeur à atteindre" tu écris "9" (c'est la course de 9 mm)
- tu mets le curseur dans "cellule à modifier" et tu cliques sur la cellule F22 (effort à calculer)
- $F$22 s'inscrit
- tu valides par OK et, s'il y a une solution, encore OK
L'effort sur le levier est inscrit en F22 et tu peux constater que la course (en D28) est bien de 9 mm
A priori, pour ces dimensions cela a l'air de coller car l'angle maxi est de 29° environ.
Ensuite, tu peux trouver l'équation d'une courbe approchant au mieux la ligne brisée donnée par tes points initiaux, et qui te permettra de définir le nombre de points souhaité pour l'usinage de la came. Il te suffit, sur le graphique "Course / Position levier" de faire un clic droit sur la courbe et de cliquer sur "Ajouter une courbe de tendance". Là tu choisis "Polynomiale" puis "Ordre 2" et dans l'onglet "Options" tu coches "Afficher l'équation sur le graphique" et "Afficher le coefficient de détermination...."
Tu auras ces deux données affichées (plus le coeff. est proche de 1 meilleur c'est) et une courbe se superposera plus ou moins bien à la ligne brisée (avec les dernières valeur c'est bon).
L'équation de cette courbe donne évidemment le lieu des points de centre du galet (ou du centre d'une fraise de même diamètre usinant la piste)
Cordialement
Donc si j'ai bien compris, l'équation que me donne le graphique "Course / Position levier", c'est l'équation qui définira la forme de ma came pour un effort constant de 17.195...N sur le levier?
Oui, c'est l'équation de la courbe à faire décrire par le centre d'une fraise d'un diamètre égal à celui du galet utilisé. Si l'on usine avec une fraise de diamètre différent, il faut faire un autre calcul pour trouver l'équation d'une courbe "parallèle" à une distance r = rayon du galet... ça, a priori, je ne sais pas le faire... mais ce n'est peut être pas utile, il faut voir cela avec un opérateur en usinage CN ; il est possible que le calculateur de la machine puisse le faire directement...je n'y connais rien en CN...
Il faudrait théoriquement vérifier également que le rayon de courbure, à tout endroit de la piste, reste toujours supérieur au rayon du galet sinon celui-ci présentera deux points de tangence à cet endroit au lieu d'un et la loi de mouvement sera faussée ; je pense cependant qu'ici, la variation de pente étant faible, le problème ne se présentera pas...
Cordialement
J'ai déjà rencontré ce problème
j'ai encore un petit peu de mal avec votre fiche, j'essaye de comprendre d'où sortent les valeurs des "niveaux points d'une pente" mais je ne sais pas à quel fonction mathématique correspondent les symboles utilisés dans les formules.
Si vous pouviez me décrire votre raisonnement se serai cool!
merci d'avance
Regarde ceci...
Merci je comprends beaucoup mieu!
encore une petite question:
dans la feuille exel, vous obtenez la tangente beta en divisant l'effort tangentiel (Ft sur came) par l'effort axial (F) correspondant.
Or Ft sur came dépand de l'effort sur le levier qui est inconnu.
En I3, on a : = F22*C3/B3 donc on prend en compte le rapport Rlevier/Rcame
oui, mais F22 est inconnu!
enfin il est définie par les niveaux de l'axe des galets, qui sont eux définis par la position des points des segments rouge, qui sont eux même définis par l'angle de la tangente!
Es-ce que je suis en train de m'emmêler les pinceaux?
Bien sûr que tout se mord la queue lorsque l'on impose tout ; c'est bien pour cela que pour calculer F sur le levier, je suis obligé de passer par le calcul par itérations de la fonction "valeur cible" ** , sinon, je l'aurais calculé directement...En plus au départ tu voulais aussi imposer l'effort sur le levier...là cela devenait impossible!
Il y a beaucoup d'autres cas de ce genre en méca. (essaie de calculer les caractéristiques d'un engrenage roue et vis sans fin qui doit rentrer dans un entraxe imposé avec un rapport précis imposé...)
** calcul qu'il faut, je le rappelle refaire à chaque modif. Si tu devais modifier tous les jours, j'aurais automatisé mais je ne pense pas que ce soit le cas...
Cordialement
Bonjour,
Je voulais savoir comment vous avez traité le problème? Concrètement, par quoi avez vous commencer?
J'aimerai pouvoir refaire les calculs sur papier.
Merci d'avance.
En raison de la recherche par "Valeur cible" tu ne pourras pas le faire à la main (sauf vérifier un point particulier à la fin) mais si tu veux suivre, j'ai fait ainsi :
- écriture des plages des données (jaunes)
- premier graphique pour voir l'allure de la courbe d'effort résistant
- croquis (celui que je t'ai commenté dans le message #19)
- écriture de la plage F3 à I3 (I3 fait référence à F22 que l'on crée et qui contient une valeur quelconque)
- écriture de la plage F6 à I15 (qui ne donnera pas encore de bonnes valeurs puisque I3 n'est pas encore bonne)
- écriture de la plage B18 à D28 (attention, les cellules C18 et C19 ont des formules différentes des suivantes)
- calcul par "Valeur cible" comme je t'ai expliqué. A ce moment, toutes les valeurs deviennent bonnes (enfin, j'espère!)
- autres graphiques
C'est tout ce que j'ai fait...
Cordialement
Bonjour,
J'ai tenter un calcul en prenant en compte d'autres infomations:
l'utilisation d'un cable pour actionner le levier.
Que penser vous de mon raisonnement? (voir pièces jointes)
Merci!
re bonjour,
après une re lecture des calculs avec vos explications mecano41, j'ai un question:
Dans le croquis du messange #19, vous dites que vous avez la tangente au niveau du point noir.
En règle générale, la tangent c'est rapport entre la longueur du coté opposé sur la longueur du coté adjacent (dans notre cas, l'effort axial sur l'effort tangentiel)
Or dans vos calculs (colonne tan beta), vous calculez le rapport de l'effort tangentiel sur l'effort axial (autrement dit, du coté adjacent sur le coté opposé à beta, donc l'inverse de la tangente).
Es-ce juste une erreur dans les thermes employés?
Bonjour,
Dans ce que tu as fait, il y a une chose qui ne colle pas en imposant l'effort de 60 N sur le câble...
Si tu mets en B20 :=DEGRES(ATAN(1/A20)) et que tu étires vers le bas, tu vas voir que ton angle de came évolue jusque 50° environ, c'est beaucoup trop.
Si tu diminues l'effort de 60 N en mettant 20 N pas exemple, là c'est la course qui n'est plus suffisante.
J'ai adapté ce que je t'avais donné précédemment, en tenant compte de la traction par câble J'ai fait à peu près le même calcul que toi (couple moteur en fonction de la position du câble...etc) et j'ai gardé la définition de l'effort par "Valeur cible" mais je l'ai automatisé ; la valeur de F se met à jour dès que tu modifies l'une des cellules de la ligne de données du haut.
J'ai mis le graphe de la forme de came, par points, et j'ai ajouté une courbe de tendance avec son équation (j'ai pris un polynôme du 3ème degré mais le deuxième degré ne va pas mal non plus)
Enfin, regarde si tu ne voies pas d'anomalie...et fait une vérification en repartant à l'envers, du câble, de l'effort constant, du levier puis de l'équation de la came pour voir si tu arrives bien aux efforts donnés initialement...je ne l'ai pas fait...
La correction sur R c'est parce que l'on n'a pas pris en compte la déflexion du câble dans le calcul de R en partant de la course 100. Comme j'en tiens compte (parce que là c'est plus facile!) dans le calcul final, il y a un petit écart si l'on ne corrige pas R. Je ne pense pas qu'il soit nécessaire de faire un calcul plus précis car avec un câble, un levier, une came...il ne faut pas rêver (de toutes façons, je suppose que la courbe d'effort du système d'aimant ne doit pas être tellement précise...)
Si tu prends un système à câble, attention!, il faudra prévoir un ressort pour le retour...donc effort variable qui n'est pas pris en compte ici...tu pourrait peut-être choisir une commande souple sur billes (j'ai CBA en tête mais il y en a d'autres) qui permet de tirer ou de pousser - il faut évidemment tenir la gaine aux deux bouts)
Cordialement
Me serais-je trompé? c'est tout à fait possible! Je vais regarder cela tout de suite...!
Non, je ne vois pas d'erreur...
Pour le calcul des points, comme sur le dessin, la hauteur en un point est bien égale à la hauteur au point précédent + le produit de la distance "horizontale" entre deux points par la tangente de l'angle beta de montée de la came à cet endroit (angle entre la direction de l'effort tangentiel et une tangente à la piste de la came)
Pour le calcul de beta : tan(beta) est bien le rapport de l'effort tangentiel sur la came à l'effort à fournir axialement par cette came (beta, c'est l'angle de montée de la came mais c'est aussi l'angle entre le vecteur effort à fournir et le vecteur normal au profil de came)
A moins que je n'aie pas compris ce que tu veux dire...
Cordialement
