TPE motorisation d'un banc d'essais TIV

[BAKE]

Bonjour,

Nous devons motoriser un banc d'essais pour bouteille de plongée ( 10 et 12(longues) ). Pour cela nous devons calculer la puissance nécessaire du moteur, cependant nous rencontrons quelques problèmes qui nous empêches d'avancer dans notre projet. Nous avons effectués plusieurs calculs mais ceux-ci semblent dérisoires, comme par exemple :
-Moment d'inertie d'un cylindre*:
J=m.R²
J=(m.R²)/2

10*:
m=11kg
R=0,0855m

J1=0,08041kg/m²

-Énergie cinétique*:

E= 1/2 * J * W²

Vitesse maximale 10tr/min = 1,05 rad/s

D'où*:
E1= 1/2 * 0,0804 * 1,05² = 0,044 J = 0,044 W.s

OU
C = J * W' = 0,08442 n.m
P = C * W = 0,0886 W

La puissance du moteur est ainsi beaucoup trop petite afin de faire tourner une bouteille de plongée.
Comme vous le voyez nous avons essayez plusieurs calculs de l'energie et du couple moteur mais sans grande réussite.

Nous vous demandons seulement de nous indiquer la marche à suivre et les calculs à effectuer.
Si vous voulez voir plus clairement le projet en lui même, veuillez vous référez au images ci-jointes.
Sans titre 2.jpg
preview 4.png
Merci d'avance !
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[djodjo44]

Bonjour,

C'est surtout l'accélération de la mise en rotation de la bouteille qui demande de la puissance. Tant que vous n'aurez cette valeur, il sera difficile d'avoir une puissance réaliste.

Pour l'inertie, je suis étonné qu'il n'y ait qu'un rayon qui intervienne.

[BAKE]

Bonsoir et merci pour votre réponse.

Effectivement on nous a parlé de ça, on a determiner un temps de mise en marche de 5 s mais je ne vois pas comment l'integrer dans mes calculs.

[Dynamix]

Salut

Effectivement on nous a parlé de ça, on a déterminer un temps de mise en marche de 5 s mais je ne vois pas comment l'integrer dans mes calculs.

cinq seconde pourquoi pas une , ou dix ?
On ne peut rien tirer de fiable d' une valeur arbitrairement déterminer .
Le moment d' inertie ou l' énergie cinétique , ça ne sert à rien .

Un moteur électrique se calcul en régime constant .
Il faut pour cela déterminer le couple résistant (frottements statiques et/ou dynamiques) de votre montage , par calcul ou expérimentation .
C' est ce couple que le moteur doit vaincre .
Multiplié par la vitesse angulaire , ça donne la puissance mécanique .
Laquelle , divisée par le rendement du moteur donne sa puissance nominale mini (électrique).
Le rendement en question n' est pas le rendement maxi donné par le fabriquant , il est un peu moindre .

Une fois le moteur choisis , on peut vérifier le temps de mise en route : il est en principe infini

[A voir en vidéo sur Futura]

[BAKE]

Bonsoir,

Merci pour cette réponse eclaircissante.
C'est vrai que la valeur du temps de mise en marche a été fixée aléatoirement mais est-ce vraiment important ? Si c'est le cas je ne vois pas comment la déterminé avec un calcul.
Ensuite pour le couple resitant on a essayé.. En vain. C'est une notion qu'on a pas abordé en cours, s'il est vrai que la formule est aisement trouvable sur Internet elle devient inutilisable pour nous qui ne savons pas à quoi correspondent les differents calcus ni comment les effectuer. Une aimable explication serait ici requise..

Merci encore!

[djodjo44]

Bonsoir,

Pour l'accélération, tu as 2 possibilités suivant ton niveau d'étude :
* soit considérer que l'accélération est linéaire, c'est la solution mieux que rien,
* soit considérer que la puissance est constante, ce qui donnera une courbe avec asymptote. Je n'ai fais qu'une fois ce calcul avec l'aide d'un prof, car c'est du niveau math-sup.

Dans la théorie, il faudrait également tenir compte de l'inertie créée par les rouleaux sur lesquels tournent la bouteille.

Si le banc d'essai existe déjà, pour connaitre approximativement le couple de rotation, c'est facile : tu enroules, avec beaucoup de tours, autour de la bouteille une ficelle à laquelle tu suspends une bouteille d'eau vide et tu remplis petit à petit la bouteille.
Lorsque la bouteille commence à tourner, avec l'eau, tu as la force, avec les rayons de la bouteille et de la ficelle, tu as la longueur.
Tu as donc le couple.

[Dynamix]

Pour l'accélération, tu as 2 possibilités suivant ton niveau d'étude :
* soit considérer que l'accélération est linéaire, c'est la solution mieux que rien,
* soit considérer que la puissance est constante, ce qui donnera une courbe avec asymptote. Je n'ai fais qu'une fois ce calcul avec l'aide d'un prof, car c'est du niveau math-sup.

Dans les deux cas c' est faux .
Le couple et la puissance sont variable en fonction de la vitesse de rotation .
On obtient bien une progression asymptotique . La vitesse de rotation constante est atteinte à l' infini en théorie .
Pour un moteur CC , c' est assez simple vu que le couple varie linéairement .

Ce qui m' amène à la question :
Quel type de moteur ?
Pour tourner à 10tr/min , il faut une réduction importante , comment est elle envisagée ?

Avant de se pencher sur le moteur , il faudrait affiner l' étude mécanique qui me semble assez succincte .

[BAKE]

Bonjour,

Si le banc d'essai existe déjà, pour connaitre approximativement le couple de rotation, c'est facile : tu enroules, avec beaucoup de tours, autour de la bouteille une ficelle à laquelle tu suspends une bouteille d'eau vide et tu remplis petit à petit la bouteille.
Lorsque la bouteille commence à tourner, avec l'eau, tu as la force, avec les rayons de la bouteille et de la ficelle, tu as la longueur.

Effectivement l’expérimentation est envisageable mais je ne pense pas pouvoir la réaliser dans l'immédiat. N'y as t-il pas un moyen de déterminer ce couple par calcul ? On nous as parlé d'utiliser le PFD, c'est possible ?

Quel type de moteur ?
Pour tourner à 10tr/min , il faut une réduction importante , comment est elle envisagée ?

Ca serait un moteur à courant continu. C'est vrai que la vitesse est très faible et donc notre réducteur devra être important. On a pensé à un train d'engrenages, ou une poulie-couroie seulement il faudrait un nombre de dents très élevé pour pouvoir arriver à la vitesse souhaitée je suppose.

Merci pour vos deux réponses.

[Dynamix]

N'y as t-il pas un moyen de déterminer ce couple par calcul ? On nous as parlé d'utiliser le PFD, c'est possible ?

Il y a trop d' éléments inconnus .
Le travail de votre moteur est uniquement de vaincre les pertes dans les roulement engrenages etc.
Ces frottement varie beaucoup suivant la qualité de la conception et de le réalisation .

Pour une vitesse aussi faible , partez sur un motoréducteur . Vous aurez moins à démultiplier par vous même .
D' ailleurs pourquoi cette vitesse ? A quoi sert votre banc ?
Vitesse maximale , suppose que vous la faite varier ?

[BAKE]

D'accord donc impossible de determiner ce couple resitant sans experimentation ?

Le banc permet l'inspection et le grenaillage de la bouteille, en la faisant tourner il est donc plus facile de determiner s'il y a des lesions exterieures etc. La faible vitesse decoule donc de ça, pour une inspection de ce type, il est judicieux de faire tourner la bouteille a une vitesse assez lente.
Nous faisons effectivement varié la vitesse grâce à un pont en H.

Pour une vitesse aussi faible , partez sur un motoréducteur

Oui on y a songé aussi mais dans ce cas là aussi la question revient, comment calculer la puissance necessaire afin de choisir le bon motoréducteur ?

[Dynamix]

comment calculer la puissance necessaire afin de choisir le bon motoréducteur ?

Commencer par finaliser votre conception mécanique .
Avec une vitesse de rotation réglable vous n' avez pas de problème de couple de démarrage , ni de patinage de la bouteille .
Une seule ligne de rouleaux moteurs suffit , l' autre tournant en roue libre .
Plus ce sera simple moins il faudra de puissance .
Je ne vois pas les roulements à billes dans votre étude et je me demande bien comment vous allez les placer dans de la tôle .

[BAKE]

C'est a dire la finaliser ? Je pensais qu'à priporis il ne restait plus grand chose a déterminer..

Oui mais il faudra bien choisir un moteur en fonction de nos besoins et non pas aléatoirement non?

Et en ce qui concerne les rouleaux moteurs, nous devons motoriser les deux puisque nous voulons oermettre deux sens de rotation.

Pour le coup je ne vois pas en quoi les roulements à billes sont necessaires ici, pouvez vous m'eclaircir ?

[Jaunin]

Bonjour, BAKE,

Je ne vois pas les roulements à billes dans votre étude et je me demande bien comment vous allez les placer dans de la tôle .

Très bonne remarque de Dynamix, que je salue, j'avais regardé rapidement et je n'avais pas pris garde (honte sur moi)

Avez vous une protection de sécurité au dessus des bouteilles afin d'éviter quelles ne s'envolent.

Cordialement.
Jaunin__

[BAKE]

Bonjour Jaunin,

Non pas de protection pour les bouteilles. Elles tournent à faible vitesse donc peu de risques non ?

[Dynamix]

C'est a dire la finaliser ? Je pensais qu'à priporis il ne restait plus grand chose a déterminer..

Tu ne nous a montré qu' un vague avant projet .
Si vous avez avancé dans l' étude , on aimerais voir le résultat .

Et en ce qui concerne les rouleaux moteurs, nous devons motoriser les deux puisque nous voulons oermettre deux sens de rotation.

D' ou vient cette idée ?
Avec une seule ligne de rouleaux moteurs , ça tourne dans les deux sens sans soucis . Si le moteur le permet . En général c' est le cas .

Pour le coup je ne vois pas en quoi les roulements à billes sont necessaires ici, pouvez vous m'eclaircir ?

Les frottements .
Comment vous envisagez ce problème ?
Vous faite tourner les arbres ferraille sur ferraille ?

[BAKE]

Mis à part l'analyse fonctionnelle, l'étude effectuée est celle que je vous ais énoncée. Je ne vois pas ce que vous entendez par étude mécanique.

L'idée est de nous elle peut-être abandonée si nous le souhaitons il n'y a pas d'impératif sur cette tâche.

Non, ce sont des galets (Type roue de rolleur) avec une matière plastique dont je ne connais pas encore l'exactitude. (P-ê il s'agit de l'étude mécanique dont vous parlez ?). Ce sont eux qui entraîne la bouteille.