dimensionnement ressort a bille

[loicoco]

Bonjour,

J'aimerais savoir comment dimensionner mes ressort afin que mon système puisse supporter jusqu’à 20Kg de pression sur l'axe puis ce libérer.
Untitled.png

En vous remerciant pour votre aide.
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[mersener]

Bonjours,
Vous vous trouvez en face d'un probléme de statique à 3 forces pour l'arbre. Si on négligé les frottements et adhérence on peut considérer que la force exercée par les billes sur l'arbre passe par le centre des billes (voila pour l'étude statique de l'arbre).
Une fois trouvé la force exercée sur les billes par l'arbre (actions mutuelles) une étude statique des bille montre que les ressorts "fournissent" la composante horizontale de cette force.

L'avantage de travailler avec solidworks comme cela semble être votre cas est qu'avec un logiciel de dessin paramétré pour pouvez faire directement de la statique graphique dans vos esquisses:
mecaSW01.jpgmecaSW02.jpgmecaSW03.jpg
Dans cet exmple avec des dimensions aléatoires je met en contact un bille de diamètre 8 avec un arbre de diamètre 30. Je trace le triangle des forces avec 200 pour 200 N et les directions des autre forces liée à la position de la bille que je peut faire varier.
Je place ensuite une côte pilotée sur la composante horizontale pour obtenir directement la force que doit exercer mon ressort dans cette position à l’équilibre dans la même unité que mon 200.

[Dynamix]

Salut
Petite remarque en passant .
Le creux dans l' arbre n' a pas besoin d' être sphérique .
Une empreinte conique c' est aussi bien et moins coûteux .
Et si possible (liberté en rotation) une gorge plutôt qu' une empreinte .

[Jaunin]

Bonjour, Loicoco,
Encore bienvenu sur le forum de Futura-Sciences.
Voici un lien ave des bons croquis.
Cordialement.
Jaunin__

http://forums.futura-sciences.com/te...r-a-bille.html

[A voir en vidéo sur Futura]

[loicoco]

Bonjour,

Merci de vos réponses, que j'ai pris en considération, mais j ai encore un petit point d’interrogation. Je vais étayer un peu mon problème.
Ces ressort a bille vont servir a soutenir une porte en position haute.
Untitled2.png Untitled5.png

je veux que l'utilisateur ai a exercer un effort de 10kg sur la poignée. Il y a un système de blocage de chaque coté et la porte est considérée en équilibre en position haute sous l action des vérins. donc si je ne dis pas de betises : (1.167*98)/0.508=225N 225/4 ---» 56N par vis a bille

donc je regarde chez norelem et je me dit que le M10 est pas trop mal (enfin il y a moyen de faire quelque chose)

Untitled3.png Untitled4.png

Mais c est la que j ai un peu de mal pour déterminer l angle.

Mon raisonnement est il bon dans un premier temps ?

En vous remerciant,

Loic KERDRAON

[le_STI]

Pour calculer les moments de forces, il faut que tu considères des bras de leviers perpendiculaires auxdites forces.

Par exemple, le moment de la force de 980N au point de pivot sera de : 980*[1.168*cos(35.1)+0.835*sin(35.1 )]
Le bras de levier est normal à la force (que tu as schématisée comme étant verticale). La distance "Axe du pivot/point d'application de la force" doit donc être projectée sur une droite horizontale.

Le moment de la force due aux billes sera de : F_billes*0.635*cos(103.98-90)
en considérant bien sûr que F_billes est la composante suivant l'axe de la tige.
La distance "Axe du pivot/point d'application de la force" est ici projectée sur une droite perpendiculaire à la tige sur laquelle agissent les billes.

[loicoco]

Merci, avec ces précision je trouve une force d'environ 57.5N par vis.
Mais la vis norelem M10 fourni un effort de 66N. je peu faire varier cette force en faisan varier l'angle de ma gorge.
Et c est la que ça coince, je me doute qu il faut un angle de plus de 90 mais je ne comprend pas bien comment le calculer.

[Dynamix]

Salut
C' est assez clair sur le catalogue .
F' = F.tan(a)
F est la force du ressort , variable suivant sa compression .
La bille se trouvant toujours dans l' intervalle H , F est compris entre F1 et F2
Tu peux moduler un peu la force F en serrant plus ou poins la vis et en veillant à rester dans l' intervalle H
Prévoir un peu de Loctite ou un contre écrou pour conserver le réglage .

Il ne faut pas espérer de la précision dans la force F' , ce n' est pas fait pour ça .

[loicoco]

Ok merci beaucoup pour votre aide

[picoloco]

Bonjour,
J'ai lu ta question et regarder les réponses apportées d'un point de vue uniquement physique.
Sauf que dans la réalité, ça ne marche pas comme ça.
Si ton but est de maintenir une porte et que la personne applique les 200N pour la fermer, il vaudrait mieux utiliser des vérins amortisseurs à air comme cela se fait pour tous les hayons de voitures.
Ton design peut te paraître acceptable mais comme tu va beaucoup avoir de jeux, la chance pour que la personne soit n'arrive pas à fermer ta porte soit se la prenne sur les doigts n'est pas du tout négligeable.
Dans ton design, tout ton calcul repose sur le point de contact de la bille et de la gorge sur l'axe. Et c'est là que le bas blesse...
Tu comprends bien que si le point de contact est en haut de la bille (>80deg), la bille coince. Mais si le point de contact est proche de l'axe du ressort (<15deg), la bille va se déplacer très vite.
Comme tu as du jeu sur l'axe pour qu'il puisse coulisser et comme tu as du jeux sur les billes du commerce (poussoir), tu ne pourras pas avoir un système fiable qui se déclenche à +/-10% mais plutôt à +/-30%.
Fais un calcul de jeux en prenant les plus et les moins des tolérances cela te donnera l'angle de contact minimum et maximum, ensuite tu verras... Sachant en plus, que si une bille est en contact haut,l'autre sera probablement en contact bas (sauf si tu mets plein de billes tout autour, mais ce n'est pas ton design).
Si tu veux faire un design de ce type qui marche, malheureusement tu devras l'usiner et non utiliser des pièces du commerce d’autant qu'elles ne sont pas du tout faites pour faire ce que tu leur demandes.
En cas, tu pourras regarder le site de "Ballgrab" qui utilise cette technique pour bloquer des pièces entre elles.
A+ Une règle que je donne aux ingénieurs travaillant avec moi: toujours vérifier que ce que vous faites ne vas pas entraîner des dommages aux personnes et aux équipements.

[loicoco]

Bonjour,

des vérins a gaz sont déjà installés est sont censé faire tout le travail.
mon problème est que au bout d un certain temps le client ce plein d'une perte d efficacité des vérin et d'une porte qui retombe.
les ressort a bille sont simplement censé soulager la porte en position haute et l empêcher de redescendre suite a une légère perte de puissance des vérins.
je ne peu pas changer mes vérins (pas de place pour changer le diamètre).
Vois tu une solution plus simple ou plus fiable pour résoudre mon problème ?

[mécano41]

Bonjour à tous,

... mon problème est que au bout d un certain temps le client ce plein d'une perte d efficacité des vérin et d'une porte qui retombe...

Si les ressorts à gaz sont montés comme sur ton dessin, cela ne m'étonne qu'à moitié...Il est, en effet, recommandé de les monter "tige en bas" ; la raison en est que, pour améliorer l'étanchéité entre le gaz sous pression et l'atmosphère, un peu d'huile est ajouté dans le vérin côté tige car, pour un "passage de fuite" donné, de l'huile fuit plus difficilement qu'un gaz. Sur les voitures, le vérin est monté ainsi. Il se retrouve tige en l'air lorsque le hayon est ouvert mais il reste ainsi pendant un temps relativement court et l'huile reste en partie quand-même ; le reste du temps, il est tige en bas et l'huile redescend.

Il faudrait demander son avis à un fournisseur de ressorts à gaz qui t'aiderait à mieux choisir le type de ressort (ou à changer de pression pour un même diamètre)...surtout si la fréquence de fonctionnement est élevée. Mais, pour moi, la solution avec billes tient du bricolage...

Cordialement

[Sanglo]

Bonjour mécano41,

Mais, pour moi, la solution avec billes tient du bricolage...

On est au moins deux à penser çà.
Ce système à billes n'est qu'une pseudo sécurité.
J'ai deux portes de garage à ressorts qui sont plus sécurisantes et ne demandent pas plus d'effort que ce soit à l'ouverture ou à la fermeture
http://www.ressort-garage.com/conten...atees-novoferm (images 3-5-6-7)

A++