Fabrication d'une table élévatrice hydraulique

[dantese9876]

Bonjour à tous.

Je me présente, je suis candidat libre au BTS Conception de Produits Industriels et, après avoir passé toutes les épreuves théoriques, il me reste à valider le projet industriel. J'ai donc décidé pour cette épreuve, en accord avec mon patron, de réaliser une table élévatrice extra plate. Je m'en mords les doigts vu la difficulté du défi...

J'ai tout d'abord voulu dimensionner mon système hydraulique avant de passer à la conception du système.

Et là, ça coince. J'ai fait pas mal d'essais et de vérifications de mes calculs mais je me tourne vers la communauté des internautes techno et physiciens pour m'aider.

Tout d'abord, j'aimerais savoir si vous adhérez à mes hypothèses et ma logique de calcul pour déterminer la taille du vérin. Je joins si après un schéma de la table comme je l'imagine ainsi que mes calculs :



A partir de ce schéma de principe, voilà comment j'ai déterminer mon vérin :



Hypothèses de travail :

 Système symétrique passant par le centre de gravité de la table.
 Pour un angle d’ouverture de 40°, les ciseaux mesurent environ 1.09m
 Course du vérin souhaitée : 200 mm
 Masse à soulever : 1600 kg (plateau supérieur de la table compris)
 La puissance développée par le vérin pour lever la charge est maximale en position basse de la table.
 Repère orthonormé


 

Isolement de la table n°5

• Action mécanique au point B :
B3/5 : on connait uniquement la direction portée par la normale au contact entre le galet n°3 et la table n°5 (1 inconnue):
B3/5 = Fy3/5 . j

• Action mécanique au point A : on ne connait que le point d’application (2 inconnues) :
A1/5 = Fx1/5 . i + Fy1/5 . j
• Action mécanique au point G : P = -16 000 j

Application du FPS :

- Somme des forces :

A1/5 + P + B3/5 = 0

Projection sur l’axe i : Fx1/5 = 0
Projection sur l’axe j : Fy1/5 + Fy3/5 – P = 0

- Somme des moments en B:

BG ^ P + BA ^ A1/5 = 0

Avec : |BG| = 525 mm (10.5 cm sur schéma)
|BA| = 1100mm (11.5 cm sur schéma)

Résolution numérique : - 16000 x 525 + 1100 x Fy1/5 = 0
Fy1/5 = 7636.36 N
Fy3/5 = 8363.64 N
 


Isolement du ciseau n°1

• Action mécanique au point D : D3/1 : on ne connait que le point d’application (2 inconnues) :
D3/1 = Dx3/1 . i + Dy3/1 . j
• Action mécanique au point C : C6/1 : on ne connait le point d’application et la direction en isolant le vérin et en appliquant le FPS sur le vérin (1 inconnue) :
C6/1 = Cx6/1 . i + Cy6/1 . j
Avec Cy6/1 =tan(alpha) Cx6/1 alpha = angle de la force C6/1 = 6.42 °

• Action mécanique au point A : A5/1 :

A5/1 = - A1/5 = - Fy5/1 . j = - 7636.36 N

• Action mécanique au point F : F4/1 :

F4/1 = Fy4/1 . j = 8363.64 N

NB : on détermine cette valeur en isolant la table dans son ensemble. On se retrouve avec trois forces parallèles. En utilisant les calculs vus plus haut, on détermine les trois forces


Le Principe fondamental de la statique donne :

A5/1 + C6/1 + D3/1 + F4/1 = 0

Si l’on fait la somme des moments en D on obtient :

DA ^ A + DC ^ C + DF ^F = 0

Soit : DA ^ A = -549.43 x 7627.69 = -4190881.7
DC ^ C = (|DxCx|tan(alpha) + |DyCy|) x Cx6/1 = (169.82 tan (6.42)) + 27.72) x Cx6/1
DF ^^ F = -549.43 x 8372.31

On obtient : Cx6/1 = -8790879.9 / (169.82 tan (6.42)) + 27.72) = 172 033 N

Donc : C6/1 = 173 000 N environ 
Détermination de la taille des vérins

Deux cas étudiés : vérins adaptés à des pompes hydrauliques dont la capacité de pression de travail maximum est de 250 ou 700 bars.

F = p x S avec S = PI x d² / 4

d = RACINE CARRE /4 x F / /PI x p)

avec : d : diamètre intérieur du vérin en mm
F : appliquée sur le vérin en N
p : pression du fluide hydraulique en N/mm² / 1 bar = 0.1 Mpa = 0.1 N/mm²

• Cas de la pompe à 250 Bars :

d = RACINE CARRE / 4 x 86560 / /PI x 25) )
d = 66.4 mm


• Cas de la pompe à 700 Bars :

d = RACINE CARRE / 4 x 74000 / /PI x 70) )
d= 39.7 mm

Alors d'après-vous, ais-je bien raisonné / calculé ???


Après recherche sur internent, un vérin 700 bars coûte 350 € environ et la pome dans les 2000 €... ce qui fait très cher. D'un autre côté avec un dimensionnement à 250 bars, je n'arrive pas à mettre des vérins de diamètre extérieur 85 mm dans mon système. En effet, je dois monter l'axe de fixation du vérin et donc réduire l'angle de mon vérin ce qui entraîne une augmentation de la force de poussée.. C'est un cercle vicieux.

A cette heure je ne vois que 3 options :

- dimensionner avec un système à 700 bars et donc très cher

- réduire le poids à supporter à 800 kg

- Augmenter la hauteur minimum de la table de 100 mm à 250 mm et donc ne plus pouvoir utiliser un transpalette.

Que me conseillez-vous ? Y-a-t-il une autre option ? Y-a-t-il une autre manière de positionner les vérins qui réduirait la force de poussée ?

Merci d'avance pour votre aide !!
-----

[philpg1]

bonjour,

et mettre le vérin entre E et F ?

[dantese9876]

Intuitivement, j'aurais tendance à dire que la force de poussée ou de traction horizontale nécessaire pour lever la table serait plus élevée qu'un vérin incliné. Mais je n'ai aucune preuve scientifique pour étoffer mon intuition... Qu'en pensez-vous.

Pour l'instant je suis au point mort dans l'avancement de mon projet car le choix et le dimensionnement du système hydraulique conditionne la structure même de mon "produit".

J'espère votre aide pour me décider / rassurer / guider

[philpg1]

bonjour,

il faut se méfier des intuitions.....

[A voir en vidéo sur Futura]

[lafuite73]

Bonjour,
Bonne analyse. Effectivement il faut se limiter à 250bar pour travailler avec une pompe à engrenage et vérin(s) standard(s).
Pourquoi ne pas mettre 2 vérins en //.
Eventuellement un 1er vérin comme vous l'avez dessiné puis un 2ème vérin qui pousse sur environ le 1/4 de la course de la table. Puis quand sa tige arrive en butée mécanique la table continue de monter avec seulement le 1er vérin. Cela devrait permettre de trouver une position de ce 2ème vérin plus favorable pour avoir de la force dans la zone table basse.
Bon je ne crois pas qu'il soit financièrement intéressant de faire compliqué, il y a des tas de tables sur le marché qui sont avec une cinématique basique.
Taper sur un moteur de recherche: cinématique table élévatrice et image pour avoir des idées sur ce qui se fabrique.
Bon courage.

[mécano41]

Bonjour,

Tu aurais effectué (comme te l'avait dit Jaunin sur le forum Physique) une recherche sur "Table élévatrice" et "mécano41" comme identifiant tu aurais déjà trouvé des choses dont le fichier donné ici au message #3...(ce n'est qu'un exemple)

http://forums.futura-sciences.com/te...vis-ecrou.html

Cordialement

[dantese9876]

Bonjour,

Tu aurais effectué (comme te l'avait dit Jaunin sur le forum Physique) une recherche sur "Table élévatrice" et "mécano41" comme identifiant tu aurais déjà trouvé des choses dont le fichier donné ici au message #3...(ce n'est qu'un exemple)

http://forums.futura-sciences.com/te...vis-ecrou.html

Cordialement

Bonjour, j'ai effectivement posté avant de rechercher et j'ai ensuite effectué la recherche (trop de précipitation).

Je suis en train d'essayer de comprendre le fichier de calcul des tables élévatrices que je trouve très bien (bien plus complexe que mes propres calculs). Le truc c'est que j'aimerai comprendre comment arriver aux résultats indiqués dans le fichier histoire de pouvoir défendre mes calculs et hypothèses devant le jury. Donc je bosse dessus

Cet après midi j'ai essayé de résoudre le système d'équations en le simplifiant (j'ignore l'influence des poids des bras compte tenu de la charge de 1600 kg que je recherche). Mais je n'ai pas réussi à retrouver les résultats donnés par la feuille excel...Je vais poursuivre l'analyse du système avec un solveur de système (j'ai téléchargé MAXIMA)

Mais à vu de nez, mes propres calculs ne sont pas très loin des résultats donnés par la feuille excel.

Mon problème était que je doutait de mes résultats car je ne trouve pas de solution technique viable (position du vérin, chape de déport) qui me permette de soulever la charge de 1600 kg avec une pression de 250 bars pour une table extra basse. les constructeurs professionnels y arrivent mais ils ne donnent pas le détail de leurs composants, du coup je ne sais pas quel type de matériel ils utilisent ou s'il y a une manière de positionner les différents composants.

Je pense donc réduire mes ambitions et me contenter d'une levée de 800 kg avec deux vérins simple effets de 60 mm de diamètre intérieur. Dans ce cas là, chaque vérin aurait une poussée de 60 000 N.

Taper sur un moteur de recherche: cinématique table élévatrice et image pour avoir des idées sur ce qui se fabrique.
Bon courage.

je n'avais pas pensé à utiliser ces termes je vais essayer de ce pas.

Merci à tous pour vos commentaires. Je continue à bosser dur sur ce projet

[dantese9876]

Après des heures des calculs, j'ai enfin réussi à faire concorder mes calculs avec ceux de mécano. La feuille Excel est fantastique et j'ai enfin pu déterminer que mécaniquement je ne savais pas comment faire fonctionner une table élévatrice extra plate (8-10 cm en position basse). Soit la pression est trop forte (700 bars) soit la taille du vérin ne permet pas de descendre le plateau au maximum.

J'ai donc contourné le problème.

J'aurais deux plateaux en forme de "U" :

- Le premier à 20 cm du sol sera soutenu par les ciseaux et les vérins hydrauliques. Ce qui me permet d'obtenir un angle de départ du vérin plus grand et donc une force moins importante de levée.

Sur ce"U", je vais boulonner un autre "U" plus petit mais dont le plateau se trouvera à 9cm du sol. Celà me permettra de charger la table avec un transpalette à fourches.

L'encombrement sera certes plus grand mais j'arrive ainsi à tenir mon cahier des charges.


Je m'attaque désormais à la RdM du système pour déterminer la dimension des bielles des ciseaux ainsi qu'à celui des axes pivotants.

Une question me taraude. Il est évident que les bielles seront soumises à une traction/compression + flexion. D'ailleurs les explications de Mécano sont claires là-dessus. Concernant les axes, dois-je envisager des calculs de flexion+cisaillement ou considérer que les axes résistent au cisaillement pur ? (j'ai lu des messages à ce sujet mais je n'ai pas tout compris, les images ne m'étant pas accessibles )

Je prévois d'avoir des ciseaux simples formés par : 1 fer plat (avec bague de renfort soudée) + 1 rondelle + 1 UPN + 1 rondelle + 1 fer plat (avec bague de renfort soudée), l'axe traversant et liant le tout.

Sachant que les deux fers plats seront reliés et forment la première partie du ciseau et que l'UPN forme la deuxième partie du ciseau.

J'espère avoir été clair (ça l'est dans ma tête mais comme c'est mon projet, c'est normal ). Merci de vos réponses

[djodjo44]

Bonsoir,

Pour ton étude, il faut également regarder de près comment va monter le trans-palette sur la table élévatrice. Cela fait partie de la conception et cela peut être une question piège lors de la présentation de l'étude.
Le trans-palette est le genre de " bébête " qui n'aime pas les seuils, même s'ils ne font que 2 ou 3 cm de haut.
Je ne suis pas certain qu'un trans-palette levé à fond, il y ait 10cm sous la palette. Il faut également compter avec l'empattement et les fichus galets articulés.

[mécano41]

Bonsoir,

Dans la mesure où, dans ta nouvelle disposition, deux des côtés sont plus élevés que la plateforme mobile, tu ne peux charger que par les deux extrémités, et je suppose donc que cela te convient. Mais dans ce cas, est-il raisonnable de rester sur une solution "ciseaux" qui nécessite un effort important au départ, entraîne des efforts importants dans les axes...de l'hydraulique...etc. Une solution électro-mécanique du genre pont élévateur de voiture ne serait-elle pas préférable?

C'est juste une question à se poser...

Cordialement

[Jaunin]

Bonjour,
Je n'ai pas bien compris comment sera constitué le plateau qui devra recevoir les 16'000 [N] du transpalette.
Je suppose que la charge ne sera pas au centre comme mentionnée sur votre dessin.
Cordialement.
Jaunin__

[dantese9876]

Voilà en gros vers quoi je tends. Sauf que comme je n'arrive pas à dimensionner une table pour une hauteur minimum de 8-10 cm, je ne vais pas mettre les vérins sous cette table en forme de "E" ou "U". Je vais adjoindre sur chaque côté une autre partie qui contiendra le système hydraulique de levée.


La charge sera répartie homogènement sur le plateau.

[dantese9876]

Bonsoir,

Dans la mesure où, dans ta nouvelle disposition, deux des côtés sont plus élevés que la plateforme mobile, tu ne peux charger que par les deux extrémités, et je suppose donc que cela te convient. Mais dans ce cas, est-il raisonnable de rester sur une solution "ciseaux" qui nécessite un effort important au départ, entraîne des efforts importants dans les axes...de l'hydraulique...etc. Une solution électro-mécanique du genre pont élévateur de voiture ne serait-elle pas préférable?

C'est juste une question à se poser...

Cordialement

Effectivement je limite l'accès aux côtés de la plateforme ce qui ne me dérange pas. Seul contrainte : mon système de levée sur les côtés ne dois pas arriver plus haut que le niveau des palettes à charger car des pièces seront plus grandes que la table élévatrice. le cahier des charges spécifie que l'accès doit être libre des 4 côtés pour pouvoir charger comme on le veut.

Donc dès le départ j'ai pensé à une table à ciseaux et c'est vrai qu'au fur et à mesure de l'avancement de mes calculs je n'ai pas forcément remis en question mon idée de départ. Je vais donc creuser la question.

Concernant la remarque de djodjo44, j'ai pensé au chargement par transpalette. J'ai vérifié que les palettes de l'entreprise étaient standardisées et j'ai mesuré sur plusieurs engins la capacité de levée. J'ai choisi une table en forme de "U" ou de "E" pour ne pas avoir de rampe d'accès compte tenu de la charge à transporter (1500 kg). J'ai imaginé mon socle sur lequel sera fixé les articulations des ciseaux et du vérin comme une tôle aux bords repliés pour la rigidité. Cette tôle je la vois en 5mm. Je pense donc ne pas avoir de problème pour y faire passer un transpalette.

Merci pour vos remarques et vos questions. Ca m'oblige à réfléchir et envisager les problèmes sous différents angles.

[djodjo44]

Bonjour,

Si, comme je l'ai lu, la course est de 200mm, l'entrée sur 4 cotés, il ne reste qu'une solution, c'est le coussin pneumatique de levage.

Ne pas oublier que ce qui peut lever 10t lèvera 1t, mais pas forcément avec les mêmes courses.

[mécano41]

Bonjour,

Pour compléter les infos de DJODJO44 :

...Si, comme je l'ai lu, la course est de 200mm, l'entrée sur 4 cotés, il ne reste qu'une solution, c'est le coussin pneumatique de levage...

...sachant que :

- rien n'interdit de conserver les ciseaux pour garantir le parallélisme
- le vérin peut être mis à l'extrémité côté opposé à la fourche

Ne pas oublier que ce qui peut lever 10t lèvera 1t, mais pas forcément avec les mêmes courses.

- si le vérin est surabondant en effort, il peut être placé sous la barre centrale d'articulation des ciseaux avec dans ce cas un effort double de celui nécessaire mais une course moitié (100 mm). Attention, il y aura un petit déplacement radial (mais qui peut être tolérable avec un tel vérin)

Pour infos., interroger éventuellement PRONAL...

Cordialement

[djodjo44]

Dans le cas d'un plateau en forme de E, bien étudier les tolérances des palettes et des trans-palettes car ces derniers ne sont pas toujours centrés par rapport à la palette et en cas de cotation type " H7 g6 " entre le plateau et la palette, il pourrait y avoir des problèmes d'introduction.

Autrement, je ne vois pas trop la" valeur de levage" de la branche centrale du E. La section de liaison avec le reste du plateau va avoir beaucoup de contraintes.

Autrement Pronal, n'est pas le seul représentant. Le "net" donne beaucoup de fournisseurs avec parfois des éléments cotés.

Attention également au déchargement de la palette. La charge peut ne pas forcément rester répartie. Je pense par exemple aux sacs de ciment dans une grande surface.

Un "truc" qui permet aussi de lever horizontal est le système utilisé pour les crics de voiture à losange.

[dantese9876]

la course est de 200mm

Bonjour,

Précision car je ne sais pas si j'ai bien interprété ton commentaire. la course du vérin est de 200mm mais la table a une course totale de 800mm.


Après avoir déterminer les forces en jeu, j'effectue désormais des calculs de RdM pour déterminer les dimensions et formes de mes ciseaux. Et je bute sur une question mathématique.

Je sais comment déterminer le moment quadratique d'un profilé en U pour déterminer la contrainte maximale dans ce profilé :



Mais, car il y a un "mais". Je me pose une question :

- comment déterminer le moment quadratique d'un profilé en "U" percé (en bleu sur le dessin : perçage de 10 mm)? car je suppose que le perçage modifie à la fois la position du point G, centre d'inertie, et le moment quadratique Igz. J'ai lu plusieurs sujets sur la question mais la méthode n'est pas clairement précisée ( ou bien je n'ai pas trouvé le bon sujet). Intuitivement, j'ai l'impression que si mes perçages sur les ailes sont symétriques et que le centre du perçage se trouve sur le même axe que le centre d'inertie du profilé ce dernier ne bouge pas et que je peux simplement soustraire le moment quadratique des perçages à celui du profilé. Est-ce que je me trompe ?

Si j'ai un raisonnement correct puis-je considérer que le dans la section, les perçages forment deux rectangles et que donc leur moment quadratique est :PI x D^4/64 ?

Au passage, si quelqu'un pouvais me confirmer le résultat de mon calcul de moment quadratique ça fait pas de mal

[djodjo44]

Bonjour,

C'est moi qui ait mal lu, car je pensais que 200 mm, c'était la course de la table.

800mm, laisses tomber les vérins caoutchouc.

[mécano41]

Bonjour,

Bonjour,

C'est moi qui ait mal lu, car je pensais que 200 mm, c'était la course de la table.

800mm, laisses tomber les vérins caoutchouc.

Même remarque pour moi!...(habituellement, on donne la course de la table ; la longueur et la course du vérin en découlent en fonction des autres dimensions... d'où la confusion pour nous...)

Cordialement

[mécano41]

...pour le trou dans le profilé :

Il est probable que le trou dans la paroi ne procurera pas une surface projetée suffisamment importante face à l'effort de compression ; dans la construction, tu seras certainement amené à souder un bossage doublant ou triplant l'épaisseur. Le manque d'inertie sera compensé ; ce n'est donc pas nécessaire de tenir compte du trou...mais...tout cela doit être vérifié. Après tes calculs manuels, il serait bon de le faire à l'aide d'un logiciel, en tenant compte de tous les efforts (compression/extension/torsion) et des coefficients imposé par les règles de construction des appareils de levage ; d'autres intervenants te renseigneront mieux que moi sur le sujet.

Cordialement

[djodjo44]

Le moment quadratique ne semble pas bon.
Sur mon formulaire, j'ai de la peine à lire la valeur des exposants, mais en comparant avec les valeurs données sur les catalogues de vendeurs de profilés, le résultat que je trouve est plus proche que celui que tu donnes.

Si je compare la formule que tu mets avec celle de mon formulaire, il manque dans ta formule des parenthèses.

Pour la réalisation de la table, je me pose la question de savoir qu'elle serait l'épaisseur d'une tôle qui supporterait toute la palette et qui serait soulevée sur 2 cotés les cotés par 2 fer U, dans le principe des trans-palettes soulève-meubles.

[dantese9876]

...pour le trou dans le profilé :

Il est probable que le trou dans la paroi ne procurera pas une surface projetée suffisamment importante face à l'effort de compression ; dans la construction, tu seras certainement amené à souder un bossage doublant ou triplant l'épaisseur. Le manque d'inertie sera compensé ; ce n'est donc pas nécessaire de tenir compte du trou...mais...tout cela doit être vérifié. Après tes calculs manuels, il serait bon de le faire à l'aide d'un logiciel, en tenant compte de tous les efforts (compression/extension/torsion) et des coefficients imposé par les règles de construction des appareils de levage ; d'autres intervenants te renseigneront mieux que moi sur le sujet.

Cordialement

Effectivement je compte renforcer la structure par un bossage soudé. je vais donc ignorer les perçages, ça va me simplifier les calculs. Concernant les logiciels, j'ai récupérer le logiciel RDM 6. Je vais voir comment il fonctionne ce week-end pour confirmer mes calculs.

Plus j'avance sur ce projet, plus je m'aperçoit de la complexité de construire un mécanisme fiable, pratique et technologiquement viable mais c'est super sympa à faire


par contre, djodjo44, pourrais-tu m'indiquer ta formule pour que je la compare avec la mienne ? Merci d'avance

[dantese9876]

rebonjour, j'ai trouvé un chouette site qui permet de calculer pas mal de propriétés mécaniques en fonction des sections : http://www.mecatools.free.fr/rdm/section_u.html

Ce site a corroboré mon résultat pour le moment quadratique Igz