Problème de la RDM , dimensionnement des galets

[AfNoureddine]

Bonjour ,
je veux dimensionner ces galets sur rail . , en terme des diamètres.
Le matériau à utiliser : Acier S235
La vitesse serait à = 0.83 m/s
Merci de m'aider à établir les calculs nécessaires.
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[mécano41]

Bonjour,

Juste quelques remarques :

- charge : tu parles d'une masse portée de 20 tonnes donc 5 tonnes par roue...Es-tu sûr que la charge est toujours centrée? Sinon, il faut prévoir plus.
- dimensionnement des roues : je pense qu'il vaut mieux faire appel à un technicien spécialiste par ex. https://www.roues-et-roulettes.com/r...872808892.html (je n'ai pas d'intérêts chez eux...!) car pour les calculs des contrainte de contact (formules de Hertz) on ne trouve jamais le cas présent. La roue est en général conique et s'appuie sur un rail bombé (rail standard Vignole, rayon =200mm). De plus l'interprétation des contraintes pour vérifier si elles sont acceptables est sujette à caution...certains se limitent à la limite élastique du matéraiu, d'autres dépassent largement... En faisant des calculs approchés, je trouve que la roue ci-dessus devrait présenter une contrainte trop élevée. Un fabricant te donnera donc la roue convenable en fonction du rail choisi.
- si ta charge conduit à un diamètre trop grand pour ta construction, il faudra passer par des bogies.

Cordialement

[Forthman]

Euh... des galets en S235 ?

[AfNoureddine]

Bonjour ,
Merci pour votre intérêt que vous avez portez à ma question .
-D'abord la charge n'est pas centrée.

Et merci une autre fois , vos remarques m'ont été très utiles .

[A voir en vidéo sur Futura]

[AfNoureddine]

Euuh , je pensais que c'est normal ?!
Pouvez-vous me donnez le type d'acier à choisir?

[Forthman]

Et bien le S235 est un acier doux plutôt destiné à la fabrication de châssis (soudabilité excellente car il ne se trempe pas)
pour des galets de pont ou de transborder, il est plus courant d'utiliser des acier pouvant recevoir un traitement thermique
donnant une dureté de 40 HRc environ, comme du 35NCD16

[AfNoureddine]

Merci pour votre aide.
Je le modifierai tout de suite.

[AfNoureddine]

Bonjour Monsieur ,
Voici quelques calculs que j'ai effectué :
J'ai fixé le galet à : - Diamètre extérieur D= 100mm
- Largeur L = 60 mm
- matériau : acier C 45
La flexion : Mf*v/Ig<= Rpe= Re/s
avec : S : coeficient de sécurité ; s=2
Re = 275 n/mm^2
v=D/2 ; Mf= m*g*L/2 ; Ig= pi*(D^4-d^4)/32
D'après ce calcul j'ai trouvé que d<= 95 mm ; donc je peux choisir d=50 mm

Qu'est ce que vous en pensez ?

[AfNoureddine]

Bonjour Monsieur ,
Voici quelques calculs que j'ai effectué :
J'ai fixé le galet à : - Diamètre extérieur D= 100mm
- Largeur L = 60 mm
- matériau : acier C 45
La flexion : Mf*v/Ig<= Rpe= Re/s
avec : S : coeficient de sécurité ; s=2
Re = 275 n/mm^2
v=D/2 ; Mf= m*g*L/2 ; Ig= pi*(D^4-d^4)/32 ; m= 5 tonnes ; puisque chaque galet supportera les 5 tonnes.
D'après ce calcul j'ai trouvé que d<= 95 mm ; donc je peux choisir d=50 mm

Qu'est ce que vous en pensez ?

[Jaunin]

Bonjour,
C'est juste pour informations (visuel)
Cordialement.
Jaunin__

https://www.drgoulu.com/2007/04/03/l.../#.WY8pfXlPpaT

[wizz]

est il pertinent d'utiliser la flexion pour de telles dimensions (ratio longueur, largeur, épaisseur...)

[AfNoureddine]

Juste pour justifier les diamètres utilisés

[wizz]

la question est de savoir si la flexion comme méthode de calcul RDM est applicable lorsque c'est un corps compacté et non un corps longiligne (exemple une tige longue et fine)

[AfNoureddine]

Je suis totalement d'accord avec toi , Mais en vue d'optimiser les dimensions du galet , faut passer par quoi ?

[mécano41]

Bonjour,

Dans ce sujet comme dans celui-ci : http://forums.futura-sciences.com/te...nsmission.html il me semble que tu ne lis pas les réponses qui te sont faites par les divers intervenants...et que tu calcules n'importe quoi n'importe comment.

Pour ma part, je quitte ce sujet.

Cordialement

[mécano41]

Suite à ton message privé (je te cite) :

"...tout simplement , je ne sais pas de quoi commencer ,est-ce par :
- les paramètres du motoréducteur.
- les arbres
- les roulements
- les galets
- la conception sur SolidWorks
Pouvez-vous juste me donner un enchainement à suivre pour réaliser mon travail ? ..."

Je veux bien répondre à cela. D'autres intervenants confirmeront, infirmeront ou complèteront.

Il faut commencer par recenser les éléments dont tu dois impérativement disposer :

1 - masse portée (tu l'as) mais également les conditions de répartition de la charge (elle peut être complètement dissymétrique)
2 - dimensions du chariot (L, l, H) en précisant pour H si le plateau doit être entièrement libre (c'est à dire si les roues ne doivent pas dépasser du plateau)
3 - savoir les rails sont imposés (si oui, quel type?) ou à choisir?
4 - vitesse maxi (tu l'as) et éventuellement, temps pour atteindre cette vitesse (si pas possible à obtenir, il faudra l'évaluer et après calculs, l'imposer au demandeur)
5 - les conditions d'utilisation (fréquence d'utilisation, Nb approximatif de démarrage par heure, type d'usage...)

Les réponses au point 1 te permettront de calculer la charge maximale sur une roue, en appliquant des coefficients de sécurité en fonction des données du point 5 et sans oublier d'ajouter "une certaine masse" : celle du chariot (pour 20 tonnes, le chariot va bien en faire 2 ou 3 - voir des modèles existants).

Ceci te permettra, en fonction de la hauteur et des conditions au point 2, de voir, lors du choix, s'il faut des roues uniques ou des bogies. Pour choisir un modèle, en fonction du type de rail, fais-toi aider par le technicien du fabricant qui pourra également te dire quel sera le coefficient de roulement à prendre en compte suite à ce choix (sinon, calcul compliqué voire impossible sauf si logiciel spécifique).

Les roues étant choisies en nombre et dimensions, il faut étudier le montage d'une roue folle et d'une roue motrice avec sa transmission. Pour cette dernière, il faut calculer le couple nécessaire pour mettre en marche le chariot chargé (toujours 20 tonnes + poids propre). Les efforts résistants sont :

- l'effort d'accélération de la masse de l'ensemble
- l'effort dû au frottement de roulement des roues sur les rails sous la charge totale maximale
- au frottement des divers arbres (tu devrais pouvoir le négliger)

Les divers efforts sont ramenés à un couple sur l'arbre de transmission. La vitesse étant connue, la puissance minimale peut être calculée et le motoréducteur adéquat peut être choisi.

Ne reste plus qu'à construire sous Solidworks...

Voilà à peu près tout ce que je peux te dire...il doit en manquer...d'autres compléteront.

Cordialement

[djodjo44]

Bonjour,

Nous ne sommes plus à l'époque des dinosaures où tout se fabriquait à la forge du village. Pour les roues et les rails, il faut faire une recherche sur internet pour connaître les fabricants et faire un choix du matériel.
Après comme écrit plus haut, il faut connaître le temps d'accélération pour calculer la puissance du moteur et savoir si c'est réaliste par rapport aux coefficient de frottement/roulement, et surtout celui de freinage car 20 t sur rail, cela ne s'arrêtent pas en 10 cm sauf sur butée avec amortisseur qui doit être solide.

[Jaunin]

Et surtout retenir la masse de 20 t pour ne pas quelle continue son chemin toute seul.

[AfNoureddine]

Bonjour ,
D'abord je vous remercie pour vos précieuses informations.
Voici les calculs que j'ai fait :
- chariot : L=4m ; l=3m ; Plateau entièrement libre

Masse = 20 Tonnes + 2 Tonnes du chariot = 22 Tonnes
Mais cette charge ne serait pas complètement symétrique sur le chariot , Donc en terme de sécurité , on supposera que 3 galets sur 4 supporteront cette charge.

- Type : Rail vignole ( imposé)
4 - vitesse maximale = 5km/h = 1.39 m/s
L'accéleration = 0.28 m/s^2
Ces données sont posés d'une manière logique , et ils seront imposés aux utilisateurs apr la suite.

Solutions :
P= m*g = 22 000 * 9.81 = 216 kN
charge pour chaque galet : R=P/3 = 72 000 N
On ne va pas s'amuser à dimensionner ce galet. J'ai contacté des fournisseurs et j'ai choisi le type de galet convenable à la charge qui doit supporter. ,
Roue à boudin en acier plein
Usinées en acier C45 Zingué , équipé de 2 roulement a billes avec graisseur
Résistance au roulage extrêmement faible, extrême résistance à l’usure, très grandes capacités de charges statiques et dynamiques.
G : 345 mm - L :90 mm ; Diamètre = 300mm ; Largeur = 75 mm


A l'aide de La formule de Hertz pour cylindre sur plan b=1.54*racine ( P*R/E*L)
-L= Contact entre rail et le galet = 21 mm

b = 6.7 *10^-4 mm
Coefficient du roulement: b/R = 0.005 , on prends 0.01
- l'effort dû au frottement de roulement des roues sur les rails sous la charge totale maximale
F= 72 000 * 0.01= 720 N
- Effort de l'accélération : m*a = 22 000 * 0.28 = 6160 N
- Autres efforts à negliger
Effort total : 6880 N
--------------------------------------------
Paramètres moto-réducteur
v=1.39 m/s r=25 mm
w(vitesse de rotation)= 55.6 rad/s
C ( couple) = F*r= 172 N.m
P (Puissance ) = 9.6 kW
-------------------------------------------
Il me reste à:
- introduire les coefficients de freinage
- Concevoir la façon dont on déposera le plateau
- Dimensionnement d'arbre si nécessaire

Vos feedbacks me seront très utiles.
Cordialement

[Forthman]

je ne sais pas si ton chariot va beaucoup rouler, mais un traitement thermique à 400HB environ ne serait pas de trop.
par conter le C45 (XC48 pour les vieux ) ne se trempe pas très bien (enfin si, mais d'après mon sous-traitant il est plus difficile d'obtenir la dureté souhaité )

[mécano41]

Bonjour,

je ne sais pas si ton chariot va beaucoup rouler, mais un traitement thermique à 400HB environ ne serait pas de trop.
par conter le C45 (XC48 pour les vieux ) ne se trempe pas très bien (enfin si, mais d'après mon sous-traitant il est plus difficile d'obtenir la dureté souhaité )

... surtout qu'en calculant la contrainte (avec les mêmes éléments que pour la cote b), je trouve 920 MPa. Est-ce vraiment suivant les conseils d'un spécialiste? Mais bon, peut-être calcule-t-il autrement...

En passant, pour le calcul de b avec : P=72000 N, E=2,1.10^11
et tes valeurs : L=0,021 m et R=0,15 m
je trouve, sauf erreur : b=2,4.10^-3 m
ce qui donne : fr=0,016

Pour le paragraphe "Paramètres du motoréducteur", je n'ai pas compris tes valeurs...

Cordialement

[AfNoureddine]

Bonjour ,
Je vais revoir dans le type d'acier utilisé au niveau du galet.
Par contre , Module de young de C45 = 2.75*10^11 .
Pour le moteur : P=9.6 kW
-Comment je peux opter pour le moteur convenable ?

[mécano41]

...Par contre , Module de young de C45 = 2.75*10^11 ...

Non, pour les aciers, traités ou non, E change peu : de 2 à 2,2 10^11 Pa...

Voir ici : https://fr.wikipedia.org/wiki/Module_de_Young

[Forthman]

oui, une roue en C45 va supporter la charge, mais question usure ça ne va pas le faire longtemps.
Pour dépanner un client j'ai réalisé il y a peu des galets en C45 justement (en attendant le traitement des galets)

Poids total de l'ensemble : 2T environ
Diamètre des galets 125mm
aller/retour sur 2m avec un arrêt de 10 secondes (mais fonctionne en continu 24h/24)

Au bout d'une semaine de fonctionnement (le temps de recevoir les galets traités), les galets se sont creusés de 5mm au rayon.
Les galets d'origine (35NCD16 traité à 410HB) ont tenu 6 ans

[Jaunin]

Bonjour, Forthmann,
Merci pour cette information, les "vieux" vous remercie. (je rigôle, comme dirait Alex Métayer)

[AfNoureddine]

Vous avez raison.
Je vous remercie

[AfNoureddine]

Donc j'utilise "35NCD16" ?
Ou j"opte pour un autre type ? Sinon comment faire pour choisir le type souhaité ?

[xabid]

Bonjour,

Quelle est la liaison équivalente entre le galet et le rail de guidage?



Si j'en mets 4 (2 de chaque côté) je réalise une liaison glissière

Merci