broyeur de mandrin en carton

[firass11]

Bonjour à tous !

J’ai un projet de fin d’études à propos un broyeur de mandrin en carton, et je suis en cours à la recherche de la puissance motrice,
mais tous d’abord il faut de calculer l’effort de coupe.
J’ai fait une recherche à la propriété mécanique du carton, et j’ai fait une estimation à la section cisaillée ( voire pièces jointes ).
J'ai fait ce calcul :

1- Effort de coupe :

Surface cisaillé : Sc= 498.37 mm²

Τ=T/ S=Fc/Sc ≥Reg (pour avoir le cisaillement)

Reg = [Ko/(1+Ko)]*Re

Ko = Re/Rec

Avec : Re : limite à la traction >>>>on prend Re= 51 Mpa
Rec : limite à la compression >>>> on prend Rec= 55 Mpa

AN : Ko=51/55=0.927

Reg= [0.927/(1+0.927)]*51=24.54 Mpa

Et par la suite : Fc=Sc*Reg=498.37*24.54=12230 N

2- Couple de coupe :

diamètre de l’outil : D=133 mm et le nombre de dent : n=4

Cc=n*Fc*R

AN : Cc=4*12230*(133/2)*10^(-3)=3253.18 Nm

3- Puissance de coupe :

Nc=r*Nm=(1/40)*3000=75 tr/min

Pc=Cc*Wc=Cc*π*Nc/30

AN: Pc=3253.18* π*75/30=25537 W

Donc il faut un moteur de 26 Kw !!

j'ai trouvé des puissances motrices pour ce type de broyeur environ de 5 à 15 kw sur net !

Et ce que j'ai fait mal calcul ou quel que chose qui cloche !!
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[f6bes]

Bjr à toi,,
Tes calculs sont peut etre bons....mais on ne voit pas d'un cpup d'oeil
quels pâramétres tu as pu bien pu prendre pour tes mandrins en cartons
( résistance à l'écrasement du carton ,épaisseur à écraser , constitution du mandrin en carton..plein/ creux ?)
Nombre de mandrins ?

Bonne journée

[Zozo_MP]

Bonjour Firass11

Il faudrait montrer la lame en entier avec son système d'entrainement central et pas seulement une vue partielle. Car dans cette affaire ce qui compte c'est le couple au niveau de l'entrainement c'est à dire au niveau de la clavette ou de l'arbre cannelé.

De même la forme de la lame et la largeur ont une grande importance.

Cordialement

[Zozo_MP]

Bonjour

Ce n'est pas un OS mais plusieurs nonoss

1°) il faut parler de motoréducteur et non pas de moteur puisqu'à 75 tr/mn la puissance en sortie n'est certainement pas de 75kW.

Il faut que vous donniez aussi le nombre de lames car pour broyer des mandrins qui sont des trucs hyper costauds vous ne pouvez pas partir de carton simple couche ou de carton ondulé même en triwalpak mais de mandrin en papier krafft de différents grammage qui est enroulé et collé sur lui même sur plusieurs tours. 3mm à 2cm d'épaisseur (épaisseur = écart entre le petit et le grand rayon). Le diamètre du mandrin conditionne aussi la forme et le diamètre des lames

Il vous mener votre étude sur un seul type de mandrin pas trop costaud car ce qui compte c'est votre démarche de projet plus que la machine universelle pour broyer tout type de mandrin

Prenez un mandrin carton des gros rouleaux de scotch et monter debout dessus et essayez de le plier à la main et sous les roues d'une voiture.

En clair il faut nous donner tous les éléments car pour l'instant pour moi ce n'est pas bon mais nous pouvons vous aider.

Cordialement

[A voir en vidéo sur Futura]

[firass11]

Bonjour f6bes

oui pour les mandarins sont creux d'épaississeurs 18 mm (max) , leurs nombres c'est aléatoires (puisqu'on va le mettre dans une trémie)

pour l'épaisseur à écraser c'est égal à l'épaisseur de la lame (couteaux) et suivant le diamètre de lame

la résistance à l'écrasement j'ai la trouvé Reg ( c'est la limite d'élasticité au glissement)

Cordialement

[firass11]

Bonjour Zozo_Mp

oui c'est un moteur réducteur (1/40)

la machine admet deux arbres et chaque arbre comporte 21 lames d'épaisseur 10.5 mm

la géométrie de l'outil (lame) a 4 goujures (dents) (pour avoir des copeaux petits), avec angle de coupe 20° ( c'est l'angle généralement utiliser pour des lames de scie) Pièce jointe 360776

et pour le diamètre extérieur du mandrin c'est 75 mm, d'épaisseur 18 mm et de langueur 500 mm

Cordialement

[Zozo_MP]

Bonjour

Merci pour vos réponses qui précise votre projet et qui me rassure un peu car en l'absence de plus d'infos je ne sentais pas trop bien le projet.
Ouf ouf !!!

La pièce jointe semble non valide, est-ce correcte ???

Par ailleurs tu as dû remarquer que ces systèmes s'arrête et repartent en arrière lorsque cela dépasse un certain couple. As-tu prévu un système électronique pour inverser dès qu'un certain Ampérage est atteint pendant un temps prédéfini.

J'ai mis ça sur des vérins électrique cela coupe si l'on atteint un certain ampérage ou si la vitesse de rotation descend en dessous d'un certain seuil par exemple 6trs/mn qui montre que cela force trop.

J'attend avec impatience ta pièce jointe.

Cordialement

[firass11]

Bon soir

la pièce jointe c'est validé !! mechanical prop.PNG section cis.png

oui bien sur lorsque le couple résistant supérieur au couple moteur le système s'arrête et je suis d'accord pour ta proposition lorsque le système repart en arrière en cas de surcharge.

Et à propos les vérins électriques où je peux l'installer et on peut le modifier par un autre système qui est synchronisé par le moteur pour inverser le sens du courant.

Cordialement

[Zozo_MP]

Bonsoir
Le vérin électrique était un exemple, le vérin électrique n'a pas sa place dans ton système.

Il faut voir avec mes collègues électriciens comment contrôler la vitesse et comment faire repartir en sens inverse le moteur lui aussi pendant un temps très limité.
Mes amis de ce forum sont de bons conseils sur les moteurs et les asservissements.

Petite question subsidiaire le projet que tu doit présenté reste théorique n'est-ce pas ? Tu ne fera pas fabriquer les pièces n'est-ce pas.

Dois-tu faire une simulation d'un de tes disques ou non ?

Cordialement

[firass11]

Bonjour

oui le projet est juste étude et conception.

c'est génial de faire la simulation des disques pour bien confirmer sa résistance et pour faire des modifications a sa géométrie si la déformation au plant de contact des disques avec la matière est grave !

et je souhait de vous me donnait la solution la plus efficace pour la partie du moteur

Cordialement

[Zozo_MP]

Bonjour Firass11

Faire de la simulation n'est pas une fin en soi

Toutefois j'ai remarqué quelque chose sur votre disque car si vous avez quatre Goujures par disque il me semble que l'entrainement hexagonal n'est pas correctement placé par rapport aux efforts max qu'appliquera l'arbre sur les disques.
L'autre point c'est comme je vous l'ai dit deux fois les chiffres que vous extra polez du craton ne sont pas valables pour un mandrin (relire ce que je vous ais indiqué à propos du Kraft enroulé)

Je serais vous je ferais un test avec un burin ou une lame si vous en avez à disposition. Vous prenez un mandrin que vous fixé d'une façon ou une autre et vous exercez une pression continue sur le burin. essayez d'exercer une pression de minimum 50 kg jusqu'à 80 kg et regardez de combien le burin à pénétré dans un coté du mandrin. C'est cette valeur qui doit valider le document très curieux sur le carton que vous avez indiqué.

De plus la zone de cisaillement que vous indiquez n'est à mon avis pas celle là.

Mais je crois que vous allez vous satisfaire de la seule réponse sur votre moteur. Dommage !


Dernier point
Faites attention à la puissance que vous avez vu sur les systèmes comparables sur le net, tant que vous ne savez pas très exactement combien de disque, combien de dent par disque et par arbre et le profil des dents ils utilisent vous ne pouvez pas vous fier à ces données.

Car toute l'astuce technique c'est de disposer les disques et les dents de façon décalées de façon que tout une rangée de dent n'est pas leur effort max en même temps. Ainsi la puissance nécessaire est diminuée.

Cordialement

[firass11]

Bonsoir

Pour le test on peut le considérer comme un essai de cisaillement puisqu'on a une pénétration d'une lame dans le mandrin, et pour lame ou le burin que l'est sa longueur autrement dit je peux calculer la section de pénétration mais elle va changer

suivant la longueur de lame ( section par fixe ! ) ( je souhait que l'image est claire pour vous me comprendre).

Autre chose c'est le facteur d'humidité, car c'est ne par le même ça lorsque le mandrin est sec.

Pour la zone de cisaillement c'est la zone " verte " qu'elle a une surface de 490,73 mm².

Mais le nombre des disques et ses caractéristiques influent sur le moment d'inertie de l'ensemble récepteur ( arbre porte disque) et par la suite sur le couple résistant, et pour son répartitions c'est comme "l'escargot" sont décalées .

Cordialement

[Zozo_MP]

Bonjour Firass11


Bon ! faisons un peu le tri dans tout ça.

1°) L'humidité est un faux problème car si le mandrin est par exemple très humide le Kraft va se déliter plus ou moins ce qui va faciliter la pénétration. Ce qu'il faut considérer c'est un mandrin très sec pour les valeurs max.

2°) Je vous ai dis que pour la lame ce n'est pas la surface que vous indiquez qu'il faut considérer. Pouvez-vous m'envoyer un dessin ou un fichier CAO de cette lame pour que je puisse vous le démontrer.
Je suis désolé de vous dire que je pense que vous faîte un raisonnement erroné car il y a certes plusieurs vecteurs de force à prendre en compte mais certainement pas ceux que vous indiquez trop succinctement
.
@ tout le monde la lame agit comme une dent de fraise en tangentiel et rien d'autre. Elle n'agit pas en radial directement car ce sont les lames antagonistes qui font le cisaillement en utilisant la zone indiquée par Firass comme talon qui est l'équivalent de la lame inférieur d’une cisaille-guillotine. Si j'ai le dessin de la lame je pourrai l'expliquer mieux. J'ai fait la maintenance de matériel comparable pour broyer du PVC en film et je connais bien les endroits faibles de ces systèmes, j'avais à l'époque, fait faire beaucoup d'amélioration qui ont diminuer de plus de 30% la casse des lames dues à la conception.

3°) pour le moto-réducteur donnez-nous la référence pour que mes petits camarades de forum puissent émettre un avis sur le fait qu'il puisse repartie en arrière. Et ce qu’il faut faire pour qu'il tourne dans les deux sens.
Du point de vue mécanique il faut aussi savoir quel type de réducteur est mis au bout du moteur. Certains ne sont pas conçus pour avoir des efforts dans les deux sens (certains réducteurs à vis sans fin en particulier).
N'oublions pas que votre demande de départ concerne le moteur Ce n'est toutefois une raison pour choisir une puissance non adaptée au vrai problème.

4°) prenez une portion de mandrin et serrez là dans un étau jusqu'à ce qu'il soit écrasé complétement entre les mords. Observez bien comment réagit la structure interne du mandrin (délitage) cela vous montrera à peu de frais ce que j'essaie de vous expliquer depuis plusieurs posts maintenant

IL faut tout relire et répondre aux questions si vous voulez avancer.

Cordialement

Pour le fichier CAO du Solidworks de préférence. Pour le dessin COMPLET posté le sur le forum de préférence ou en message privé

[firass11]

Bonjour Zozo_MP

D'accord donc le facteur d'humidité on le néglige.

Voici le fichier CAO
Lame.zipLame.zip

Ce mode de coupe on en peut pas le considérer comme la coupe orthogonale autrement dit on applique "le modèle du Merchant" ( juste à mon avis ).

Pour le moto-réducteur j'ai ne pas encore de lui définit sa référence (un moto réducteur à engrenages cylindriques peut le tourner en deux sens )

Et je vais essayer de faire le test que vous me dit précédent car l'importance est de connaitre la résistance au cisaillement du Kraft ondulée pour avancer!

Cordialement

[Zozo_MP]

Bonsoir

Je regarde et vous prépare quelque chose.

Cordialement

[Zozo_MP]

Bonjour Firass

Pouvez me donner :
- la distance (l'espace) entre chaque lame
- L'entraxe entre les deux arbres.

Cela rendra ce que je vous propose plus réaliste

Cordialement.

[firass11]

Bonjour ZOZO_MP

Voila:
pour la distance enter chaque lame= 10.5 mm
Pour l'entraxe= 120 mm

Cordialement

[Zozo_MP]

Super merci

Je finalise le truc
J'ai le même entraxe des arbres mais pas des lames je rectificationne et je teste

[firass11]

Bonjour Zozo-Mp

j'ai fait une autre recherche pour les caractéristique mécaniques de ces mandrins et je trouve ça:



Je crois que c'est mieux par rapport à l'ancienne recherche ( autrement aux valeurs pour les papiers en carton )

Cordialement

[Zozo_MP]

Bonjour

Oui cela me semble mieux car je l'ai dit ( la vache il radote grave le zozo) le papier kraft enroulé et 200 fois plus solide que du carton.

En attendant voici l'image du système pour ceux qui ont suivi le sujet.

Cordialement

[Zozo_MP]

Pouvez vous donnez le lien de votre source car je ne trouve pas le coeff de poisson.

[firass11]

Voici, mais aussi je en trouve pas

https://books.google.tn/books?id=nl1...20tube&f=false

essai de traction est nécessaire dans ce cas!

[Jaunin]

Pour information :

https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00635284/document

https://books.google.ch/books?id=8W-...carton&f=false

http://www.google.ch/url?sa=t&rct=j&...cuJ2Km3lRSP0BG

http://www.innventia.com/PageFiles/5...3-317-Post.pdf

https://books.google.ch/books?id=UjT...carton&f=false

[Jaunin]

Encore page 137

https://books.google.tn/books?id=nl1...oisson&f=false

[Zozo_MP]

Bonjour

voici https://www.iso.org/fr/standard/36453.html au cas ou passerais un généreux donnateur ou une personne qui aurait ce document et qui nous donnerait les infos qui nous manque.

Cordialement

[firass11]

Bonjour Jaunin

Merci beaucoup,
mais noter cas c'est un tube en carton et non pas papier en carton "liner carton", c'est pour quoi la recherche sera être peu difficile; car pas d'infos claire sur le Net pour les mandrins en carton.

Cordialement

[firass11]

Bonjour Zozo_MP

oui c'est géniale! mais c'est difficile
expérimentale est la dernière solution

Cordialement

[firass11]

Bonsoir Zozo_MP

J'ai une question pour l'influencer du nombre des dents sur la coupe et la qualité de copeaux ( petit ou grand), car j'essaie de le modifier d'une seule dent répartie d'une forme hélicoïdale.

Cordialement

[Zozo_MP]

Bonjour

Personne ne fait de dent hélicoïdale.

Tu devrais préciser le niveau de granula que tu attends car avec les lames que tu as tu auras des granulas de toute sorte y compris des bandes de plusieurs centimètres vraisemblablement.

Regarde comment fonction ces machines et tu comprendra pourquoi je te dit ça.

Tu devrais préciser les trois dimensions min et max que tu attends.

ordilement

[mécano41]

Bonjour,

Par hélicoïdal, il veut peut être parler du décalage des dents...

https://youtu.be/EJRoqIb0h4g?t=2

Cordialement