Calcul de force et de course pour un vérin linéaire (home cinéma)

[BlackDiff]

Bonjour à tous,

Je suis en train d'aménager un petite pièce sympa avec un home cinéma chez moi. Ne voulant pas un écran électrique pour des raisons de coût et de durabilité, je m'oriente plutôt vers un écran fixe, mais relevable pour que les enfants ne le prennent pas pour un tableau blanc...

Pour réaliser le cadre et y fixer la toile, pas de souci. L'écran devra se relever de l'axe vertical, vers le plafond, donc rotation de 90° sur l'axe présentant les charnières. Je suis parti dans l'idée de mettre un vérin électrique linéaire sur l'arrière, au centre de l'écran. Par contre je ne sais pas comment calculer la force nécessaire au vérin pour soulever mon écran par rapport à sa position. J'ai bien trouvé des feuilles de calcul, des calculateurs sur internet, mais rien qui ne colle à ma configuration, enfin je crois !

J'estime mon écran à environ 20kg, je ne l'ai pas encore construit, mais si je comprends la méthode de calcul, je pourrais ajuster cette valeur. Le point de fixation du vérin devra se trouver le plus proche possible de l'axe supportant les charnières, tout au plus à 20cm de celui-ci.

J'ai fait quelques dessins, j'espère assez complet pour présenter mon problème.

Si une âme charitable peut m'aider, ça m'évitera de devoir tester pendant des heures plusieurs solutions...

Un grand merci d'avance.
-----

[DAT44]

Bonjour,
je ne suis pas mécanicien, mais de mémoire, il faut inconsidérée le centre de gravité du panneau et sont poids, après c'est juste une projection vectoriel sur deux axe (X,Y), tu peux faire plusieurs points tous les X degrés (ou touts les X mm du vérins) et tu faits une projection vectoriel des forces ...

[mécano41]

Bonjour,

Regarde là :

https://forums.futura-sciences.com/p...ue-trappe.html

jusqu'au message#9 (après, c'est un autre sujet qui s'est greffé)

J'ai déjà répondu mais curieusement mon message a disparu!

Cordialement

[BlackDiff]

Bonjour et merci pour vos réponses.

DAT44, je ne sais plus trop comment faire ça, ça date du lycée et c'était il y a longtemps !

mécano41, effectivement j'était déjà tombé sur ce message, sans vraiment réussir à adapter ton Excel. Là je pense y être arrivé, mais ma crainte se concrétise, les force nécessaire est énorme (16000N environ). Il va falloir que je revois ma copie pour trouver un autre système, ou mettre 2 vérins linéaires pour répartir le travail.

[A voir en vidéo sur Futura]

[XK150]

Salut ,

Pas trop étonnant : très faible bras de levier , très faible course = force énorme !!!
Le vérin a intérêt à être bien fixé et le mur solidement résistant ! ...

Il faudrait tirer sur les 2 coins opposés à la fixation avec 2 câbles : bien sûr moins élégant ...

[mécano41]

Bonjour,

Il faudrait peut-être ajouter un ou deux ressorts à gaz... dans ce cas voici une appli. EXCEL qui le fait.

Vois déjà comment elle fonctionne. Ensuite, dans une copie (on ne sait jamais!), tu mets l'angle alpha mini à-90° et alpha maxi à 0. Tu essaies déjà d'installer ton vérin en mettant éventuellement les éléments du ressort 1 à zéro (le ressort 2 les a déjà à 0). Les positions en Z, on s'en moque, tant que l'on cherche seulement les conditions de relevage (on en a besoin seulement pour déterminer les réactions aux articulations du panneau).

Essaie de te débrouiller avec les messages d'aide car pour le moment je suis un peu occupé! Je sais que ce n'est pas évident.

Cordialement

[BlackDiff]

Merci pour vos réponses.

La solution à câble j'y pense, mais je ne vois pas encore comment réaliser le levage sans que les câbles traversent une partie de la pièce. Mais ça serait limite plus simple en tout cas.

Mécano41, je commence à comprendre le fichier, mais je n'arrive pas à positionner le point D comme il le faudrait dans l'état, et si je mets Choisir Xd et Yd, j'ai un plantage de la macro que je ne sais pas debugger.

Si tu n'as pas le temps de répondre, je comprends ne t'en fais pas je finirai par trouver une solution à un moment ou à un autre

[XK150]

Et tourner l'écran contre un mur selon une charnière verticale , pour que le coté sensible ne soit pas accessible aux enfants ?

[BlackDiff]

L'idée est intéressante effectivement, mais je n'ai pas le débattement nécessaire.

J'aimerai vraiment conserver l'idée du levage vers le haut.

[doudou911]

Bonjour,

je pense que l'on peux diminuer le poids de l’écran donc moins de Pb de vérin, ou faire un écran qui s'enroule sur lui même .

[DAT44]

Bonjour,
16000N , pour bougé un panneau de 20Kg, il n'y a pas une erreur quelque part ?

[BlackDiff]

Très certainement !

J'ai décidé de tester, j'ai pris un actionneur linéaire donné pour 6000N, et je vais tester différentes configurations.

[DAT44]

Bonjour,

Très certainement !

J'ai décidé de tester, j'ai pris un actionneur linéaire donné pour 6000N, et je vais tester différentes configurations.

Il fait quel longueur ?

Tu peux donner le lien ?

[BlackDiff]

J'ai pris celui-là : https://www.amazon.fr/gp/product/B07...?ie=UTF8&psc=1

Et le même en 450 au cas où, même si je pense que ça sera trop long. Je le rendrai si pas besoin.

Je pars aussi je sur un cadre avec des règles en aluminium plutôt que des lambourdes en bois. Gros gain de poids, mais il me reste les inconnus de déformation lors de la poussée et de la remontée, il faudra que j'avise à ce moment là.

[DAT44]

Bonjour,
le problème est que le vérin doit être très en arrière de l'écran (pose incliné, mais assez proche de l'horizontal), ce qui oblige d’avancer l'écran ou d'encastré presque toute la longueur du vérin dans le mur...

[BlackDiff]

Bonjour DAT44,

Oui mais par chance si on peut dire, je possède un dégagement de 33cm derrière ma cloison finie. Mais je n'exclue pas non plus de le mettre plus à la verticale comme en pièce jointe. Ca va vraiment dépendre de mes tests.

[DAT44]

Bonjour,
a la verticale c'est quasi impossible, car il ne faut pas que en position initiale (écran a la verticale), la poussé du vérin passe par l'axe de rotation de l'écran , il faut donc dès le départ que le vérin soit déjà un peu penché...

L'axe de la fixation du vérin arrière de l'écran peux-il être juste au niveau de la surface arrière de l'écran (l'écran est-il suffisamment épais, ou faut il prévoir un petit déport a l'arrière) ?

[DAT44]

je n'ai pas affiné les calculs, mais a la louche, la distance entre le point de fixation du vérin (a l'arrière de l'écran) et l'axe de rotation de l'écran, est environ de 2/3 de la distance d'allongement du vérin (course du vérin)...

[BlackDiff]

Je disais juste un peux plus à la verticale, par rapport au fait de le mettre à l'horizontale.

L'écran fini fera 41mm d'épaisseur, avec un dos un MDF ou CP. Je ferrai une patte en acier, fixée sur la structure de l'écran et qui dépassera juste du nécessaire pour y mettre une goupille pour l'assembler avec le bout mobile du vérin.

Sur un site de vérin à gaz, j'avais vu cette recommandation des 2/3 pour la fixation à l'arrière de l'écran, ce qui nous amènerai à 53cm environ. Si avec cette mesure, le vérin peut rester au maximum à l'horizontale une fois l'écran replié au plafond c'est jouable. Peut-être que mon vérin de 450 pourra faire l'affaire, je reçois tout ça mercredi.

[DAT44]

Bonjour,
le vérin fait 635 mm à 985 mm (+350 mm une fois déployé) , il ne peut être a l’horizontal, ou alors la fixation est très en arrière de l'écran ...

Tu peux aussi (mais c'est un peu plus complexe) mettre le vérin a la verticale et utilisé une biellette pour faire un revoie d'angle (esthétiquement mieux ?) ...

[DAT44]

NB: avec une pose a 45°, il faut un recule de 449 mm (635/racine de 2)pour la fixation arrière du vérin ...

Avec une pose a 30°, il faut un recule de 317,5 mm (635/2)pour la fixation arrière du vérin ...

[BlackDiff]

DAT44, ta solution avec la biellette et le renvoi d'angle m'intrigue, je vois bien les 2 séparément à quoi ça ressemble, mais je ne vois pas comment tu mettrais ça en place. Aurais-tu un croquis un une photo de ce ça pourrait représenter ?

Merci pour tes calculs, avec l'espace libre que j'ai derrière ma cloison sèche, la solution des 30° serait la bonne. C'est d'ailleurs l'angle qui est représenté dans ma dernière photo. Par contre, tu mettrais à quelle distance la fixation du vérin sur l'écran par rapport à l'axe de rotation de celui-ci ?

[BlackDiff]

J'ai essayé de représenter le vérin ouvert et fermé, et ça donnerait ça. Ca me parait jouable vu comme ça !

[DAT44]

Bonjour,
plus le vérin est horizontal plus l’effort qu'il doit fournir (et l'effort sur la charnière de fixation de l'écran) est intense ...


Dans ce cas du vérin actuelle (635/985 mm) :
- avec un point de fixation sur l'écran a 260 mm de la charnière, le point de fixation bas du vérin serait 588 mm en arrière de la charnière et 500 mm en dessous de la charnière
- avec un point de fixation sur l'écran a 277 mm de la charnière, le point de fixation bas du vérin serait 623 mm en arrière de la charnière et 400 mm en dessous de la charnière ...

[DAT44]

Bonjour,

le moment maximum du panneau est quand il est a l’horizontal, dans ce cas, M=GxPxD=160 N/M
(G=10 (gravité);P=20(poids en Kg);D=0,8(distance axe-centre de gravité du panneau, en mètre)

A mon avis, malgré que le vérin soit donné pour 6000 N, il n'est pas raisonnable que la distance du vérin (droite définie par les deux points de fixation (articulation) du vérin) en fin d'ouverture, soit inférieur 100 mm par rapport a l'axe de rotation du panneau, cela donne déjà une force de poussé du vérin de 1600 N (pour un moment a 160 N/M)...

[BlackDiff]

Je te remercie pour ces calculs. Effectivement en dessous de 100mm ça me parait trop juste, je peux avec la hauteur que j'ai aller jusqu'à 200mm maximum.

Le point de fixation sur l'écran que j'ai représenté dans ma dernière photo est à 680mm de la charnière.

[DAT44]

Bonjour,
le problème avec se vérin c'est qu'il est très long, a mon avis un vérin avec 200 à 250 mm de course devrais suffire et tu gagnerait donc 300 à 200 mm sur la longueur moyenne du vérin ...

De plus comme ce vérin a 350 mm de course et a raison de 5 mm par seconde, il lui faut 70 secondes pour s’ouvrir et autant pour ce refermer ...

Dans ce cas du vérin actuelle (635/985 mm) :
- avec un point de fixation sur l'écran a 254,5 mm de la charnière, le point de fixation bas du vérin serait 300 mm en arrière de la charnière et 814 mm en dessous de la charnière

Ce serait compatible avec 33 cm de recul dont tu dispose ...

[BlackDiff]

Bonjour DAT44 et merci encore.

Pourrais-tu me refaire ces calculs mais avec un vérin de 200 et 250 pour me rendre compte stp ?

[mécano41]

Bonjour,

J'ai bricolé en vitesse une appli que j'avais faite pour quelqu'un. Mets tes valeurs exactes dans les cellules jaunes et regarde si cela peut t'aider...

Il faudra vérifier la résistance des articulations (efforts calculés à diviser par deux si vérin au milieu). Il faudra voir également si le panneau accepte l'effort du vérin en son milieu...(flexion...).

Cordialement

[BlackDiff]

Merci mécano41 ! Ton fichier me conforte dans mon idée; je trouve 742N maximum grâce aux calculs de DAT44, donc mon vérin de 6000N suffira LARGEMENT.

Pour les articulations, je verrai à en mettre 3 voir 4, ce n'est pas un souci.

Concernant la flexion, j'y pense actuellement et je me fait des nœuds au cerveau. Je suis parti sur les règles de maçon en 100*18 de sections car c'était pratique à assembler. Par contre pour le même prix, je peux avoir des profilés alu carrés de 40*40, voir 45*45 pour à peine plus cher, qui je pense feraient mieux l'affaire pour mon application.

Par contre, je ne sais pas du tout comment les assembler pour faire mon cadre, j'aimerai ne pas rajouter de sur épaisseur dans les angles hormis sur les faces internes du cadre. J'ai bien pensé aux raccords à insérer dans les extrémités pour faire des angle parfaitement à 90° mais ça reste cher. Le moins coût est sûrement de se faire ces raccords avec 2 profilés acier coupés à 45°, un peu de soudure et faire les trous au tarot pour visser directement dedans, mais j'ai peur de ne pas être parfaitement à 90°. Avez-vous une autre idée ?

Qu'en pensez-vous ?