Puissance du moteur nécessaire

[SeBoSs]

Bonjour, je découvre peu à peu ce forum qui m'a l'air très sympa, depuis que j'ai un projet en tête et que je cherche des infos, google me ramène souvent ici, donc j'ai décidé de demander directement ce que je cherche pour que vous puissiez m'aider un peu.

Alors voilà, j'ai besoin d'un système d'élévateur, qui me permettent de soulever un poids d'une 15 aine de kilos (disons 20 pour plus de sécurité).

Je me suis donc orienté sur un système ressemblant a celui d'un crique de voiture. Pas tout à fait pareil mais très proche.

J'aurai donc une longue tige avec un filetage dans un sens puis 40 cm plus loin, le filetage inverse.

Sur chaque filetage, je mettrai un ecrou auquel viendront se fixer 2 tiges de métals.

Ces deux tiges de métal se couperont en un point d'ancrage qui sera sur une droite verticale. et enfin l'autre extremité des deux tiges de métal seront fixés sur un rail qui servira d'attache a ce qu'on appellera "le plateau" (celui même qui doit pouvoir se lever ou se baisser.)

Comme je suis conscient que ce n'est pas vraiment clair je joins une petite image, j'espere que ca vous aidera a comprendre.

Donc je pense utiliser, par soucie de précision, un moteur pas à pas, que je controlerai via un pc. une fois toute les contraintes matériel résolue, j'ai besoin de définir le moteur qu'il me faudra... et comme je ne roule pas sur l'or je voudrai prendre le plus petit qu'il me faille.

Sachant que le plateau devra avoir un course de 60 cm, l'ecrou qui se deplacera sur la tige filté devra parcourir environ 30 centimètres, soit environ 200 tours à peu près et ceci en une 15aine/20aine de secondes ca serait parfait.

Donc comme je me perd un peu avec le couple, les réducteurs, et la demultiplication, je cherche quelques conseils et infos sur le puissance du moteur qu'il me faut.

Voilà en espérant avoir été clair... si vous avez des questions pour vous aider à comprendre...

Sinon merci pour l'aide
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[sitalgo]

Bonjour,

On a besoin du poids du plateau et des bras. C'est à dire combien on soulève en tout.

L'effort à fournir à la tige fileté est plus important quand le plateau est en bas. Il faut savoir de quelle hauteur se lève le plateau pour 1 tour de vis quand le plateau est en bas.

A partir de là on peut déterminer couple et puissance du moteur en fonction du réducteur.

[sitalgo]

Et aussi le pas de la tige fileté et les dimensions de l'engin.

[SeBoSs]

Bonjour, tout d'abord, merci pour ta réponse.

Ensuite, désolé pour les imprécisions, je ne savais pas que c'était ausi compliqué que cela.

Alors pour les réponses, le poids du plateau est de 15 kg environ (à 2 ou 3 kg près).

Disons que l'ensemble soulevé fera 18 kg (bras+plateau) ce qui représente le maximum qu'il pourra atteindre.

Enfin pour la hauteur, en tout, on montera et descendra de 60 cm, mais, comme je n'ai pas encore le matériel je ne peux pas dire de combien il se lève en 1 tour de vis. Je pense que dire entre 1 et 2 mm n'est pas tout à fait faux mais est-ce suffisant pour avoir un ordre d'idée ?

Enfin, la dimension de l'engin sera d'environ 30/35 cm pour chaque tig filetée, et 35cm pour chaque tige metallique, le plateau faisant lui 70 cm. (en fait les tige feront la taille qu'il faut pour pouvoir soulever un plateau de 70 cm à une hauteur de 60 cm tout en prenant le moins d'espace possible).

Merci beaucoup.

Merci.

[A voir en vidéo sur Futura]

[sitalgo]

Dans tous les cas il te faut faire un schéma, quitte à faire des modifs dessus.
Il faut que l'angle de départ des barres soit suffisant. C'est comme pour les crics en losange, quand il est en bas, relever les barres demande plus d'effort. Je conseille de prendre 10°.
La force à fournir par la tige filetée est T = P/tg a ; effort à répartir sur 4 barres donc T = P/ 4 tg a
Il faut fixer l'écart des barres en haut et en bas, une fois qu'on a la géométrie on peut calculer.

Quant aux tiges filetées, elles sont normalisées.

[SeBoSs]

Bonjour, merci pour tes réponses encore une fois,

Une chose que je ne comprend pas (enfin que je ne sais pas) c'est comment calculer la force d'une tige filetée, et comment calculer la force nécessaire pour soulever ce genre de mécanisme donc la force du moteur quoi.

J'ai vu entre temps que les tige filetées était normalisées, je pense que je vais prendre une tige avec un filetage M12 (c'est à dire 12 mm de dimètre et 1,75 mm de pas) ce qui correspond à 200 tours pour parcourir les 35 cm de ma tige. Je réflechis plus profondément sur la longueur des tiges, je fais schéma précis et je revienssss

[sitalgo]

Si le schéma n'est pas bon, on fera les corrections nécessaires mais il faut partir de quelque chose.

[SeBoSs]

Voici le schéma de ce que je veux faire à peu près, pour l'angle minimum, est-il possible de mettre un ressort sous centre de la croix pour aider le moteur lorsque la position du plateau est au plus bas ?

Je n'ai pas d'idée de comment calculer la force qu'il faut pour pouvoir tourner la tige filetée, pourrais-tu m'aiguiller un peu ?

Merci !

[sitalgo]

Je vais regarder ça de plus près. Une tige de 70cm semble un peu juste pour permettre un angle suffisant de départ et une bonne stabilité. Je propose 20cm entre les bras en position haute, est-ce suffisant ?

Cette distance assure une certaine stabilité du plateau, notamment au cas où la charge ne serait pas centrée.

[SeBoSs]

Salut,

J'avais oublié de préciser mais c'est exactement 20 cm que j'avais prévu, pour les mêmes raisons (même si en théorie la charge sera toujours centrée)

Le petit détail, c'est que en position haute, mon plateau sera à 70 cm, de haut et mon plateau fera environ 55/60 cm de haut (donc vous l'aurez compris en position basse, j'aurai 10/15 cm pour placer le plateau, ainsi que le fait que le plateau doivent monter de 55/50 cm).

J'ai surtout peur de ne pas avoir assez d'angle en position base pour que le mécanisme se mette en marche :/

[sitalgo]

Voici comment on peut faire.

Le schéma en bas indique le moyen de trouver la longueur d'axe en axe des bras. On choisit une hauteur mini, une hauteur d'élévation (69= 55 élev + 14 mini).

Longueur des bras : rac(69²+20²) = 71,84cm
Un angle de départ de asin(14 / 71,84) = 11,24°
Rapport des vitesse plateau (en bas)/ écrou 1/tg(11,24) = 5,09
Parcours d'un écrou (71,54 cos11,24)/2 - 10 = 25,23 cm
Vitesse d'un écou (sur 20s) 25,23/20 = 1,26 cm/s
Vitesse initiale du plateau 1,26 . 5,06 = 6,34 cm/s
Puissance nécessaire 35kg . 9,81 . 0,0634 = 21,8 w
Vitesse de rotation tige filetée 1,26 / 0,175 = 7,2 t/s ou 45,2 rad/s.
Rendement estimé 0,9 => P = 21,8 / 0,9 = 24,2 w
Couple à fournir à la tige filetée C = P / w = 24,2 / 45,2 = 0,54Nm.

Le rendement est mis au pif.

[SeBoSs]

Ouah !! Alors la je dit bravo d'une part, et merci beaucoup de l'autre !!

Je ne veux pas abusé de ta gentillesse mais il me reste 2 ou trois quesitons :

- le fait d'avoir deux ecrous (un de chaque côté du systême) ne change rien au calcul (cela ne crée pas plus de resistance ou moins de rendement ?). Et aussi le fait d'avoir plusieurs barre de support ne change rien non plus ?

- Rapport des vitesse plateau (en bas)/ écrou 1/tg(11,24) = 5,09 => à quoi correspond exactement ce calcul ?

- Enfin, si je prend un moteur pas à pas de 540mNm (soit 0,54Nm il me semble ?), je pourrai donc soulever 35 kg sur le plateau c'est bien cela si j'ai bien compris ?

- Et dernière question, si j'utilise deux pignons, disons par exemple un pignon 15 dents (je ne sais pas si le nombre de dents est normalisé o pas désolé) sur le moteur et un pignon 45 dents sur la tige fileté, j'ai donc un coef reducteur de 3 (si je ne metrompe pas dans mon raisonnement) et donc je peux avoir un moteur 3 fois moins puissant pour soulever la charge de 35 kg ?

En tout cas merci de ton aide précieuse !!

A bientôt !

Merci merci

[sitalgo]

Personnellement je mettrais 2 tiges filetées, cela ne devrait pas coûter beaucoup en perte mais ça permet d'éviter des déformations qui vont augmenter les frottements et nuire à le durée de vie. Avec une seule tige il faut augmenter la rigidité.
On va avoir les pertes du système d'entraînement des 2 tiges.

1/tg(11,24) = 5,06 est le résultat de la statique, ya pas de formule, c'est le schéma.

Les 0,54 Nm sont à la tige filetée (ou l'ensemble de 2 tiges). Ils permettent de soulever 35kg en 20sec sur 55 cm, tout cela est proportionnel. Si tu veux changer il n'y a plus qu'à faire
C= 0,54 . m/35 (ou 20/t ou h/55) pour avoir le nouveau couple.

Avec un réducteur la puissance ne change pas, le moteur doit fournir un couple moins important mais doit tourner plus vite, ce qui revient au même pour la puissance. Le réducteur aura aussi ses pertes.

La puissance nécessaire à l'accélération jusqu'à la vitesse nominale étant de 0,6% en plus, elle est négligeable.

[SeBoSs]

Bonjour, merci pour tes réponses encore...

J'ai pas tout compris l'histoire de la statique. 1/tg(11,24) représente quoi exactement (ou plutot qu'est que la statique ?). Question bête : tg = tangente ou tige ?

Des déformations sont-elles à craindre avec une tige de 12 mm de diamètre ? Parce que ca me parait quand même assez robuste non ?

Sinon le poids effectif sera en fait de 15 kg sur le plateau au maximum donc je peux réduire déjà le couple du moteur nécessaire.

Je m'apercoit que j'ai fais une erreur de syntaxe depuis le début, quand je dit

Et dernière question, si j'utilise deux pignons, disons par exemple un pignon 15 dents (je ne sais pas si le nombre de dents est normalisé o pas désolé) sur le moteur et un pignon 45 dents sur la tige fileté, j'ai donc un coef reducteur de 3 (si je ne metrompe pas dans mon raisonnement) et donc je peux avoir un moteur 3 fois moins puissant pour soulever la charge de 35 kg ?

Je veux en fait parler de couple pas de puissance... désolé pour la confusion.

En fait mon but c'est de pouvoir utiliser un moteur pas à pas de 90mNm soit 0,09 Nm (que j'ai déjà), sachant qu'il m'en faut 0,54 Nm sans reducteurs, si je réduit d'un coefficient de 6, ca doit fonctionner ou j'oublie de prendre en compte quelque chose ? (sachant aussi que le calcul que tu as fais concerne 35 kg, je laisse une petite marge quand même).

Merci de tes eclaircissements

[sitalgo]

C'est tangente(11,24°). La statique sert à trouver les efforts dans une structure en fonction des charges. Dans le cas présent on cherche l'effet de la charge sur les barres obliques puis des barres obliques sur les tiges filetées.

Pour les déformations je parle de celle de la structure en général, si qq chose se met un peu de travers ça va forcer ici ou là et freiner le mouvement.

Si tu as un moteur de 0,09 Nm, il faut une réduction de 9fois et que le moteur puisse tourner à 7,2 . 9 = 64,8 tr/s soit 3888 tr/min. Est-ce que le moteur assure ce régime ?
Sinon il faut augmenter le temps de montée ou réduire les poids.

[SeBoSs]

pourtant, si je ne me trompe pas, la puissance est toujours la même que ce soit à la sortie du moteur ou au niveau de la tige non ?

donc Cm * Wm = Ct * Wt , donc cela signfie que si on divise par deux la vitesse de rotation entre m et t, on a donc Cm * Wm = Ct * Wm/2, soit Ct= Cm*2.

Donc si on reduit par 6, on a donc Ct=Cm*6, donc si Cm = 0,09, on aura Ct = 0,09 * 6 = 0,54 Nm.

Il me faut donc un moteur de 7.2*6 = 43,2 trs/s, soit quand meme 2500 trs/min environ.

Je me trompe ?

Quant à la statique, désolé d'insister mais aurais tu des sites qui donnent des détails parce que je n'ai absolument aucune idée de ce qu'est cette notion.

[sitalgo]

C'est en effet un rapport de 6 et non 9 comme j'ai mis par erreur.

En cherchant sur le net on trouve des sites sur la statique des éléments de construction, les structures treillis, les charpentes. Tout ça c'est le même principe quelle que soit la discipline.
En général ça part du principe que la somme des forces est égale à zéro.

[SeBoSs]

Ok je vais voir cela merci.

Une dernière question concernant le moteur. Je ne sais pas son nombre de tours/min mais je sais qu'il fait 5V à 0,8 ampère... mon raisonnement est il juste :

- P = U.I = 4 W

- P = C*rad/s d'où rad/s = 4/0,09 = 44,44 rad/s

Ce qui veut dire : 279 trs/s ( 44,44 * 2pi)

Soit 16 753 tours/minute ??

Ou j'ai fait l'erreur ? Ca me parait beaucoup cette vitesse non ?

[sitalgo]

" Ce qui veut dire : 279 trs/s ( 44,44 * 2pi)"

C'est 44,44 / 2pi = 7,07 tr/sec soit 424 tr/min.

Mais je ne vois pas où mène ce calcul. Le moteur fait 4w et ce n'est pas suffisant.

[SeBoSs]

Ah oui en effet, je suis bête pour rester poli...

En fait si je prend n'importe quel moteur qui fasse 24 w ca devrait etre bon quoi c'est ca ?

Mais j'en vois pas beaucoup sur internet, les plus courant sont entre 4 et 10 w généralement on dirait, c'est que je cherche mal ou c'est juste que les moteurs 24 w sont rares et donc que ca va etre cher ?

Et une autre question, quelle est le rapport entre Tension et intensité dans un moteur ?

Vaut-il mieux par exemple un moteur 12 v de 2 A pour 24 W ou alors 24 v et 1 A ? Est-ce que c'est possible surtout (j'y connais vraiment rien la dedans). Il va me falloir l'alim qui va avec en plus donc (j'ai pas vu de moteur vendu avec l'alim on dirait).

Merci encore pour tes conseils

Merci

[sitalgo]

A priori n'importe quel moteur fait l'affaire, pour un moteur à courant continu je suppose qu'on peut appliquer simplement V=RI.

Pour le 12 ou 24V, c'est surtout la facilité d'avoir du 12V, avec les lampes basses tensions chez les soldeurs on peut trouver des transfo 50W à moins de 15 €.

En fait le problème est quand le plateau est en bas. Avec 11,24° les forces (comme les vitesses) sont multipliées par 5,06. Le plateau de 15kg entraîne une force de 76kgf sur les tiges.
Par contre en position haute, les barres sont à 73,8°, ce rapport n'est plus que de 0,29. La force sur les tiges est de 4,4kgf, la puissance nécessaire n'est plus que de 1,5W.
Tu peux t'en rendre compte toi-même c'est 1/tg angle qui donne le rapport.

[SeBoSs]

oui en fait le moteur de 24 w est nécessaire en bas mais en haut il ne sert plus vraiment en gros. Mais ce n'est pas un problème non plus, c'est juste un détail non ?

Enfin je vais me renseigner sur les moteurs pas à pas et leur controleur etc... pour voir deja si ca peut se faire.

Merci beaucoup pour ton aide.