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Force de démarrage d'un chariot



  1. #1
    penelle45

    Force de démarrage d'un chariot

    Bonjour

    J’ai un problème à résoudre qui est le suivant. Je dois tirer un chariot horizontalement monté sur 4 roues (Ø175 mm) en acier roulant sur des rails en acier. Les roues sont montées sur des roulements (6008 2RS x 2 par roue). La charge maxi. (Chariot compris) = 3000 daN. Je souhaiterais calculer la force nécessaire pour mettre en mouvement le chariot (Force de démarrage). Pouvez vous m’aider sur ce problème. Merci

    Au revoir

    -----


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  3. #2
    sitalgo

    Re : Force de démarrage d'un chariot

    B'soir,

    Il faut indiquer l'accélération désirée au démarrage, après tu attends que mécano41 passe par là, il est plus au fait pour les frottements des roues et des roulements. A moins que tu les connaisses déjà.
    Tu parles de force, je suppose qu'il s'agit plutôt d'un couple venant d'un moteur, car un moteur va stabiliser sa vitesse à son régime normal de rotation, un système de câble et contrepoids va accélérer tant qu'on arrive pas sur une butée.
    Mais si t'as l'gosier, Qu'une armure d'acier, Matelasse. Brassens, Le bistrot.

  4. #3
    penelle45

    Re : Force de démarrage d'un chariot

    Merci pour ta réponse

    Voici plus d'info.

    Coefficient de résistance au roulement acier sur acier : 0.4
    Facteur de frottement de roulement d'un roulement à bille : 0.0015

    Mon chariot passe de 0 à 1.5 m/min en 1 seconde, cela donne une accélération linéaire de 0.025 m/s².

    Concernant la force, nous tirons sur le chariot pour le mettre en mouvement par l'intermédiaire d'une chaîne actionner par un moteur via un système pignon/arbre. La chaîne forme une boucle fermer attache des 2 cotés du chariot. Cela dépend si on parle de la force exerce par la chaîne sur le chariot ou du couple moteur. Moi je parle de la force exerce par la chaîne sur le chariot.

    A+

  5. #4
    sitalgo

    Re : Force de démarrage d'un chariot

    Ton coef de 0,4 (disons k1) n'est pas bon, si tel était le cas il n'y aurait pas de trains. La valeur est plutôt de l'ordre de celle du roulement.

    Néanmoins ça se calcule de la façon suivante :
    Il faut calculer la force pour accélérer la masse du chariot (Fm = m a)
    la force pour lutter contre les frottements (Ff = (k1+k2) m). La répartition par roue n'importe pas, il suffit de prendre la masse totale (en kg! )
    puis F = Fm + Ff
    à divisiser par le nombre de brins de chaîne qui tirent (je n'ai pas saisi le coup de la chaîne qui boucle mais qui est attachée des 2 côtés du chariot)

    C'est pas compliqué.
    Mais si t'as l'gosier, Qu'une armure d'acier, Matelasse. Brassens, Le bistrot.

  6. #5
    sitalgo

    Re : Force de démarrage d'un chariot

    Rectification :

    Néanmoins ça se calcule de la façon suivante :
    Il faut calculer la force pour accélérer la masse (en kg) du chariot (Fm = m a)
    la force pour lutter contre les frottements (Ff = (k1+k2) P). P en Newton, la répartition par roue n'importe pas.
    puis F = Fm + Ff
    Mais si t'as l'gosier, Qu'une armure d'acier, Matelasse. Brassens, Le bistrot.

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    penelle45

    Re : Force de démarrage d'un chariot

    merci cela va mettre tres utile

    Mais j'aibesoin de certaine confirmation

    Dans la premiére formule a et l'accélération en m/s²
    Dans la seconde
    k1 = Coefficient de résistance au roulement acier sur acier (Connais tu la vrai valeur ou pas)
    k2 = Facteur de frottement de roulement d'un roulement à bille
    Mais je ne voie pas pour P.


    Derniére question d'ou tient tu les formules?

    Merci et a+

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  10. #7
    Jaunin

    Re : Force de démarrage d'un chariot

    Bonjour,
    Voici une page tirée du Mécanique Générale de Jacques Muller de 1974.
    Vous y trouverez des coefficients de frottement et de roulement. Amicalement.
    Jaunin__
    Fichiers attachés Fichiers attachés

  11. #8
    Jaunin

    Re : Force de démarrage d'un chariot

    Re Bonjour,
    Voici encore un site qui pourra vous donnez d'autre informations,
    Amicalement.
    Jaunin__

    http://fr.wikibooks.org/wiki/Tribolo..._de_frottement

  12. #9
    mécano41

    Re : Force de démarrage d'un chariot

    Bonjour,

    Calcul sommaire :

    - en partant de la masse 300 kg et de l'accélération 0,025 m/s/s, on a un effort d'accélération de 300 . 0,025 = 75 N (normal, l'accélération est très faible)

    - avec des roues de 175 mm en comptant une portée réelle cylindrique de 10 mm de largeur et en considérant 1000 N par roues (par sécurité, 3 roues qui portent en raison d'une charge décentrée, de la rigidité du chariot...) on trouve une contrainte de Hertz de 650 MPa ce qui est correct et un coeff. de roulement de l'ordre de 0,01. C'est une évaluation car cela dépend de la forme du rail et du bandage de roue...que l'on a rarement. Par sécurité : 0,02 et tu laisses tomber le frottement des roulements à billes

    - avec ce coeff., on a un effort de traction de : 30000 . 0,02 = 600 N

    - effort total de traction sur la chaîne : 675 N

    - couple sur l'une des deux roues de chaîne : C (en Nm) = 675 . Rayon roue de chaîne (en m)

    N'oublie pas de majorer un peu (10%) pour le rendement chaîne / roue de chaîne / paliers de chaîne et cela te donne le couple mini nécessaire en sortie de motoréducteur.

    Cordialement

  13. #10
    penelle45

    Re : Force de démarrage d'un chariot

    Bonjour

    J'ai un petit probléme avec le calcul de la force de traction. Vous avez ecrit 30 000 . 0.02 = 600 N. Pourquoi 30 000 ? Pour moi 300 Kg = 300 daN = 3 000 N non 30 000 N.

    Merci à tous pour vos réponse.

    a+

  14. #11
    mécano41

    Re : Force de démarrage d'un chariot

    Bonjour,


    En reprenant mon papier, je vois que me suis trompé mais pas là. Comme dans ton premier message, tu as écrit :

    ...la charge maxi. (Chariot compris) = 3000 daN. J'ai donc pris 30000 N donc une masse de 3000 kg dans le calcul (voir 3000.0,025 = 75 N) mais je me suis trompé en écrivant, j'ai écris (par deux fois) 300 kg au lieu de 3000 kg et la charge prise dans le calcul était de 1000 daN par roue et non 1000 N comme je l'ai écrit (décidément... !).

    Maintenant, si c'est une charge de 3000 N et non 3000 daN, il faut refaire le calcul (j'ai pris g=10 donc masse = 300 kg) :

    Pour le coefficient de roulement, avec 1000 N par roue, je trouve maintenant 0,0036 auquel j'applique un coeff. 2 comme précédemment, soit 0,072. Donc :

    pour accélérer : 300 . 0,025 = 7,5 N
    et pour le frottement : 3000 . 0,0072 = 21,6 N

    soit un total de 29,1 + 10% soit environ 32 N s'il n'y a pas d'autre frottement.

    Désolé pour les erreurs d'écriture...

    Cordialement

  15. #12
    Ouk A Passi

    Re : Force de démarrage d'un chariot

    Bonjour,

    Les lecteurs attentifs auront rectifié.
    Il reste à confirmer ou à infirmer les 3 000 daN du message initial

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  17. #13
    penelle45

    Re : Force de démarrage d'un chariot

    Bonjour

    Pas grave pour les fautes de frappe, ce qui est important est le principe.

    Je pense qu'une remise à plat s’impose.

    Entre le début de la conversation et maintenant, j’ai fini la conception de mon chariot donc on va maintenant travailler avec les vraies valeurs et non des estimations.

    Charge + poids du chariot : 2 300 kg (23 000 N)
    Vitesse : 1.5 m/min
    Accélération : 0.025 m/s²

    Force pour l’accélération : 2300 (N) x 0.025 (M/S²) = 57.5 N

    Mais pour les efforts de frottement il me manque la formule pour déterminer le coef de roulement. Sachant que ce sont des roues en acier de Ø175 mm et de largeur 41 mm roulants sur des rails en acier rectangulaire de largeur 40 mm.

    Merci a+

  18. #14
    mécano41

    Re : Force de démarrage d'un chariot

    Citation Envoyé par penelle45 Voir le message
    attention, là ce sont des kg, pas des N

    Force pour l’accélération : 2300 (kg) x 0.025 (m/s²) = 57,5 N

    ..mais pour les efforts de frottement il me manque la formule pour déterminer le coef de roulement. Sachant que ce sont des roues en acier de Ø175 mm et de largeur 41 mm roulants sur des rails en acier rectangulaire de largeur 40 mm...
    La formule de Hertz pour cylindre sur plan, avec des matériaux ayant le même E, est :



    dans laquelle :

    - b est la demi-largeur du plat formé sur la roue pendant le roulement en m
    - R est le rayon de la roue en m
    - E est le module d'Young en Pa
    - L est la largeur de contact, en m. Pour L, je n'ai pris que 10 mm sur les 40 (ce qui est très majorant pour l'effort et pour la contrainte) car on ne sait pas exactement comment cela porte. (si l'on, connaît exactement la forme du rail et de la jante, il existe d'autres formules...elles doivent être dans Wikipedia je pense...) mais en général, c'est suffisant ainsi.

    Donc, pour toi, 23000/3 =7667 N par roue, on trouve une cote b de :



    Soit :

    Ensuite, on considère que le coefficient de roulement est b / R soit 0,86 / 87,5 = 0,01 et je prends 0,02 par sécurité.

    L'effort de traction pour vaincre le frottement de roulement est donc :

    F = 23000 . 0,02 = 460 N auxquels il faut ajouter les 57,5 N trouvés plus haut soit au total : 517,5 N

    Si tu veux vérifier la contrainte au contact de la roue et du rail, c'est donné par :



    soit :

    Pour la contrainte de contact, je vais jusqu'à la limite élastique, certains vont jusqu'à deux ou trois fois... Ici, je n'ai considéré que 10 mm de largeur de portée ce n'est quand même pas beaucoup (si j'avais pris 20 mm, on aurait trouvé un coeff de 0,007 et une contrainte de 400 MPa). Si tu as un acier mou, il faut augmenter le diamètre des roues encore que, si la portée est relativement faible au départ, il y a écrouissage lors des premiers fonctionnements, résultat : la portée augmente et l'écrouissage augmente la dureté alors...de plus, je n'ai compté que trois roues portant la totalité de la charge.

    Cordialement

  19. #15
    penelle45

    Re : Force de démarrage d'un chariot

    Bonjour

    Merci pour cette réponse claire qui va me servir pour dimensionner mon moteur.

    Juste une petit remarque sur une faute de frappe surement.

    b= 8.6 10 exposant-4 m non 0.86 10 exposant -4 m comme tu l'as ecrit.

    Calcul trés obtimiste mais cela me suffit.

    a+ et encore merci pour cette aide.

  20. #16
    mécano41

    Re : Force de démarrage d'un chariot

    Citation Envoyé par penelle45 Voir le message
    ...Juste une petit remarque sur une faute de frappe surement.

    b= 8.6 10 exposant-4 m non 0.86 10 exposant -4 m comme tu l'as ecrit...
    Oui, bien sûr (décidément, je les ai accumulées dans ce sujet )

    Cordialement

  21. #17
    sniper741

    Unhappy probleme de conception

    bonjours a tous,

    voilà je vous explique je suis en alternance je fais un bts conception de produits industriels et en se momen dans mon entreprise j'ai un projet qui me pose énormement de soucis je vous expose mon projet:

    je doit réaliser un chariot roulant de 4m en longueur par 2m en largeur pouvant porter au maximum 10tonnes;le chariot parcouererai une distance maximum de 4m.il aurai 4roues (dont je dois trouver la taille) il serait attaché a une chaine par un pignon.la chaine serait fixée sur deux engrenages dont l'un serai allimenté par un moteur dont je doit determiner les caracteristiques.sachant que ce moteur doit pouvoir faire tournée l'engrenage dans les deux sens.le chariot serait guidé par un rail creusé au sol.

    nous pouvons fabriquer les roues en acier.le sol est en ciment (pour aider pour les frotements) donc le coefficient de résistance au roulement est de 0.015.

    donc je doit déterminer: la taille des roues, la puissance du moteur, les caractéristique des engrenages et de la chaine, la vitesse de déplacement de la chaine.

    voilà en bref je dois me débrouiller avec sa!!!je suis en panique je n'arrive pas à tout déterminer. :_(

    si quelqu'un pouvait me donner un coup de main j'en serais très reconnaissant.

    merci d'avance

  22. #18
    verdifre

    Re : Force de démarrage d'un chariot

    bonjour,
    je ne pense pas qu'il soit judicieux de faire un roulement acier sur beton. La pression de contact risque de deteriorer trés rapidement la surface du sol.
    je pense que tu dois soit envisager un roulement acier/acier ou mettre un babdage sur la roue pour obtenir un roulement polyurethane ou caoutchouc / beton.
    fred
    On ne vient pas de nulle part et il serait souhaitable qu'on n'aille pas n'importe où !

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  24. #19
    sniper741

    Re : Force de démarrage d'un chariot

    le probleme c'est que jai pas trop le choix.c'est dans l'entreprise apres peut etre que je trouverai une astuce pour que se soit ciment sur ciment du genre metre juste une plaque de tole sous la trajectoire des roues oui sa c fesable je pense.mais les roues doivent faires quelle taille pour pouvoir avancer correctement et supporter une charge aussi lourde?

  25. #20
    sniper741

    Re : Force de démarrage d'un chariot

    pardon je voulait dire acier sur acier.dsl

  26. #21
    verdifre

    Re : Force de démarrage d'un chariot

    bonjour,
    il te faut prendre en compte au moins 2 parametres, le diametre de la roue et sa largeur. Les calculs correspondant sont dans le début de la discution, il te suffit de t'en inspirer.
    fred
    On ne vient pas de nulle part et il serait souhaitable qu'on n'aille pas n'importe où !

  27. #22
    sniper741

    Re : Force de démarrage d'un chariot

    dac merci.et pour la puissance du moteur que dois-je faire pour calculer le moteur qu'il va me falloire pour faire rouler un chariot de maximum 10tonnes?

  28. #23
    le chamois

    Re : Force de démarrage d'un chariot

    Salut,
    Rien ne sera fixe si tu ne te fixe pas un temps minimal pour parcourir le chemin a acceleration constante par exemple comme pour le post#1.
    A partir de la, les equations donnees en debut de post vont te donner la force a appliquer F. Le couple a appliquer sur l'engrenage fournissant l'effort est C=F*rayon. La puissance maximal sera la puissance developpee, a couple constant, a la vitesse maximal du chariot tel que P=C*omegamax (rad.s-1)=F*rayon*Omegamax. Omegamax=Vmax/rayon=A*Tmax(temps du transport)/Rayon=A*racine(2*D/A)/rayon (D disatnce parcourue)

    D'ou P=F*A*racine(2*D/A)

    Enfin pour le fun on peut remarquer qu'a configuration egal (poid, masse, rayon de roue de chariot, materiaux egaux), la puissance varie en :
    Racine(A)*(Alpha*A+Beta) Alpha, Beta constante.

  29. #24
    verdifre

    Re : Force de démarrage d'un chariot

    bonsoir,
    je pense que tu as interet à bien préciser ton cahier des charges pour pouvoir réaliser tes dimentionnements.
    dans le cas d'un tel chariot, les procedures d'arret d'urgence vont surement conditionner beaucoup de parametres.
    quelle est la methode d'arret envisagée dans ce cas ?
    avec quelles contraintes en terme de distance d'arret et de deceleration (stabilité des charges sur le chariot)
    fred
    On ne vient pas de nulle part et il serait souhaitable qu'on n'aille pas n'importe où !

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  31. #25
    sniper741

    Smile Re : Force de démarrage d'un chariot

    bonjour

    je pensais metre un capteur de fin de course pour le chariot.et que le moteur soit commander avec une télécomande un peu comme les ponts roulant donc un arret d'urgence de la meme façon.je ne suis pas bien experimenté en moteur pour l'instant ce n'est que ma premiere année de bts et j'avoue que déterminé tous les paramètre est difficile sachant en plus qu je suis seul a la conception de se projet.c'est pourquoi j'ai fais appel a vous en tout cas je vous suis très reconnaissant d'y répondre, votre aide me sera d'une très grande utilité je pense."le chamois" je vais essayer tes calcules mais se n'est pas dit que je les comprennent tous, mais merci.si vous avez d'autres élément qui pourrai m'aider surtout n'hésitez pas je prends tous se qui est bon a prendre jusqu'à que j'arrive a terme de se gros projet.
    merci

  32. #26
    sitalgo

    Re : Force de démarrage d'un chariot

    Ce serait bien de fournir un schéma à partir duquel on pourra faire ses remarques.
    Tu parles d'un rail je suppose creusé dans le sol béton, on peut peut-être y fixer une bande en acier.
    Il faut estimer la charge maxi sur une roue, la charge ne sera pas forcément également répartie sur les 4.
    Mais si t'as l'gosier, Qu'une armure d'acier, Matelasse. Brassens, Le bistrot.

  33. #27
    sniper741

    Re : Force de démarrage d'un chariot

    bonjour
    je suis desoler je n'arrive pas a joindre le document sa ne marche pas.mais oui le rail est creuser mais les roues ne sont pas dans le rail elle sont au sol.il ne sert que de guide pour le chariot.les deux cotés du chariot son dans le rail et les roues sont sous le chariot.je ne sais pas si je m'exprime bien.dite moi si vous avez compris.merci

  34. #28
    djulien

    Re : Force de démarrage d'un chariot

    Citation Envoyé par mécano41 Voir le message
    La formule de Hertz pour cylindre sur plan, avec des matériaux ayant le même E, est :



    dans laquelle :

    - b est la demi-largeur du plat formé sur la roue pendant le roulement en m
    - R est le rayon de la roue en m
    - E est le module d'Young en Pa
    - L est la largeur de contact, en m. Pour L, je n'ai pris que 10 mm sur les 40 (ce qui est très majorant pour l'effort et pour la contrainte) car on ne sait pas exactement comment cela porte. (si l'on, connaît exactement la forme du rail et de la jante, il existe d'autres formules...elles doivent être dans Wikipedia je pense...) mais en général, c'est suffisant ainsi.

    Donc, pour toi, 23000/3 =7667 N par roue, on trouve une cote b de :



    Soit :

    Ensuite, on considère que le coefficient de roulement est b / R soit 0,86 / 87,5 = 0,01 et je prends 0,02 par sécurité.

    L'effort de traction pour vaincre le frottement de roulement est donc :

    F = 23000 . 0,02 = 460 N auxquels il faut ajouter les 57,5 N trouvés plus haut soit au total : 517,5 N

    Si tu veux vérifier la contrainte au contact de la roue et du rail, c'est donné par :



    soit :

    Pour la contrainte de contact, je vais jusqu'à la limite élastique, certains vont jusqu'à deux ou trois fois... Ici, je n'ai considéré que 10 mm de largeur de portée ce n'est quand même pas beaucoup (si j'avais pris 20 mm, on aurait trouvé un coeff de 0,007 et une contrainte de 400 MPa). Si tu as un acier mou, il faut augmenter le diamètre des roues encore que, si la portée est relativement faible au départ, il y a écrouissage lors des premiers fonctionnements, résultat : la portée augmente et l'écrouissage augmente la dureté alors...de plus, je n'ai compté que trois roues portant la totalité de la charge.

    Cordialement
    Salut,

    Je cherche depuis un moment la formule de Hertz pour cylindre sur plan, mais avec des matériaux ayant un E différent. Vous n'auriez pas cette formule sous le coude par hasard?

    Dans mon cas je cherche à déterminer l'effort à mettre en jeu pour déplacer un chariot d'une masse de 400 kg et je dois déterminer les roues à utiliser (matériau, diamètre et largeur de la roue).

    Merci

  35. #29
    Jaunin

    Re : Force de démarrage d'un chariot

    Bonjour, Djulien,
    Bienvenu sur le forum de Futura-Sciences.
    Voici déjà quelques liens pour vous aider.
    Cordialement.
    Jaunin__

    http://www.raymondnicolet.ch/exemple1/Exemple11.pdf
    www.steelbizfrance.com/file/dwndt.ashx?idfile=28

  36. #30
    RDZ08

    Re : Force de démarrage d'un chariot

    Bonjour à tous,

    Bonjour à Mécano41 qui m'a déjà aidé lors de mon dernier post.

    J'utilise ce post car je suis amené à réaliser exactement le même calcul et je n'ai pas jugé utile de créer une nouvelle conversation pour cela.

    Le même calcul à 3 différences près :
    - Mon chariot est équipé de 4x4 roues (soit 16 roues, mais 4 supports composés lui-même de 4 roues)
    - Le contact plan/cylindre ici est roue en polyuréthane / plaque en acier.
    - L'effort nécessaire pour tirer le chariot est réalisé à l'aide d'un timon (manutention par opérateur) accélération donc très très faible.

    La formule de Hertz est elle différente du fait que la roue est en polyuréthane? Comment faire intervenir le coefficient polyuréthane/acier?
    Données roue :
    Rayon roue = 45 mm
    Largeur d'appui = 70 mm

    Chargement chariot : 10 tonnes
    Poids chariot seul : 63.5 kg


    La question reste toutefois la-même : quel est l'effort nécessaire pour tirer le chariot?

    Merci de votre compréhension

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