Véhicule à moteur Pneumatique

[invite5d9f3cae]

Bonjour à tous,

J'aimerais que vous m'aidiez à résoudre ce problème:

On dispose d’un véhicule ayant les caractéristiques suivantes :
Masse à vide = 500Kg
Masse pleine chage = 1000Kg
Roues de diamètre 57cm
Accélération de 2.77m/s² ( 0 à100km/h en 10s)
Le véhicule roule enfin à 100Km/h
Ce véhicule dispose de 4 moteurs pneumatiques (1 pour chaque roue)

J’aimerais calculer le couple max qu’il faut pour chaque moteur pour atteindre cette vitesse !!

Voici le calcul que j’ai fait, mais il me semble qu’il n’est pas logique :s

En appliquant le PFD, on obtient
F = M*a + f avec : F : force de traction nécessaire pour avancer la voiture
M : Masse du véhicule
a : accélération
f : Résistance à l’avancement + résistance au roulement

Dans ce qui va suivre, j’ai fait le calcul pour la voiture en pleine charge !

Calcul de f
Résistance au roulement : Fr = K*P avec : K : coefficient de frottement
( 12/1000)
P : poids du véhicule
D’où Fr = 117.72N

Résistance à l’avancement : Fa = 1/2*ρ*S*Cx*V²

ρ : Densité de l’air = 1.2Kg/m3
S : Surface petite voiture = 1.8m²
Cx : coefficient aérodynamique = 0.34
V : vitesse véhicule (100Km/h = 27.7m/s)

Fa=281.74N

D’où :
f=400N

Alors F= 1000*2.77+400 , Donc F= 3170N

P = F.V = 3170*27.7 = 87809w (P étant la puissance)

Or P = C* w (w est la vitesse de rotation du moteur)


Calcul de w :
On a une vitesse de 100km/h, et diamètre de roue = 57cm

On trouve w=930.7tr/min soit 97.46 rd/s
Donc :
C= P/ w = 900.74 N.m

Soit 225N.m par roue

Alors ce résultat ne me semble pas logique, alors si vous trouvez une erreur quelque part, merci de m’aider à trouver : le problème ne finit pas là, mais pour l’instant je suis bloqué là !!
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[invite897678a3]

Bonjour,

Soit 225 N.m par roue

Rayon roue = 0,285 m

Force exercée à la périphérie de chacune des quatre roues
Fr = 225 / 0,285 = 790 N

Je ne vois là rien de surprenant et je ne comprends pas ton souci.


Attendons d'autres avis.

[invite5d9f3cae]

Bonjour,



Rayon roue = 0,285 m

Force exercée à la périphérie de chacune des quatre roues
Fr = 225 / 0,285 = 790 N

Je ne vois là rien de surprenant et je ne comprends pas ton souci.


Attendons d'autres avis.

Merci pour ton explication,
mais si on regarde le couple dans un véhicule normal, on constate qu'il est de l'ordre de 200 N.m pour tout l'ensemble (4 roues inclus), et c'est pour cela que j'étais étonné par le résultat que j'ai trouvé (900N.m).
Grâce à ce couple, il faut que je choisis le moteur pneumatique correspondant!
Merci

[invite5d9f3cae]

Personne n'a une idée ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite897678a3]

Bonjour,

Je souhaite tout d'abord vous féliciter pour la clarté et la présentation de votre message:
on a envie de le lire, et je suis un peu surpris de ne pas voir de messages d'autres intervenants.

Je n'ai pas vérifié vos calculs, car je pensais qqu'ils avaient été effectués avec rigueur.
Une puissance de 88 kW ne paraît pas aberrante.

Cependant, votre pneumatique de rayon 0,57 m développe une circonférence de 6.28* 057 = 3.6 m

A la vitesse de 27,7 m/s, la roue effectue 27,7 / 3,6 = 7,7 t/s environ

De ce fait = 6.28 * 7.7 = 48 rd/s

[invite897678a3]

Suite

Et C = P / = 87 809 / 48 = 1 830 N.m environ,
soit plus de 450 N.m par roue.

[invite897678a3]

Bonjour,

SUITE 2 - En attendant l'épilogue.

mais si on regarde le couple dans un véhicule normal, on constate qu'il est de l'ordre de 200 N.m pour tout l'ensemble (4 roues inclus),

200 N.m, ce n'est pas le couple à la roue d'un véhicule!
c'est presque le couple à 2 000 t/mn , en bout de vilebrequin,
d'un moteur diesel d'une cylindrée de 2 litres.

Et il existe généralement entre le moteur et les roues une réduction importante
(boîte de vitesse + pont).
Mais dans ton exemple, la valeur du couple que tu as calculé est pour un accouplement direct à la roue.

Si tu t'amuses à calculer
x = x
alors cela doit apparaître plus simple

Exemple diesel 2 litres, couple moteur 200 N.m à 2 000 t/m (soit 33,3 t/s * 2 Pi = 209 rd/s)
x = 200 * 209 = 41 800 (sans dimension)

A 100 km/h,pour un pneumatique dont la circonférence sous charge serait de 1,9 m,
donc = 6,28 *( 27,7 / 1,9) = 91,5 rd/s

nous aurions le couple suivant:
Couple(de l'essieu moteur) = 41 800 / 91,5 = 460 N.m environ, appliqué sur 2 roues.

Maintenant, c'est moi qui ai des doutes

[invite897678a3]

Bonjour,

Désolé, je me suis lamentablement "planté" à partir du message #5

Il faut lire au #5:
votre pneumatique de rayon 0,57 m développe une circonférence de 3.14* 0,57 = 1,79 m

A la vitesse de 27,7 m/s, la roue effectue 27,7 / 1,79 = 15,5 t/s environ

De ce fait = 6.28 *15,5 = 97,3 rd/s

Est votre résultat initial

Soit 225 N.m par roue

est correct.

J'arrête ici, car j'ai assez écrit de bêtises.

[invite5d9f3cae]

Je vous remercie beaucoup pour votre effort, et pour l'instant je veux garder cette réponse, malgré que je ne trouve pas un moteur pneumatique qui a cette capacité (G trouvé 1 qui fait 130Kg alors pour 4 moteur Enorme). J'espère que ce que j'ai fait soit juste

[invite5d9f3cae]

Arrivons maintenant à la choix du moteur:

J'ai décidé de mettre un réducteur (logiquement il faut), comme ça la relation:

C(moteur) x w(moteur) = C(roue) x w(roue)
peut être applicable.

Donc, si on choisit un couple moteur réduit (disons une vingtaine), on aura w(moteur) élevé!

On a toujours: C(roue) = 225N.m et w(roue)=97.46rd/s

Alors à partir de ces calcul, on trouve un rapport de réduction (pas problème), et une vitesse de rotation du moteur!

Maintenant le problème c'est de trouver un moteur avec tous ces caractéristiques.(puissance, couple, vitesse rotation ...)

Si vous avez une idée, merci de me le dire, puisque je n'arrive pas à trouver un

[invite0324077b]

il ne faut pas choisir le moteur pour son couple puisqu'il y aura entre les roue et le moteur une transmission avec un rapport qui sera determiné plus tard

il est plus facile de calculer la puissance sur les roue et de dire que la puissance du moteur doit etre la meme : les engrenages ne sont pas la pour perdre de la puissance

[invite897678a3]

Bonjour à tous,

88 kW divisé par quatre roues, cela fait 22 kW par moteur!

Le problème est que le cahier des charges ne prévoit pas de masse remorquable.
Pourtant, en toute logique, un compresseur de 18 bars, 550 litres/seconde
serait sans doute utile.

[invite0324077b]

Maintenant le problème c'est de trouver un moteur avec tous ces caractéristiques.(puissance, couple, vitesse rotation ...)

Si vous avez une idée, merci de me le dire, puisque je n'arrive pas à trouver un

les seul moteurs a air comprimé que je connais sont des moteurs a palette pour outil a air comprimé a 8 bar : rendement catastrophique : bon a rien pour un vehicule

pour une bonne efficacité il faut un reservoir a 200bar : les reservoir et compresseur sont facile a trouver : plongé sous marine

pour un bon rendement le moteur doit utiliser les 200bar entier

pour avoir un bon moteur il faudra le construire !

il faut un moteur a plusieurs detentes successive avec des pistons de dimensions progressives : avec rechauffage par l'air ambient a chaques detentes : miracle le rendement peut etre superieur a 100% : on recupere une partie de la chaleur que le compresseur a perdu !

le moteur doit aussi s'adapter a la pression variable dans la bouteille : au fur a mesure de la baisse de pression les petits pistons haute pression ne servent plus a rien et il n'y a que les gros pistons basse pression qui servent

[invite5d9f3cae]

Bonjour à tous,

Déjà une information supplémentaires pour le problème, c'est qu'on dispose d'un réservoir de 200bar, qui va alimenter les 4 moteurs. bien sure entre ce réservoir et les moteurs, il y aura des détendeurs pour régler la pression d'entrée aux moteurs.

[invite5d9f3cae]

Bonjour à tous,

il y a longtemps que personne n'est intervenu.

Bon bref.
J'ai un lien qui me parait intéressant pour consulter, et j'espère avoir des avis à propos.

Le lien:
http://pesn.com/2006/05/11/9500269_E...sed-Air_Motor/
Cordialement

[invite0324077b]

oublie le detendeur : ca gaspille toute l'energie : le moteur doit obligatoirement utiliser toute la pression

les description de vehicule ou il y a un detendeur sont forcement des utopie qui ne marchent pas

il y a eu des tramway et des tracteurs de mines a air comprimé qui ont marché avec succes il y a un siecle et demi , avec des piston et des bielles comme des locomotive a vapeur : un moteur a air a un bon couple de demarage et peut tourner dans les 2 sens : pas besoin de boite de vitesse

[invite0324077b]

il faut que je corrige mon erreur

il faut un moteur a plusieurs detentes successive avec des pistons de dimensions progressives : avec rechauffage par l'air ambient a chaques detentes : miracle le rendement peut etre superieur a 100% : on recupere une partie de la chaleur que le compresseur a perdu !

quand on disait que le compresseur perd une certaine partie de l'energie en chaleur , puisque le moteur fait du froid il etait logique qu'il recupere de l'energie

c'etait faux : le compresseur emet de la chaleur mais ne perd pas forcement une grosse energie

de meme le moteur fait du froid donc absorbe de la chaleur mais n'en fais pas d'energie mecanique :

ca ne change rien a la conclusion : le rendement total peut etre bon parce que compresseur et moteur peuvent appocher chacun du 100% : et non pas parce que le rendement limité du compresseur est compensé par un rendement superieur du moteur

grosse discussion la
http://forums.futura-sciences.com/thread440-2.html