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dimensionnement de vérin (calcul d'effort)



  1. #1
    kifune

    dimensionnement de vérin (calcul d'effort)

    Bonjour,
    Le croquis en pièce jointe représente un matériel agricol que l'on attelle derrière les tracteurs pour labourer. C'est un engin repliable à l'aide d'un vérin. Les 2 rallonges s'articulent au niveau des 2 pivots. Connaissant toutes les données : poids, entraxe.... Comment faire pour déterminer les efforts du vérin de façon à pouvoir le dimensionner. Merci d'avance

    -----

    Images attachées Images attachées

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  3. #2
    phryte

    Re : dimensionnement de vérin (calcul d'effort)

    Bonjour.
    Je ferais le moments des forces par rapport aux pivots.

  4. #3
    NicoEnac

    Re : dimensionnement de vérin (calcul d'effort)

    Bonjour,

    L'effort se fait (je suppose) sur les deux parties pivotantes et le vérin est là pour les maintenir en place. Connaissant cet effort, on peut, comme le dit phryte, utiliser les moments pour déterminer l'effort exercé sur le vérin et en déduire la force minimale qu'il doit exercer pour maintenir le dispositif en place.
    "Quand les gens sont de mon avis, il me semble que je dois avoir tort."O.Wilde

  5. #4
    kifune

    Re : dimensionnement de vérin (calcul d'effort)

    bonjour, merci pour votre réponse. Mais je dois préciser que j'ai besoin de calculer ces efforts non pas pour maintenir les rallonges à l'horizontale (donc pendant le travail) mais uniquement pour arriver à replier les rallonges à la verticale lors du transport sur route. Il faut donc que le vérin soit assez puissant pour lever les rallonges. Merci d'avance

  6. #5
    NicoEnac

    Re : dimensionnement de vérin (calcul d'effort)

    Je n'avais pas compris que le dessin était dans "ce sens". Connaissant le poids des parties pivotantes, tu calcules le moment créé au niveau du pivot. Pour cela, il faudrait connaitre la distance du centre de masse de la partie pivotante. A la louche, ça doit être entre 1/2 et 1/4 de la longueur. Donc moment(au niveau du pivot) = Poids x (1/2 ou 1/4 longueur)

    Pour traduire cela en terme d'effort sur le vérin (déterminer combien le poids "tire" sur ce dernier), il faut la distance entre le pivot et le point où le vérin est attaché. => Forcepartie pivotante sur vérin = moment / distance.

    Comme il y a 2 parties pivotantes, la force minimale du vérin doit être 2x la force calculée. De plus, on prend souvent de la marge.
    "Quand les gens sont de mon avis, il me semble que je dois avoir tort."O.Wilde

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    mécano41

    Re : dimensionnement de vérin (calcul d'effort)

    Bonjour,

    Ci-joint un fichier avec tout dedans. C'est pour un côté mais pour l'autre côté c'est la réaction donc cela ne change rien.

    Il faut évidemment que les leviers relevés vienne en butée mécanique en fin de mouvement. Comme c'est flottant, il est probable que le relevage se fasse d'un côté puis de l'autre. Le calcul est fait en considérant un relevage simultané (le vérin reste horizontal) de toutes façons, l'effort ne dépassera pas celui indiqué en position basse (on aurait pu le calculer uniquement pour cette position).

    Cela ne prend que le poids en compte ; il faut majorer pour les incertitudes et les frottements...

    Cordialement
    Fichiers attachés Fichiers attachés

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  10. #7
    mécano41

    Re : dimensionnement de vérin (calcul d'effort)

    Bonjour,

    Citation Envoyé par NicoEnac Voir le message
    J...Comme il y a 2 parties pivotantes, la force minimale du vérin doit être 2x la force calculée. De plus, on prend souvent de la marge.
    Non. C'est le principe action = réaction. Si tu tiens l'extrémité d'une corde et moi l'autre extrémité, pour tendre la corde, j'exerce F et toi -F sinon la corde n'est pas en équilibre. La corde, c'est le vérin. Pour qu'il tire F avec sa tige, il faut que le fond exerce - F sur quelque chose, en l'occurrence, ici c'est sur le deuxième levier. En revanche, la course du vérin sera la double de ce qu'elle serait avec un point fixe et un seul levier. Le travail fourni est double, ce qui est normal.

    Cordialement

  11. #8
    kifune

    Re : dimensionnement de vérin (calcul d'effort)

    Citation Envoyé par mécano41 Voir le message
    Bonjour,



    Non. C'est le principe action = réaction. Si tu tiens l'extrémité d'une corde et moi l'autre extrémité, pour tendre la corde, j'exerce F et toi -F sinon la corde n'est pas en équilibre. La corde, c'est le vérin. Pour qu'il tire F avec sa tige, il faut que le fond exerce - F sur quelque chose, en l'occurrence, ici c'est sur le deuxième levier. En revanche, la course du vérin sera la double de ce qu'elle serait avec un point fixe et un seul levier. Le travail fourni est double, ce qui est normal.

    Cordialement
    Bonjour, merci à tous pour votre aide, c'est vraiment sympa!!!
    Je remets en fichier joints des perspectives de notre matériel pour que vous puissiez bien vous rendre compte.

    J'ai utilisé le tableau EXCEL de Mécano41 mais en ayant pu le vérifier en réel sur nos châssis cela ne fonctionne pas.
    Par exemple, on utilise des vérins hydraulique (diam piston = 100mm ; diam tige = 40mm) avec une pression de 200 bar.

    Donc quand la tige rentre dans le corps du vérin, nous avons un effort de 131947N.
    Pour le châssis A par exemple; une seule rallonge (il y en a 2) exerce à un point d'ancrage du vérin une force de 83000N environ d'après le tableau EXCEL donc le vérin devrait pouvoir lever cette rallonge si on prend le principe action = réaction. Mais ça ne veut pas lever.
    Pour le châssis B par exemple; une seule rallonge (il y en a 2) exerce à un point d'ancrage du vérin une force de 71000N environ d'après le tableau EXCEL donc le vérin devrait pouvoir lever cette rallonge si on prend le principe action = réaction. Et là ça fonctionne mais le vérin peine vraiment.

    Effectivement parfois les 2 rallonges se lèvent simultanément mais aussi l'une après l'autre. Alors peut être que lorsqu'elles se lèvent en même temps il faut doubler les forces excercées par les rallonges. Et dans le cas ou elles se lèvent l'une après l'autre il faut considérer qu'une seule force???
    Merci d'avance

    Pièces jointes supprimée
    Dernière modification par JPL ; 02/10/2009 à 14h35.

  12. #9
    mécano41

    Re : dimensionnement de vérin (calcul d'effort)

    Lorsque tes pièces jointes seront validées (j'espère que tu as mis toutes les cotes importantes), je revérifierai. Il est possible que, selon la disposition des points, le moment au départ, si une seule rallonge se lève, soit trop faible...

    Si tu peux donner aussi le diamètre des pivots des rallonges et des articulations du vérin, on pourra voir le moment nécessaire pour vaincre les frottements...mais je ne pense pas que cela joue beaucoup

    Cordialement

  13. #10
    kifune

    Re : dimensionnement de vérin (calcul d'effort)

    Citation Envoyé par mécano41 Voir le message
    Lorsque tes pièces jointes seront validées (j'espère que tu as mis toutes les cotes importantes), je revérifierai. Il est possible que, selon la disposition des points, le moment au départ, si une seule rallonge se lève, soit trop faible...

    Si tu peux donner aussi le diamètre des pivots des rallonges et des articulations du vérin, on pourra voir le moment nécessaire pour vaincre les frottements...mais je ne pense pas que cela joue beaucoup

    Cordialement


    Ci joint 2 plans avec les côtes et les poids.
    Le plan nommé "détail sans bras" : le vérin arrive à relever les rallonges.
    Le plan nommé "détail avec bras" : le vérin n'arrive pas à relever les rallonges.
    Pourtant il n'y a que 855N de différence pour le poids et c'est le même vérin piston diam100 x tige diam40.
    Bonne réception

    Pièces jointes supprimée
    Dernière modification par JPL ; 02/10/2009 à 14h34.

  14. #11
    JPL

    Re : dimensionnement de vérin (calcul d'effort)

    Désolé mais les images doivent être fournies au format jpg (gif si moins de 256 couleurs).
    Merci.
    Rien ne sert de penser, il faut réfléchir avant - Pierre Dac

  15. #12
    kifune

    Re : dimensionnement de vérin (calcul d'effort)

    voici les plans au format JPEG
    Images attachées Images attachées

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  17. #13
    JPL

    Re : dimensionnement de vérin (calcul d'effort)

    Merci.





    .
    Rien ne sert de penser, il faut réfléchir avant - Pierre Dac

  18. #14
    mécano41

    Re : dimensionnement de vérin (calcul d'effort)

    1- Je suis en train de refaire l'appli. en considérant une rallonge restant en place pendant que l'autre se relève (mais cela ne change pas grand chose) et en prenant en compte les frottements au pivot principal (mais l'augmentation d'effort ne semble pas significative...

    2- Il me faudrait le diamètre du pivot et l'entraxe entre les pivots des deux rallonges

    3 - Si les axes sont dessinés à l'échelle, il semblent petits et la pression de contact doit être élevée car l'effort à cet endroit est de 83300 N ; je me demande si tu n'es pas en train de les gripper...il faudrait voir aussi comment ces pivots sont conçus ; il peut également y avoir des résistances ailleurs (mauvais alignement, flexion de pièces...)

    4 - On entre dans la techno. et, si tu es d'accord, demande de ma part, en message privé à JPL (qui a validé tes pièces jointes) de transférer tout le sujet sur le forum Technologie. Il y aura là-bas d'autres intervenants qui auront d'autres idées du problème pour t'aider...

    Je continue... je mettrai la nouvelle appli. lorsque tu m'auras donné les renseignements

    Cordialement

  19. #15
    kifune

    Re : dimensionnement de vérin (calcul d'effort)

    Sur chaque axe nous avons des graisseurs. Pour ce qui est du résultat, j'avais trouvé la même valeur. En ce qui concerne le pivot : l'axe diam30 passe à travers les 2 plaques et entre ces 2 plaques écartées de 100mm nous avons un carré de 50x50 lg100 percé à diam 30.5.
    merci
    Images attachées Images attachées

  20. #16
    mécano41

    Re : dimensionnement de vérin (calcul d'effort)

    Voici la nouvelle appli. Les frottements changent assez peu le problème... Ta pièce jointe n'étant pas validée, j'ai mis une cote d'entraxe des pivots au pif ; tu modifieras...

    Pour le reste, il faudrait voir le montage exact et en discuter (plutôt en techno. comme je te l'ai dit...)

    Cordialement
    Fichiers attachés Fichiers attachés

  21. #17
    hydrochristian

    Re : dimensionnement de vérin (calcul d'effort)

    Bonjour

    Le vérin est-il à simple effet ou double effet de quel type de joints est-il équipé.

    Lorsque vous soulagez le ou les bras pendant la manœuvre que se passe t-il ?

    Même en prenant un rendement 0.9 du vérin il reste tout de même environ 3550daN de marge. Attendons que mécano41finalise les calculs des frottements dans les articulations.

    Si le vérin était à double effet avec une contre pression de 40bar coté piston ce serai sympa !!!

    S’il s’agit d’un simple effet, est il à l’air libre coté piston ?
    cordialement

  22. #18
    kifune

    Re : dimensionnement de vérin (calcul d'effort)

    Citation Envoyé par hydrochristian Voir le message
    Bonjour

    Le vérin est-il à simple effet ou double effet de quel type de joints est-il équipé.

    Lorsque vous soulagez le ou les bras pendant la manœuvre que se passe t-il ?

    Même en prenant un rendement 0.9 du vérin il reste tout de même environ 3550daN de marge. Attendons que mécano41finalise les calculs des frottements dans les articulations.

    Si le vérin était à double effet avec une contre pression de 40bar coté piston ce serai sympa !!!

    S’il s’agit d’un simple effet, est il à l’air libre coté piston ?
    bonjour,
    il s'agit d'un vérin double effet mais pour ce qui est des joints il faudra que je me renseigne lundi à la rembauche. Lorsque l'on soulage les rallonges au démarage du repliage le vérin arrive à replier. On a donc surtout un problème au décollage de la rallonge et au tout début, ce qui est logique car l'effort diminue plus la rallonge se soulève. Pour ce qui est de la contre pression je ne connais pas...
    Merci

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  24. #19
    mécano41

    Re : dimensionnement de vérin (calcul d'effort)

    Bonsoir,

    Voici une version prenant en compte les frottements sur les axes O et A pour le relevage de la rallonge 1. J'ai fait résoudre par le solveur EXCEL le système de quatre équations dont une non linéaire.

    Le supplément d'effort demandé n'est pas très élévé et n'explique pas le problème que tu rencontres. Je pencherais plutôt pour la contre-pression évoquée par Hydrochristian...

    Cordialement
    Fichiers attachés Fichiers attachés

  25. #20
    kifune

    Re : dimensionnement de vérin (calcul d'effort)

    Bonjour,
    merci beaucoup pour ce nouveau calcul. Effectivement je pense que nous devons avoir un soucis ailleurs car la rallonge avec les bras aurait dû se lever.... Notre cérin peut tirer 132000N et là nous sommes à Fv=85800N???? Ou alors il faut peut être multiplier Fv par 2???
    Pour ce qui est de la contre pression, nous avons des clapets anti retour montés sur nos vérins alors ils influencent peut être aussi nos problèmes....
    Cordialement

  26. #21
    mécano41

    Re : dimensionnement de vérin (calcul d'effort)

    Bonjour,

    Citation Envoyé par kifune Voir le message
    .... Notre vérin peut tirer 132000N et là nous sommes à Fv=85800N???? Ou alors il faut peut être multiplier Fv par 2???
    ...
    Cordialement
    Non, la force n'est pas double, pour la raison que j'ai évoquée au message #7. De toutes façons, le calcul est fait avec le point B fixe donc, en fait, on élimine la rallonge 2 et l'on étudie le relevage de la rallonge 1. Ensuite, lorsque la rallonge 1 serait en butée mécanique, le vérin agirait sur la rallonge 2, le point A devenant un point fixe ; on aurait sensiblement le même effort (pas tout à fait car les positions des points ne sont pas les symétriques des précédentes). Pour tes essais, il suffit de brider ou de charger fortement la rallonge 2 pour être sûr qu'elle ne se soulève pas et tu te retrouves alors comme si le point B était soudé sur le châssis, donc avec une seule rallonge et un vérin (dont tu n'utilises que la moitié de la course). Si cela ne fonctionne pas dans ces conditions, c'est que l'effort réel n'est pas celui prévu. Si tu pouvais disposer d'un dynamomètre et le placer entre le point A et la chape de vérin tu mesurerais exactement l'effort appliqué en A sur la rallonge 1.

    Pour l'hydraulique, en plus des remarques d'Hydrochristian, je pense que Michel Dhieux et Papykiwi, entre autres, auraient des choses théoriques et pratiques à t'apporter c'est pour cela que j'avais suggéré de transférer le sujet sur le forum Technologie

    Cordialement

  27. #22
    kifune

    Re : dimensionnement de vérin (calcul d'effort)

    Citation Envoyé par mécano41 Voir le message
    Bonjour,



    Non, la force n'est pas double, pour la raison que j'ai évoquée au message #7. De toutes façons, le calcul est fait avec le point B fixe donc, en fait, on élimine la rallonge 2 et l'on étudie le relevage de la rallonge 1. Ensuite, lorsque la rallonge 1 serait en butée mécanique, le vérin agirait sur la rallonge 2, le point A devenant un point fixe ; on aurait sensiblement le même effort (pas tout à fait car les positions des points ne sont pas les symétriques des précédentes). Pour tes essais, il suffit de brider ou de charger fortement la rallonge 2 pour être sûr qu'elle ne se soulève pas et tu te retrouves alors comme si le point B était soudé sur le châssis, donc avec une seule rallonge et un vérin (dont tu n'utilises que la moitié de la course). Si cela ne fonctionne pas dans ces conditions, c'est que l'effort réel n'est pas celui prévu. Si tu pouvais disposer d'un dynamomètre et le placer entre le point A et la chape de vérin tu mesurerais exactement l'effort appliqué en A sur la rallonge 1.

    Pour l'hydraulique, en plus des remarques d'Hydrochristian, je pense que Michel Dhieux et Papykiwi, entre autres, auraient des choses théoriques et pratiques à t'apporter c'est pour cela que j'avais suggéré de transférer le sujet sur le forum Technologie

    Cordialement
    Dans quel cas doit on doubler l'effort : si on considere que les 2 rallonges se lèvent simultanément? Je vais voir pour transférer ce sujet.
    merci

  28. #23
    mécano41

    Re : dimensionnement de vérin (calcul d'effort)

    Citation Envoyé par kifune Voir le message
    Dans quel cas doit on doubler l'effort : si on considere que les 2 rallonges se lèvent simultanément? Je vais voir pour transférer ce sujet.
    merci
    Dans le cas du dessin joint, par exemple car ici le vérin effectue la même course, qu'il relève une seule ou les deux rallonges. en revanche, l'effort pour relever les deux est le double de celui nécessaire pour en relever une seule.

    Dans ta configuration, l'effort est le même pour une ou deux rallonges mais c'est la course qui est double (travail identique dans les deux cas)

    Cordialement
    Images attachées Images attachées

  29. #24
    hydrochristian

    Re : dimensionnement de vérin (calcul d'effort)

    Bonjour à tous

    Le dynamomètre est tout trouvé il suffit d’implanter un manomètre dans chaque chambre du vérin est de calculer la différance des forces entre celle de poussée et de traction avec un rendement de 0.9 selon le type de joints.
    cordialement

  30. Publicité
  31. #25
    kifune

    Re : dimensionnement de vérin (calcul d'effort)

    Citation Envoyé par mécano41 Voir le message
    Dans le cas du dessin joint, par exemple car ici le vérin effectue la même course, qu'il relève une seule ou les deux rallonges. en revanche, l'effort pour relever les deux est le double de celui nécessaire pour en relever une seule.

    Dans ta configuration, l'effort est le même pour une ou deux rallonges mais c'est la course qui est double (travail identique dans les deux cas)

    Cordialement
    Bonjour,
    Je reviens vers vous concernant mes problèmes d'effort de vérin car j'ai eu le temps de réaliser plusieurs essais mais j'ai toujours des différences entre la réalité et les résultats issus du tableau excel que vous m'aviez fournis :
    exemple :
    Fvérin dynamomètre = 46750N et Fvérin calculé = 40752N
    ou Fvérin dynamomètre = 65250N et Fvérin calculé = 61233N

    Est-ce que le fait que le vérin soit à l'arrière et non centré sur le châssis peut avoir une incidence? Doit-on peut être prendre en compte la valeur en Z du centre de gravité de la rallonge?

    Cordialement

  32. #26
    mécano41

    Re : dimensionnement de vérin (calcul d'effort)

    Bonjour,

    Citation Envoyé par kifune Voir le message
    Est-ce que le fait que le vérin soit à l'arrière et non centré sur le châssis peut avoir une incidence? Doit-on peut être prendre en compte la valeur en Z du centre de gravité de la rallonge
    - est-ce que la rallonge qui se soulève en premier est bien celle qui est opposée au corps du vérin, comme sur mon dessin dans l'appli.?

    - combien ce vérin pèse-t-il approximativement (huile et rallonge éventuelle de la tige ou du corps comprise) et où est situé son CdG pour chacune des deux positions auxquelles tu as fait la mesure?

    - oui la position en hauteur Ygo du CdG joue sur l'effort (comment as-tu relevé les positions Xgo et Ygo?)

    - a tout hasard : tu as bien fait attention aux signes dans les cellules jaunes ... tu as bien lancé le calcule après chaque modif de ces cellules...

    - est-ce que ce sont toujours les mêmes valeurs que celles que j'avais mises dans l'appli.? et à quelles positions as-tu fait les deux mesures d'effort?

    Cordialement

  33. #27
    kifune

    Re : dimensionnement de vérin (calcul d'effort)

    Citation Envoyé par mécano41 Voir le message
    Bonjour,



    - est-ce que la rallonge qui se soulève en premier est bien celle qui est opposée au corps du vérin, comme sur mon dessin dans l'appli.?

    - combien ce vérin pèse-t-il approximativement (huile et rallonge éventuelle de la tige ou du corps comprise) et où est situé son CdG pour chacune des deux positions auxquelles tu as fait la mesure?

    - oui la position en hauteur Ygo du CdG joue sur l'effort (comment as-tu relevé les positions Xgo et Ygo?)

    - a tout hasard : tu as bien fait attention aux signes dans les cellules jaunes ... tu as bien lancé le calcule après chaque modif de ces cellules...

    - est-ce que ce sont toujours les mêmes valeurs que celles que j'avais mises dans l'appli.? et à quelles positions as-tu fait les deux mesures d'effort?

    Cordialement
    Pour répondre dans l'ordre :
    -oui, la rallonge qui se lève en premier est bien celle opposée au corps du vérin
    -le vérin pèse environ 20kg (j'ai fait les mesures sur 2 châssis différents, à l'arrachement de la rallonge donc quand le vérin est // à la partie centrale)
    -dans mon message précédent je ne parlais pas de Ygo mais de Zgo qui se retrouve environ à la moitié de la largeur de la rallonge. Je relève ces coordonnées sur mon logiciel de dessin Solidworks
    -les signes ainsi que l'application ont bien été respectés
    -les valeurs ont peut être été modifiées car ceux sont 2 châssis différents.
    Je vous joints les 2 fichiers

    Cordialement
    Fichiers attachés Fichiers attachés

  34. #28
    mécano41

    Re : dimensionnement de vérin (calcul d'effort)

    Citation Envoyé par kifune Voir le message
    - le vérin pèse environ 20 kg ...
    Cela ne doit donc pas jouer beaucoup.

    - dans mon message précédent je ne parlais pas de Ygo mais de Zgo qui se retrouve environ à la moitié de la largeur de la rallonge...
    Alors cela ne joue pas du tout.

    A priori, je ne vois pas d'où provient la différence... il faudrait que quelqu'un vérifie mon calcul...mais ce serait plutôt sur le forum "Physique"...

    Cordialement

  35. #29
    mécano41

    Re : dimensionnement de vérin (calcul d'effort)

    Bonjour,

    Dans tes fichiers, tu ne donnes qu'une mesure d'effort au dynamomètre (probablement au départ). Comme l'effort de frottement en statique est plus élevé qu'en dynamique, l'effort est plus important, cependant je ne suis pas sûr que cela soit suffisant pour faire la différence. De plus, on ne sait pas si le coeff. de frottement de 0,15 est bon.

    Pourrais-tu faire des mesures en différents points du mouvement de la rallonge. Tu l'arrêtes à une position quelconque en lisant la valeur de l'effort juste au moment de l'arrêt, puis tu relèves sa position angulaire. Par curiosité, il serait intéressant de relever l'effort au redémarrage depuis cette position.

    Question subsisidiaire : où le dynamomètre est-il placé?

    Cordialement

  36. #30
    kifune

    Re : dimensionnement de vérin (calcul d'effort)

    Bonjour,
    En effet la valeur du dynamomètre est celle au décollage de la rallonge. Concernant les efforts de frottement j'ai effectivement essayé de modifier ces coeff mais du coup ils ne sont pas les mêmes pour les 2 fichiers si je veux retrouver les valeurs du dynamometre.
    Pour ce qui est de faire des tests supplémentaires, cela m'est impossible pour l'instant car ces 2 châssis viennent de partir.
    Je vais tacher de le refaire sur d'autres.
    J'ai accroché le dynamometre entre le tenon du vérin côté tige et la chape de repliage au point A.
    Merci

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