Compression resorts

[invite17f79b91]

Bonjour à tous.
Etudiant en LP CFAO et étant en stage, je me trouve sur un problème plutôt particulier :

Sur une modélisation 3D que j'ai réalisé (Catia V5), je me retrouve à devoir comprimer un ressort d'une force de 700N en position de travail (360 mm libre et travail entre 130mm et 140mm).
Pour les comprimer, j'utilise une vis sans fin M24 et un volant r50 (donc serrage manuel).

Ma question est simple : Quel couple (ou force), dois-je appliquer sur le volant pour compesser mon ressort?

J'ai fouillé un peu partout mais étant vraiment mauvais en mécanique, je n'ai pas réussi à trouver un compromis entre toutes les formules que j'ai vu.

P.S : Celui qui m'aide ou qui me trouve la solution gagne un sandwich, à la fraise.
-----

[Eurole]

Bonjour à tous.
Etudiant en LP CFAO et étant en stage, je me trouve sur un problème plutôt particulier :

Sur une modélisation 3D que j'ai réalisé (Catia V5), je me retrouve à devoir comprimer un ressort d'une force de 700N en position de travail (360 mm libre et travail entre 130mm et 140mm).
Pour les comprimer, j'utilise une vis sans fin M24 et un volant r50 (donc serrage manuel).

Ma question est simple : Quel couple (ou force), dois-je appliquer sur le volant pour compesser mon ressort?

J'ai fouillé un peu partout mais étant vraiment mauvais en mécanique, je n'ai pas réussi à trouver un compromis entre toutes les formules que j'ai vu.

P.S : Celui qui m'aide ou qui me trouve la solution gagne un sandwich, à la fraise.

Bonsoir et bienvenue.
Peut-on négliger les frottements ?

r50 = 50 mm ?
M24 ?

.

[invite21348749873]

Bonjour à tous.
Etudiant en LP CFAO et étant en stage, je me trouve sur un problème plutôt particulier :

Sur une modélisation 3D que j'ai réalisé (Catia V5), je me retrouve à devoir comprimer un ressort d'une force de 700N en position de travail (360 mm libre et travail entre 130mm et 140mm).
Pour les comprimer, j'utilise une vis sans fin M24 et un volant r50 (donc serrage manuel).

Ma question est simple : Quel couple (ou force), dois-je appliquer sur le volant pour compesser mon ressort?

J'ai fouillé un peu partout mais étant vraiment mauvais en mécanique, je n'ai pas réussi à trouver un compromis entre toutes les formules que j'ai vu.

P.S : Celui qui m'aide ou qui me trouve la solution gagne un sandwich, à la fraise.

Bonsoir
Lorsque le ressort est libre sa longueur est x0
Quand il est comprimé à la la longueur x, si on veut le comprimer de dx, il faut fournir une énergie kx .dx , k constante du ressort.
Si le rendement de la vis est de 1, il faut que le couple fournisse CdA ( dA angle de rotation; pour une vis on peut poser dA=-h dx h pas de la vis
kx dx= CdA= C h dx
D'ou C= kx/h

[Jaunin]

Bonjour, Cousteau,
Encore bienvenu sur le forum de Futura-Sciences.
Je n'ai pas très bien compris le rapport avec la CFAO 3D Catia V5 et la question de RDM.
Vous voulez simuler la compression sur Catia où vous voulez faire un calcul à la main.
Cordialement.
Jaunin__

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite17f79b91]

Merci pour vous réponses.

-Eurole :

Quand je parle de r50 cela correspond à la distance où se situe la poignée de mon volant et de l'axe de ma vis et je l'exprime en mm.
Pour ce qui est du M24, c'est une vis de Ø 24 mm disposant de pas de 3 mm (3mm/tr) (norme ISO)
L'ensemble est monté sur roulements connique et les frotements sont négligeables.

-Arcole :

Aprés plusieurs relecture de ton post (au moins 5 fois), j'ai compris que le calcul integre le k constante du ressort. Le probleme, c'est que sur les plans fornis par l'industrièe, je ne l'ai pas... J'ai juste un diagrame reprenant ses carracteristiques :

Longueur libre : 364.3 mm
Longueur comprimée 1 : 168.7 mm Force : 29.8 daN
Longueur comprimée 2 : 139.6 mm Force : 34.2 daN
Longeur sprires jointive : 127.6 mm Force : 36 daN

Ø ext 25 mm
Ø fil 2.9 mm
Pas 8.5 mm
Nbr spires 44 dont 42 utiles

Matière Acier suivant DIN 17233-1 CLASSE C
RAW MATERIAL R=1840/2040 N/mm²

(Liste complette des données fournies).

Alors je ne sais pas trop comment m'en sortir avec cela =)

-Jaunin :

Suivant la modélisation que j'ai fais, je cherche à faire le calcul à la main pour voir si tel ou tel volant sera plus approprié. (Juste pour savoir si l'ouvrier pourra tourner on non ce volant. Et donc pour déterminer si la force humaine est suffisante ou si j'ai besoin de verin pour actionner le tout)

Je vous remercie a tous grandement et attend vos réponses avec impacience...

[invite17f79b91]

J'ai trouvé ça sur Wiki

http://fr.wikipedia.org/wiki/Ressort

(Je met le lien car il y à des photos que je ne peux pas exporter).

Avec ces différant calcul je trouve un K de 0.5865 N/mm

(D = 22.1 mm ; G = 30075.18797 N/mm²)

Avec cela, je combine le calcul de Arcole, ce qui me donne :

C = (0.59 x 220)/3
C = 43.01 (N/mm je suppose)

A cela je fais C = F x R ( pour avoir ma force sur la poignée)
F = C / R
F = 43.1/50
F = 0.86 N

(C'est le mimi, c'est le rara, c'est la mémerde... )

AIDEZ MOAAAAA!!!

[verdifre]

Bonjour,
k, ou constante de raideur du ressort va s'exprimer comme étant la difference de force / la difference de longueur
donc (34.2-29.8)/(168.7-139.6) = 4.4/29.1 = 0.15 DaN/mm

le rapport entre la force exercée sur le ressort et le couple va être donnée par
F= C * 2pi/pas

tu travailles au minimum avec 130 mm de ressort pour un ressort qui a une longueur libre de 360 avec un k de 0.15 DaN/mm
----> delta L = 230 mm ----> Fressort = k * Delta l = 0.15 * 230 Dan =34 DaN
de F= C * 2pi/pas tu peux tirer Fressort * pas/2pi = C
un pas de 3mm donne 340 * 0.003/6.28 = 0.162 Nm

au niveau de ton volant tu pose C = Fvolant*R ----> C/R = Fvolant
0.162/0.025 = 6.5 N
Pour la livraison du sandwitch au fraises je te passerai mes coordonnées
fred

[invite17f79b91]

Merci ennnnnnnomrmément Fred, je vais enfin pouvoir avancer dans mon boulot, graçe à toi (ainsi qu'aux autres, bien entendus...)

Pour le sandwich, j'attend tes coordonnées par MP, tu risque d'avoir des surprises...
Merci encore à vous tous et à Futura-Sciences.
Merci, Merci

[invite17f79b91]

Excusez moi du double post mais je viens de relire le calcul de fred

Bonjour,
au niveau de ton volant tu pose C = Fvolant*R ----> C/R = Fvolant
0.162/0.025 = 6.5 N

Au nivau du volant du donnes une distance de 0.025m, c'est une erreur de ta part ou non? (mon volant fait Ø 100 mm).
En tous cas, merci du fond du coeur.

[verdifre]

oui,
j'avais compris un diam de 50 mm
fred

[polo974]

...
Pour ce qui est du M24, c'est une vis de Ø 24 mm disposant de pas de 3 mm (3mm/tr) (norme ISO)
L'ensemble est monté sur roulements connique et les frotements sont négligeables.
...

Si la vis est une M24 iso, c'est du filetage pour réaliser de l'assemblage, et un assemblage vis/écrou ne tient que grâce au frottement, donc il n'est pas négligeable!

D'ailleurs, s'il était négligeable quand tu relâche le volant, ça devrait tourner tout seul pour décompresser le ressort.

Et comme le filet est triangulaire, le frottement est encore augmenté (par rapport à un filet carré)...

[invite17f79b91]

Si la vis est une M24 iso, c'est du filetage pour réaliser de l'assemblage, et un assemblage vis/écrou ne tient que grâce au frottement, donc il n'est pas négligeable!

D'ailleurs, s'il était négligeable quand tu relâche le volant, ça devrait tourner tout seul pour décompresser le ressort.

Et comme le filet est triangulaire, le frottement est encore augmenté (par rapport à un filet carré)...

Les frottements sont, à ton avis, importants? Si oui, à quel nivau du calcul dois-je les prendres en compte?

[polo974]

en gros:
force fois coeff de frottement divisé par cos(30) te donne la force de frottement.
celle-ci sur le diamètre moyen de ta vis, tu en déduis le couple (toujours dans le sens opposé au mouvement).

[invite17f79b91]

Eh ben je suis vraiment mauvais en mécanique alors...
J'y arrive pas, je trouve encore des trucs aberrant

[Eurole]

Eh ben je suis vraiment mauvais en mécanique alors...
J'y arrive pas, je trouve encore des trucs aberrant

Rebonjour à tous.

J'en suis resté à
• un volant de 50 mm de rayon
• un pas de vis de 3 mm.
• Un ressort d’une force de 340 N en compression (700 N indiqué dans le premier message)
• Une course de compression de 230 mm

Chaque tour de volant 2 Pi doit donc développer une force de

Ce qui nécessite une force sur le volant de 4,43../0,05 = 88,70 N
Soit un « poids » d’environ 9 kg.

.

[verdifre]

bonsoir Eurole,
tu nous fait une belle salade la !!!!
fred

[invite17f79b91]

Merci encore une fois à tous de vous préocuper de mon problème...

Eurole
Pour ce qui est de la force du ressort de 340N, dans mon premier post, j'ai notté 700N simplement par ce que j'en ai 2 et que je pense pouvoir additionner les forces...
Je les ais pris en compte quand j'ai refais le calcul chez moi

J'en ai fais une copie de mon rapport de stage en format PDF dans les pièces jointes

Dites moi ce que vous en pensez!
Merci encore

[Eurole]

bonsoir Eurole,
tu nous fait une belle salade la !!!!
fred

Bonjour Fred et pardon si ma salade n'est pas en accord avec la fraise.

La question de Cousteau était
"Quelle force dois-je appliquer sur le volant pour compresser mon ressort?

Le problème est d'autant plus grave que j'ai de la peine à situer mon erreur.
J'ai raisonné en termes de bilan: le ressort compressé a une force de 340 N, qui lui a été donnée par le volant en 76,66.. tours.
J'ai fait abstraction du temps.

Je reviendrai quand la pièce jointe de Cousteau sera validée.

[Eurole]

…une copie de mon rapport de stage en format PDF dans les pièces jointes
Dites moi ce que vous en pensez!
…

Bonjour Cousteau.
J’ai consulté ton travail et voici ce que j’en pense personnellement.

• Les dessins sont beaux et mériteraient d’être développés (le nombre de pages du rapport est-il limité ?)
Par exemple la différence du ressort avant assemblage et après assemblage n’est pas mise en évidence, alors que c’est le but de ton travail.

• En page 4 deux fautes d’orthographe
diffrence , ligne 2
font, ligne 5 (le travail des ressorts se fait)
L’orthographe fait partie de la bonne ou mauvaise impression donnée

• J’ai un autre problème plus grave qui ne doit pas t’effrayer.
En simulant le travail de la machine, je n’arrive pas à reconstituer les 777,7 N du ressort compressé.

Voudrais-tu faire ce travail dans l’autre sens, il est toujours bon de vérifier et ce serait également bien noté de l’inclure dans ton rapport.

.

[Eurole]

…
• un volant de 50 mm de rayon
• un pas de vis de 3 mm.
• Un ressort d’une force de 777,7 N en compression
• Une course de compression de 230 mm
…

Bonjour.
Je reviens sur quelque chose qui me choque et mon erreur qui, je pense, a consisté à confondre rayon et circonférence.

Supposons le problème résolu.
Le but de la machine de Cousteau est de tendre un ressort cylindrique de 0 à une force F_ressort de 777,7 N, en lui « insufflant » une énergie correspondante de 777,7 Joules. C’est une comptabilité en partie double.

Je vais utiliser un raisonnement global pour des raisons qui seront vues après.
Ce travail est assuré par le déplacement en mètres D_volant d’un volant d’une force F_volant de sorte que que
F_ressort = F_volant x D_volant
ou
F_volant = F_ressort / D_volant

Nous connaissons F_ressort et D_volant .
F_ressort = 777,7 N
D_volant = Circonférence_volant x Nombre de tours_volant soit
D_volant = 2 Pi R x 230/3 = 6,28 x 0,05 x 76,67 = 24,07 m

D’où
F_volant = 777,7 / 24,07 = 32,31 N

*

En réalité cette force de 32,31 N n’est pas uniforme, c’est une moyenne.
Le premier tour de volant va déplacer le ressort de 3/360 de sa longueur totale.
Le dernier tour de volant va déplacer le ressort de 3/130 de sa longueur totale.
La force à exercer par l’utilisateur va en réalité varier de l’ordre de 1 à 3.

De là à un volant à géométrie variable, je n’irai pas, mais au minimum j’agrandirais le rayon (ou diminuerais le pas).

???

.

[invite17f79b91]

Bonjour Eurole.
Je te remercie déja de t'occuper de mon problème un dimanche soir.

Comme tu me l'a conseillé, j'ai refais mes calculs à l'envers et j'ai trouvé l'endroit où j'ai cafouillé : (34.2-29.8)*2 n'est pas égal à 4.2 mais à 8.8, ce qui, à la fin, donne une force de 6.6418 (sans les frottements)

Je vois que tu n'a rien dis sur l'adaptation libre du calcul de Kellerman et Klein.
http://fr.wikipedia.org/wiki/Calcul_de_vis_d'assemblage

Sur le calcul original, ils prennent en comptent les frottements de la tête de la vis sur la pièce (additionné dans le dénominateur). Je les ai simplements supprimé puisque sur ma vis, je n'ai pas de tête.
Par contre, mon problème se porte sur le nu (coeff de frottement), si celui-ci est de 0.2, le montage ce fait à sec (non lubrifié/graissé), à l'inversse du coeff de 0.1 qui lui est lubrifié.
Le truc c'est que le calcul me trouve plus de force à exercer quand le montage est lubrifié qu'a sec... (il y à encore une nouille dans le pâté).

Sinon, j'ai bien compris ton raisonnement dans ton dernier post et je le prend en considération mais je ne sais plus à qui me fier entre toi et Verdifre.
Je veux pas vous mettre en concurence, loin de là, mais, vu mon niveau en calculs mécanique et vu que vos deux raisonnements tiennent la route, je ne sais plus =)

En attendant de vous lire...
Merci encore

P.S.: Je vais préparer 2 sandwich

[Eurole]

Bonjour Eurole.
Je te remercie déja de t'occuper de mon problème un dimanche soir.

Comme tu me l'a conseillé, j'ai refais mes calculs à l'envers et j'ai trouvé l'endroit où j'ai cafouillé : (34.2-29.8)*2 n'est pas égal à 4.2 mais à 8.8, ce qui, à la fin, donne une force de 6.6418 (sans les frottements)

Je vois que tu n'a rien dis sur l'adaptation libre du calcul de Kellerman et Klein.
http://fr.wikipedia.org/wiki/Calcul_de_vis_d'assemblage

Sur le calcul original, ils prennent en comptent les frottements de la tête de la vis sur la pièce (additionné dans le dénominateur). Je les ai simplements supprimé puisque sur ma vis, je n'ai pas de tête.
Par contre, mon problème se porte sur le nu (coeff de frottement), si celui-ci est de 0.2, le montage ce fait à sec (non lubrifié/graissé), à l'inversse du coeff de 0.1 qui lui est lubrifié.
Le truc c'est que le calcul me trouve plus de force à exercer quand le montage est lubrifié qu'a sec... (il y à encore une nouille dans le pâté).

Sinon, j'ai bien compris ton raisonnement dans ton dernier post et je le prend en considération mais je ne sais plus à qui me fier entre toi et Verdifre.
Je veux pas vous mettre en concurence, loin de là, mais, vu mon niveau en calculs mécanique et vu que vos deux raisonnements tiennent la route, je ne sais plus =)

En attendant de vous lire...
Merci encore

P.S.: Je vais préparer 2 sandwich

Bonjour Cousteau, merci de ta réponse pour le forum et pour moi.

Il n’y a pas de concurrence entre Verdifre et moi, vu la différence de niveau – inutile d’en préciser le sens.
J’attache plus d’importance aux raisonnements qu’aux « formes » - je n’ai pas dit « formule » : une formule est une forme bien comprise .

Je n’ai pas accordé d’attention aux formules de frottement.
Dans ton montage la "tête" est à la "queue".
Là encore mieux vaut l’avis de Verdifre.

Oublions les sandwichs , pour ne pas ternir le plaisir de dialoguer.

[Eurole]

Re.
Pourrais-tu m'expliquer le rapport entre la force du ressort et le couple ?

.

[invite17f79b91]

Bonjour,
La force des ressorts produit un effort axial sur la vis. Celle-ci, suivant son pas (3 mm) donnerai, si je néglige les frottements, un moment radial qui métrait en rotation le volant.
Entre couple et monment, je m'y pers un peu.
J'ai bon?

[Eurole]

Bonjour,
La force des ressorts produit un effort axial sur la vis. Celle-ci, suivant son pas (3 mm) donnerai, si je néglige les frottements, un moment radial qui métrait en rotation le volant.
Entre couple et moment, je m'y pers un peu.
J'ai bon?

Bonjour.
Je reprends ton travail à la page 4.
La réponse à ma question y figure.

Le rapport entre la force exercée sur le ressort et le couple sera donné par ...L’ouvrier qui actionnera le volant devra donc fournir une force de 7.4265 N.

C’est la démarche de cette formule dont j’aurais aimé l’explication.
A défaut tu vas utiliser cette formule :

F_ressort = C * 2 * (L / pas)

Vas jusqu’au bout
essaye de comprendre
et dis-moi si tu as bon.

[verdifre]

Bonjour,
plusieurs remarques
concernant les frottements dans la vis
1) les frottements à ce niveau sont indispensables, sinon dés qu'on lache le volant, celui ci va se mettre à tourner en sens inverse, je ne pense pas que ce soit le but cherché
2) pour estimer ces frottements, il faut commencer par calculer l'angle du filet
le plus simple à ce moment la c'est de dérouler le filet et de le considerer comme un coin ou un plan incliné
l'angle du filet se calcule de la facon suivante
sur un tour, la difference de hauteur est le pas et la circonférence de la vis est 2pi R ou pi D
(on pourrait prendre un diametre moyen, mais vu la precision sur les coeff de frottement c'est une complication pas indispensable)
l'angle alpha du filet est donc arctangente (Pas/(pi x D) ou , car la valeur sera utile, tangente alpha = Pas/(pi xD) ~~0.04 avec pas = 3 et D = 24
le coeff de frottement acier /acier est au mieux de 0.15 pour des contacts lubrifiés
on aura donc, globalement, au mieux un coeff de frottement de 0.19 lors du vissage et de 0.11 lors du devissage

Le couple du au frottement sera donc rayon de vis * 0.19 Force

le 0.19 est une valeur trés theorique, il vaut mieux prendre une valeur entre 0.2 et 0.3

le choix de cette vis pose cependant probleme, pour tendre les ressorts l'ouvrier va devoir faire un grand nombre de tours de vis. Je te conseillerai de voir si tu ne peux pas adapter un carré de manoeuvre pour faire cette opération à l'aide d'une visseuse.
l'emploi d'une vis à filet carré ou trapézoïdale serait nettement conseillée, meilleur rendement, meilleure durée de vie.
Tu peux aussi envisager la tension à l'aide d'un levier
fred

[invite17f79b91]

Je ne sais plus, je n'y arrive pas, je trouve tout le temps des données différantes...
Je laisse tomber et je vais supprimer ce que j'ai fais dans mon rapport puisque c'est faux.
Dommage.

En tout ces, merci à vous d'avoir pris le temps de me répondre et de m'avoir donner l'envie d'aller jusque là (même si je fini avec autant que quand j'ai commencé)
Merci

[verdifre]

bonjour,
faut surtout pas lacher le morceau, c'est quand c'est difficile comme cela que tu apprends quelque chose
fred

[Eurole]

Je ne sais plus, je n'y arrive pas, je trouve tout le temps des données différantes...
Je laisse tomber et je vais supprimer ce que j'ai fais dans mon rapport puisque c'est faux.
Dommage.

En tout ces, merci à vous d'avoir pris le temps de me répondre et de m'avoir donner l'envie d'aller jusque là (même si je fini avec autant que quand j'ai commencé)
Merci

Bonjour.
Le but est proche.
Ce que tu as fait dans ton rapport est à conserver:
il suffit d'ajouter L au-dessus de pas et de reprendre la calculette.
Ensuite ajouter ce que j'ai écrit comme Vérification.

Puis les frottements.

Et c'est fini.

.