Cylindre en rotation

[invitea9321e0e]

Bonjour,

J'ai un petit problème de mécanique qui parait simple au premier abord mais ça fait quand même 2 semaines que je bloque dessus

Alors voila, j'ai un cylindre posé sur 4 roues, 2 roues sont motorisées. Cependant, étant difficile de faire reposer le cylindre sur les 4 roues, il ne repose en réalité que sur 3 roues. Le problème est que lorsqu'il ne repose que sur 1 roue motorisée, il stope sa rotation.

Voir le schéma joint.

Ma question est simple, comment je peux déterminer le couple nécessaire pour qu'une roue entraine la rotation du cylindre ?

Données :
Vitesse de rotation : 30 cm/min
: 0.005 m/s
: 0.001 rad/s
Diamètre du cylindre : 9 m
masse du cylindre : 30 tonnes
matières : acier pour les roues et le cylindre
coeffiscient de frottement : 0.18

Merci de votre attention, prévenez moi s'il manque des données, je peux aller les mesurer.
-----

[LPFR]

Bonjour.
Si j'ai bien compris, avec une seule roue motrice, celle-ci patine et n'entraine pas le cylindre.

J'imagine que si le cylindre tourne c'est pour mélanger ce qu'il a dedans. Dans ce cas il y a un couple supplémentaire du fait que la charge se déplace avant de glisser sur elle même.

Et tout cas il faut que la "normale" sur la roue motrice soit plus grande que sur l'autre. S'il n'y a rien dans le cylindre, on pourrait symétriser le support en rapprochant la roue motrice du centre et en éloignant l'autre.
Si le cylindre a une charge, alors il faut que la roue motrice se situe du côté ou la charge se déplace. Par exemple, dans la disposition du dessin si le cylindre tourne à droite.

On peut aussi changer le diamètre des roues en mettant un plus petit diamètre à la roue motrice qu'à la suiveuse.
Au revoir.

[Eurole]

...Si le cylindre a une charge, alors il faut que la roue motrice se situe du côté ou la charge se déplace. Par exemple, dans la disposition du dessin si le cylindre tourne à droite.
...

Bonjour à tous.
Je pense qu'au contraire la roue motrice serait plus efficace en poussant
Une voiture traction avant, en terrain glissant, fait plus fort en marche arrière qu'en marche avant.

[LPFR]

Bonjour à tous.
Je pense qu'au contraire la roue motrice serait plus efficace en poussant
Une voiture traction avant, en terrain glissant, fait plus fort en marche arrière qu'en marche avant.

Bonjour Eurole.
Non, ça n'a rien à voir avec une voiture.
Ici, l'idée est qu'avec la rotation la charge du cylindre se place au dessus de la roue motrice et qu'elle augmente le "poids" de sorte qu'elle patine moins que la roue suiveuse.

Dans une voiture on joue sur le déséquilibre avant arrière pendant les accélérations ou les freinages. Il est mieux de freiner avec les roues avant et pousser avec les roues arrière.
Au revoir.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Eurole]

... Le problème est que lorsqu'il ne repose que sur 1 roue motorisée, il stope sa rotation.
Voir le schéma joint.
Ma question est simple, comment je peux déterminer le couple nécessaire pour qu'une roue entraine la rotation du cylindre ?
Données :
Vitesse de rotation : 30 cm/min: 0.005 m/s : 0.001 rad/s
Diamètre du cylindre : 9 m
masse du cylindre : 30 tonnes
matières : acier pour les roues et le cylindre
coeffiscient de frottement : 0.18
Merci de votre attention, prévenez moi s'il manque des données, je peux aller les mesurer.

Bonjour Perreet.
Je pense que des données complémentaires préciseraient en effet la question.
Quel est le moment d'inertie du cylindre ?
Quelle est la puissance d'une roue motorisée ? de deux ?
L'arrêt de la rotation est un blocage ou un glissement ?

[invitea9321e0e]

Bonjour,

D'abord, merci à tous de votre attention.

Le cylindre est vide, il faut juste le faire tourner pour souder quelque chose dessus.

Je ne connais pas le moment d'inertie du cylindre, mais peut-on le calculer avec les informations données.

Le but ici, est de calculer la puissence nécessaire pour le faire tourner et ensuite comparer avec la puissance maximale du moteur pour vérifier s'il n'y a pas eu d'erreurs lors de l'installation du système.

Le poids de la matière pour souder est dérisoire par rapport à celle du cylindre, c'est pourquoi je ne le prend pas en compte.

L'arrêt peut se faire de 2 façons, soit un patinage au niveau de la roue, soit un ralentissement, puis un blocage.

Merci

[LPFR]

Bonjour.
Le moment d'inertie du cylindre est d'environ 6 10⁵ kg.m².
Mais compte tenue de la faible vitesse, l'énergie de rotation "à pleine vitesse", n'est que de 0,6 J.
Autrement dit, on s'en fout du moment d'inertie. Ce sont les frottements qu'il faut vaincre.

Ce à quoi je n'ai toujours pas de réponse est ce qui se passe quand le cylindre ne tourne pas alors que la roue d'entrainement tourne. Est-ce que celle-ci patine? Ou est ce qu'elle se bloque? Est-ce qu'il y a un différentiel et que l'autre roue d'entrainement tourne à vide?
Le cylindre, est-il posé sur les roues verticalement ou horizontalement?
Au revoir.

[LPFR]

l'énergie de rotation "à pleine vitesse", n'est que de 0,6 J. 0,3 J.

Re.
Correction qui ne change rien. J'avais sauté la division par 2.
A+

[invitea9321e0e]

Bonjour,

Pour les roues, cela dépend des fois.

Dans un cas, le cylindre et la roue s'arrêtent, dans l'autre cas, la roue tourne, mais pas le cylindre, on observe un frottement.
Dans les deux cas, l'autre roue tourne à vide.

En ce qui concerne la position, c'est vertical, Sur le dessin, il faut voir le sol en dessous des deux roues (les roues ne touchent pas le sol).

Merci

[LPFR]

Re.
Je serais tenté de croire que votre cylindre "n'est pas assez rond" et qu'il ne s'appuie effectivement que sur 3 des roues. Ce qui est logique pour un support hyperstatique. Mais que le "choix' de la roue sans charge change à mesure que le cylindre tourne.
Soit il faut ajouter de la "souplesse" sur le support des roues pour compenser les écarts de rondeur du cylindre, ou il faut effectivement rendre deux des roues solidaires (entrainées par un même axe), ou mues chacune par un moteur.
On peut aussi n'utiliser que 3 roues. 2 d'un côté et une de l'autre. Mais avec 30 tonnes ça me ferait peur.
A+

[invitea9321e0e]

Re,
Le cylindre est en effet pas assez rond!

Le problème c'est que je ne peut pas ajouter de système de suspension pour faire reposer sur les 4 roues et je dois éviter de changer complètement le système.

De plus, les roues suiveuses on le roulement à l'extérieur et les roues motrices ont un roulement intérieur. C'est-à-dire que dans un cas la roue tourne autour de l'axe et dans l'autre, l'axe tourne avec la roue...

C'est pourquoi je cherche si une seule roue peut assurer la rotation du cylindre.

On m'avais aussi suggérer d'augmenter l'adhérence mais le métal est chauffé et je pense qu'avec 30 tonnes, ça devrais suffire.

A+

[invitee0b658bd]

Bonjour,
Un cylindre, quelque soient ses defauts (en restant raisonable) est toujours en appui sur 4 points
le fait que le cylindre decolle d'une des 4 roues ne peut être expliqués que par un des points suivants
1) d'autres points d'appuis qui ne sont pas mentionnés ici et on est alors hyperstatique
2) que la largeur des galets ne soit pas faible devant le diametre du cylindre.

au vu des explications fournies je pencherai plutot pour la premiere explication
si le guidage du cylindre est en effet hyperstatique, il est alors normal de se retrouver dans cette configuration avec des problèmes d'entrainement.
on peut aussi avoir des problemes d'entrainement du à des defauts de cylindricité
des defauts de cylindricité vont entrainer un deplacement vertical du centre de gravité et les galets vont devoir fournir le travail corespondant
Il serait donc utile de connaitre un peu mieux les specifications géometriques de votre cylindre et en particulier les tolerances de circularité et de battement au niveau des diametres servants de bande de roulement
Il faudrait aussi s'assurer qu'il n'y a aucun autre appui sur ce cylindre en particulier au niveau de l'outillage utilisé pour votre opération
Pour résumer il faut voir l'ecart entre la modélisation que vous donnez , un cylindre sur 4 galets qui est un cas d'école et la réalité
1) uniquement 4 galets et rien d'autre ?
2) est ce vraiment un cylindre ?
fred

[invitee0b658bd]

Re
La distance entre deux galets travaillant sur le même diametre est aussi un parametre trés influant sur la pression exercée sur les galets (donc le coeff de frotement)
Plus les galets seront ecartés plus la pression radiale sera importante et plus l'entrainement sera facile, inversement plus l'axe du cylindre bougera verticalement en fonction des defauts
fred

[LPFR]

Un cylindre, quelque soient ses defauts (en restant raisonable) est toujours en appui sur 4 points

Re.
Êtes-vous vraiment sûr de ça?
Je pense que c'est 3.
A+

[invitee0b658bd]

Bonjour,
j'en suis absoluement certain, 3 points définissent un plan. Il faut au minimum deux droites pour définir un cylindre, un axe et une generatrice ou deux generatrices, ces deux droites n'ayant aucun point commun, il faut bien 4 points pour les definir.
une autre facon de voir est de dire que le cylindre sur son support ne possede plus que deux degrés de liberté, une rotation sur son axe et une translation sur son axe, il a donc fallu supprimer 4 degres de liberté
fred

[invitea9321e0e]

Bonjour,

Le cylindre ne dois pas être parfait, car je suis certain qu'il n'y a pas d'autres appuis et lorse qu'il s'arrête de tourner, on peut facilement faire tourner une roue alors que l'autre est complètement bloquée.

Je reposterais un message pour donner l'écart entre les deux roues et le diamètre des roues.

Merci

[invitee0b658bd]

Bonjour,
fait quelques photos de l'ensemble que l'on puisse voir un peu
fred

[invitee0b658bd]

Bonjour,
quelle est la longueur de ton cylindre ?
avec le terme cylindre j'ai fait la supposition implicite qu'il était "long" , c'est à dire au moins d'une longueur du même ordre que son diametre.
si c'est un cylindre trés court, il va peut etre falloir revoir la modélisation et la position des points de contact.
si ton cylindre est "court" , qu'est ce qui garantit sa verticalité ?
fred

[invitea9321e0e]

Bonjour,
Le cylindre fait environ 2 mètres de long, il repose sur 4 roues

Voir le schéma joint.

Je ne peut pas mettre de photo car il s'agit d'une information confidentielle pour l'entreprise ...

Les roues font environ 50 cm de diamètre.

Merci

[LPFR]

Bonjour.
Dans votre premier post vous aviez donné un coefficient de friction: 0,18.
Ce coefficient doit être celui entre la jante de la roulette et la surface du cylindre.
Mais les roues suiveuses devraient tourner "librement". Donc, "rien" ne devrait s'opposer à la rotation du cylindre. S'il s'arrête est qu'il trouve des forces qui le freinent.
Je pense que la charge est trop grande pour les roulements des roues suiveuses et qu'ils se bloquent.
Au revoir.

[invitea9321e0e]

Bonjour,

Les roues motrices ne peuvent pas être en roue libre.
Je pense que lorsque le cylindre ne repose pas sur les deux roues motrices, le couple n'est pas assez fort pour qu'un seul moteur assure la rotation ...

C'est pourquoi il faut que je détermine quel couple est nécessaire pour la rotation et ensuite vérifier si un moteur seul peut avoir un couple suffisant ou s'il faut le booster un peu.

Ensuite, si un moteur seul ne peut pas le faire, il me reste à engueler les concepteur qui ont mal fait leur travail et changer tout le système.

A+

[Eurole]

Bonjour.
Voici comment je me représente les explications données.
Est-ce exact ?

Je suppose que les roues sont reliées par un chariot, comment ?
que les deux roues motrices sont solidaires (?)

Pourquoi pas une seule roue suiveuse ?

Qu'est-ce qui assure l'équilibre de ces 30 tonnes ?

[invitea9321e0e]

Bonjour,

Les roues sont effectivement reliées par un chariot.
Les deux roues motrices peuvent être indépendantes ou solidaires (au choix dans la configuration).

Le problème n'intervient que lorseque le cylindre ne repose pas sur les deux roues motrices, cependant, il arrive qu'il repose sur 1 roue suiveuse et les 2 roues suiveuses.

Rien assure l'équilibre à part le support par les roues.

Le systèmes tournant à 30 cm/min, il n'est pas nécessaire d'ajouter de points de supports supplémentaires.

Merci

[Eurole]

Bonjour,
Les roues sont effectivement reliées par un chariot.
Les deux roues motrices peuvent être indépendantes ou solidaires (au choix dans la configuration).
Le problème n'intervient que lorseque le cylindre ne repose pas sur les deux roues motrices, cependant, il arrive qu'il repose sur 1 roue suiveuse et les 2 roues suiveuses.
Rien assure l'équilibre à part le support par les roues.
Le systèmes tournant à 30 cm/min, il n'est pas nécessaire d'ajouter de points de supports supplémentaires.
Merci

Re.
Le sol est-il parfaitement horizontal ?
Y-a-t-il 1 ou 2 moteurs ? Quelles sont leurs caractéristiques ?
Le cylindre pourrait-il rouler directement sur le sol ?

[invitea9321e0e]

Bonjour,
Le sol est horizontal,
Le but n'est pas de déplacer le cylindre mais de le faire tourner sur place.
La question était quel couple est nécessaire pour le faire tourner.
Après je vérifierais avec la configuration des moteurs.
C'est pas moi qui ai fait la conception du système, et je dois déterminer s'il y a lieu de changer les moteurs ou pas.
J'ai une information supplémentaire cependant,
Dans une semaine, on recevra d'autres cylindre de mêmes caractéristiques, sauf que ceux-ci ne feront que 5 m de diamètre
Je suis désolé pour les informations au compte goutte mais je les ai aussi comme ça
Merci

[Eurole]

Bonjour,
Le sol est horizontal,
Le but n'est pas de déplacer le cylindre mais de le faire tourner sur place.
La question était quel couple est nécessaire pour le faire tourner.
Après je vérifierais avec la configuration des moteurs.
C'est pas moi qui ai fait la conception du système, et je dois déterminer s'il y a lieu de changer les moteurs ou pas.
J'ai une information supplémentaire cependant,
Dans une semaine, on recevra d'autres cylindre de mêmes caractéristiques, sauf que ceux-ci ne feront que 5 m de diamètre
Je suis désolé pour les informations au compte goutte mais je les ai aussi comme ça
Merci

Bonsoir.
La question du couple nécessaire est simple en théorie... quand on a compris le reste.

Le cylindre pourrait-il tourner selon un axe vertical ?

[invitea9321e0e]

Bonjour eurole

Le calcul du couple est simple quand on a compris, visiblement je n'ai pas compris du tout comment on fait, si tu peux expliquer...

si le cylindre peut tourner verticallement, non sinon il tomberai, et il faudrait qu'il arrive à grimper sur l'un des rouleaux, (d'ou l'importance du réglage de l'entraxe pour que cela n'arrive pas ==> distance du centre de gravité) la seule chose qu'il peut faire c'est partir latéralement ( dévisser) dans un sens ou l'autre suivant le sens de rotation du fut et si ce dernier n'est pas parfaitement horizontale.

De ces posts je retiens :

Si le système dévisse, comme il y a des butées latérales pour que le fut ne tombe pas, il y a efforts suplémentaires qui nuisent a ma rotation.

Qu'elle est la formule théorique pour calculer le couple pour mettre en rotation ce fut ?

Si on augmente l'entraxe entre deux roues porteuses du fut le couple nécessaire à sa rotation diminue. Formule qui justifie cette afirmation.


merci.

[LPFR]

Bonjour.
Comme j'avais calculé bien plus haut, ce n'est pas l'inertie du tube qui pose des problèmes, mais les frottements. Et là, je pense que vous n'avez pas les bonnes informations.
À priori, le couple pour faire tourner les roues suiveuses devrait être très faible comparé à celui pour faire déraper sur le cylindre les roues entrainées. Or, ce ne semble pas être le cas.
Je pense que la seule solution sérieuse est de faire la mesure. On posse le cylindre sur les roues, avec les roues entrainées en roue libre, et on mesure le couple nécessaire pour faire tourner le cylindre.
Au revoir.

[invitee0b658bd]

Bonjour,

Si le système dévisse, comme il y a des butées latérales pour que le fut ne tombe pas, il y a efforts suplémentaires qui nuisent a ma rotation.

comme il y a des butées laterales, le systeme n'est plus isostatique et c'est à cause des butées laterales que le systeme decolle des rouleaux d'entrainement.
si tu desires ne pas avoir trop d'efforts parasites il va falloir que tu introduise une mobilité dans au moins un des points d'appuis.
tu parles de butées laterales au pluriel...
pour que ton cylindre tourne sans efforts et mouvements parasites il faut qu'il soit pris au maximum par 5 points
tes 4 galets pour definir l'axe de rotation et au maximum une butée laterale.

cela rejoint la question que je te posais plus haut sur le nombre de points sur le quel le cylindre était appuyé, les butées laterales font parti de ces points

si tu veux faire tourner facilement ce cylindre il faut qu'l soit tenu d'une facon isostatique et cela n'a pas l'air d'être le cas
fred

[invitea9321e0e]

Re,

Les butées latérales ne sont là que pour empécher le cylindre de tomber. Autrement, elles ne sont pas en contact avec.

"si tu veux faire tourner facilement ce cylindre il faut qu'l soit tenu d'une facon isostatique"

Quelle est la formule pour le faire tourner ?

A+