Effort d'emmanchement

[invite56ac3c0e]

Bonjour à tous,

Je suis nouveau sur ce forum bien que je le connaisse depuis pas mal de temps.

Pour me présenter cela sera simple, je suis étudiant en école d'ingénieur par alternance et je suis actuellement en stage dans une entreprise de production dans le centre de la France.

Je viens vous demander votre aide car personnellement je suis un peu perdu.

Le problème qui se pose à moi, est le suivant:

Nous venons de réceptionner une ligne de production et je dois calculer un effort d'emmanchement d'un obturateur dans un logement d'une pièce.
Pour cela on utilise un vérin hydraulique qui peut atteindre jusqu'à 1200kilo de pousser. On emmanche bien sur à la verticale.

L'obturateur est positionné sur le nez d'emmanchement et est maintenu par aspiration. On descend ensuite jusqu'à emmancher et le vérin augmente la Force d'emmanchement en fonction de la force nécessaire. Donc cette force varie selon que l'on soit sur une pièce avec un tolérancement mini ou maxi.

Cependant pour pouvoir les sortir en défaut de force d'emmanchement il est nécessaire de calculer le tolérencement min et max de cette force, sinon on se prendrait pas la tête on n'emmancherait à 1200 kilos toutes les pièces et puis voila.

Mon but ici est de calculé l'effort max et l'effort min pour évité de trop monter en puissance


Pour ma part je pensais partir de la formule de base F= PxS

Le problème c'est que pour ajuster la pression il me faut la force d'emmanchement.

Et malheureusement je suis un peu perdu dans tous ces calculs.

Existe il une formule prédéfinit ou c'est une suite logique de raisonnement et de déduction? Car plus que la surface je pense que l'on doit prendre en compte la rugosité des surfaces emmanchées et les coefficient de frottement, donc les efforts de contact, en plus des contraintes du tolérancement, la température d’emmanchement ( sachant que j’emmanches à froi) et d’autres facteur auxquels je n’ai pas pensé.

Enfin parmi tous ces facteurs j'en perds mon latin !

Auriez vous une lumière qui pourrait m'éclairer ?

Donc pour faire simple est ce que quelqu’un serait calculer un effort d’emmanchement à froid ?
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[verdifre]

Bonjour,
tu peux acceder assez facilement à la pression radiale due à l'emanchement (cf tous les bons cours de rdm)
une fois cette pression trouvée (cela revient en fait à calculer le diametre une fois emanché) avec un coeff de frottement tu peux remonter à un effort d'emanchement.
fred

[invite56ac3c0e]

Bonjour à vous et merci de votre réponse,
mais je ne comprend pas de quoi vous parler lorsque vous parler de pression radiale...

Comment je calcul la pression radiale, je me suis renseigné et pas d'info la dessus, j'avoue pour ma part que la rdm c'est pas mon fort.

Je pense que si j'ai la pression radiale je peux la ramener, en suivant votre logique à l'équation

dF = Pi x D x dL x Pr x µ .

Donc si on part de ce principe, on stipule que la pression est fixe ainsi que le diamètre cependant le diamètre de la partie mal et la partie femelle diminue pour le premier et augmente pour le second???

Donc je pense que ce n'est pas une constante??

Merci pour votre réponse.

[verdifre]

Bonjour,
tu trouveras plus de renseignements en faisant une recherche sur le calcul de frettage.
on calcule une frette pour qu'elle tienne un couple, qui peut être ramenée à une force et un rayon. pour l'emanchement , c'est aussi cette force calculée qui te donneras une idée des efforts nessecaires.
fred

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite56ac3c0e]

Ok je suis perdu ^^

C'est pas grave, si vous avez un lien je suis preneur, car de même je ne trouve rien.

En plus on vient de me dire que ce que je faisais ne servait à rien dans l'industrie. Mais bon j'avoue que il me manque cruellement des mathématiques dans le domaine où je suis donc pour ma curiosité personnelle, j'oserai vous demander si vous aviez le temps de m'expliquer comment vous y serriez arrivé?

Je pense qu'il faudrait que je retourne dans mes cours d'éléments finis et d'élasticité avec les coefficients de lamé, torseur de contrainte,etc...mais malheureusement j'ai oublié mes cours dans le nord et là je suis dans le sud pour mon stage ^^

Cordialement en vous remerciant

[Jaunin]

Bonjour, Aleajactaest_,
Encore bienvenu sur le forum de Futura-Sciences.
Comme vous la écrit Verdifre, que je salue, essayer de faire une recherche sur le frettage, à chaud ou à froid.
Je vous joins quelques liens pour vous aider sur le différent type d'emmanchement.
Cordialement.
Jaunin__

http://www.pats.ch/formulaire/fabric...rication6.aspx
http://forums.futura-sciences.com/te...-frettage.html
http://barreau.matthieu.free.fr/cour...puissance.html

[invite56ac3c0e]

Bonjour merci beaucoup pour vos liens, j'avoues que j'y avait déjà jeté un coup d'oeil avant mais il m'avait semblé qu'ils n'étaient pas intéressant.
JE vous joint un schéma peut être je m'exprime mal ...


Le problème dans mon cas c'est que je n'ai aucun couple de transmission.

Dans mon cas il me faut N, qui si je part du principe que ma pression est uniforme, est égale à PxS ce qui est normal pour l'instant le problème c'est que pour calculer ma pression, il me faudrait un couple sauf que dans mon cas il n'y a pas de couple, cela reviendrait à dire que la pression est nul.

Car pour un cylindre on a P = C/2xPixRo²xfxL

C le couple

Ro diamètre intérieur de la pièce à emmancher

f coef de frottement

et L la longueur

Puis- je obtenir la pression à l'aide des contraintes de compressions de l'obturateur?

[Jaunin]

Bonjour,
Pour un emmanchement, je mettrai déjà une tolérance du genre H7-p6 pour mettre à la presse.
Je n'ai pas lu de renseignement sur la matière qui compose vos pièces.
Auriez-vous aussi les épaisseurs de ces pièces ?
Je suppose que la pièce en gris foncé est d'une seule pièce.
Si vous avez plus de renseignement sur vos assemblages, photos,croquis.
Cordialement.
Jaunin__

[invite56ac3c0e]

Bonjour, je tiens à m'excuser pour le manque d'information, des fois dans la précipitation j'en oublies une partie.

Concernant les métaux utilisés, l'obturateur est en inox tandis que le corps est en alu. Ce qui implique un coef de frottement au minimum de 0.3.

Concernant les photos malheureusement c'est impossible je suis tenue au secret dans ce domaine... Bien que l'utilisation d'un vérin ne soit pas une affaire d'état.

Je vous joints un schéma un peu plus détaillé notamment avec les tolérances en vigueur.

L'assemblage est quant à lui assez simple: on place l'obturateur sur le vérin et est maintenu par aspiration, puis on a une face d'approche pour arriver à l'emmanchement.

Si vous avez d'autre question...

[invite19431173]

Pièce jointe supprimée.

Merci de reposter ton image au format jpg, beaucoup plus pratiqe pour tout le monde.

Pour la modération.

[Jaunin]

Bonjour,Aleajactaest_,
J'avais hésité à vous mettre ce lien.
Cordialement.
Jaunin__


http://forums.futura-sciences.com/te...s-jointes.html

[Jaunin]

Bonjour,Aleajactaest_,
Si vous aviez aussi les épaisseurs de ces pièces ?
Je suppose que le tube en gris foncé est d'une seule pièce.
L'obturateur a-t-il un chanfrein de rentrée de 20 ou 30 [°], sinon dans le pire des cas, il doit faire office de découpoir ou éventuellement s'incurver.
Cordialement.
Jaunin__

[invite56ac3c0e]

Bonjour à tous

je tiens à m'excuser de la lenteur de mes réponses, je suis un peu débordé en ce moment...

Je vous renvois la pièce jointe comme demandé.

Pour répondre à votre question Jaunin, non il n'existe pas de chanfrein d'insertion...L'arrête est droite... Sur le corps.

En revanche il y en a un sur l'obturateur, que je n'ai pas représenté veuillez m'excuser encore une fois. Cependant j'ai déjà travailler sur cette piste. J'ai modifié les bords de l'obturateur pour avoir un congé et non un chanfrein (cf pièce jointe). Cela diminue considérablement mon effort d'emmanchement et de 800 Kg en moyenne je tombe à 300 kg.Néanmoins pour tolérancer mon effort je resterai dans le cas précédent, c'est a dire avec un chanfrein.

En effet cela me permettra d'avoir une longueur d'avance sur le défaut, si jamais il venait à apparaitre un défaut sur les obturateurs. Car si je diminuais la limite de ma tolérance pour l'effort d'emmanchement, le jour ou les obturateurs poseront problème mes pièces sortiront toutes pour causes d'effort max atteint, et non pour le vrai problème qui est le défaut d'emmanchement.

[tonnio972]

Bonjour,
tu trouveras plus de renseignements en faisant une recherche sur le calcul de frettage.
on calcule une frette pour qu'elle tienne un couple, qui peut être ramenée à une force et un rayon. pour l'emanchement , c'est aussi cette force calculée qui te donneras une idée des efforts nessecaires.
fred

Bonjour à tous,

Merci pour toutes les réponss que vous avez apportez jusque là.
Je suis dans la même situation que aleajactaes. je souhaite déterminer l'effort nécessaire pour l'emmanchement en fonction des tolérances.
Je vois comment déterminer ma pression de frettage.
Mais un frettage étant différent d'un emmanchement, la force axiale transmise lors d'un frettage est elle la même que l'effort nécessaire pour emmancher?

Merci d'avance
Anthony

[Jaunin]

Bonjour,Aleajactaest_,
Je suis en train de regarder votre croquis, et c'est bien juste, l'obturateur à un diamètre de 41 [mm]+0.07/+0.045 et le trou un diamètre de 40.1 [mm]+0.
Il n'y a pas un risque d'écrasement de collerette de sertissage ?.
Cordialement.
Jaunin__

[invite56ac3c0e]

En fait il y à une amorce à 40 +- 0.1 sur la parti basse de l'obturateur et ensuite on revient à un diamètre de 41 mm comme le schéma ci joint?

[invite56ac3c0e]

Je tiens à m'excuser dans la précipitation de ma réponse j'en n'ai oublier de vous saluer....

Et je tiens encore une fois à vous remercier de votre aide!!!!!!!!!!

Cordialement

[Anthony39]

Bonjour,

Suite à ton étude Aléa, je pense que tu devrais analyser ton problème de la manière suivante. Tu veux calculer la force de frottement d'une paroi sur l'autre.

Pour se faire tu dois tout d'abord connaitre la force radiale qui s'applique du corps sur l'obturatuer. Pour se faire à ta place, je me poserais la question suivante:

lors de l'emmanchement tu vas déformer l'obturateur pour réduire son diamètre tandis que tu vas déformer le corps pour aumgmenter son diamètre. Cette déformation est proportinnelle à une contrainte de la manière cuivante:

sigma = E x epsilon

avec

sigma la contrainte ( une pression en N/m² ou Pa )

epsilon le rapport de longueur de la déformation ( sans unité )

E = le module d'young du matériau.

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

Or dans notre cas de montage en force, on suppose que pour se monter les deux se déformeront. néanmoins il est fort probable que l'alu se déform plus comme sont module d'young est de :

69 à je pense 75 GPa

pour un module d'young de l'inox de :

203 GPA

cf:

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

Donc dans l'idée on peut déjà estimer que le corps va plus se déformer que l'obturateur en inox.

Maintenant il va se déformer d'une distance maxi: def = cote max de l'obturatuer - cote min du corps >0 ( si monté en force)

Cette valeur def/diamètre nominal de ton trou nous donne : epsilon le rapport de longeur de la déformation.

Tu trouves donc sigma= E de l'alu * epsilon qui te donneras la contrainte radiale dans ton corps en alu.


Il faut après analyser avec cette contrainte et ton coefficiant de frottement la force de frottement engendré par ton montage pour déterminer la force de pression nécessaire pour emmencher ton obturateur.

Cordialement,

Anthony

[Jaunin]

Bonjour,Aleajactaest_,
Je suis en train de regarder votre croquis de l'obturateur et j'ai du mal à comprendre vôtre :"Congé de rayon 1.4 à 45°" avec les deux diamètres imposés de 41 et 40.
Cordialement.
Jaunin__

[invite56ac3c0e]

Bonjour, anthony39

Oui je comprends parfaitement le raisonnement, j'avais déjà explorer cette piste mais je me suis vite perdu ...

Je voulais vous poser une question:

Et ci l'obturateur est en alu , Cela aurait il une incidence?

Enfin oui étant donnée que les deux module Young entre l'alu et l'inox sont différents mais concrètement, le raisonnement serait il le même?

Car il y aurait une possible évolution pour diminuer les coups ... ?

Je préfère prévenir que guérir.

Je tiens à vous remercier pour votre aide!!

[invite56ac3c0e]

Bonjour Jaunin,

Je ne comprends pas exactement ce que vous me demandez?

L'obturateur fait 41 mm de diamètre avec une partie qui permet d'amorcer l'emmanchement qui est du même diamètre que le corps, c'est à dire 40.1.
Entre les deux diamètres de l'obturateur il y a un congé de diamètre 1.4 qui permet de les raccorder.

Merci beaucoup de votre aide, et j'espère avoir été claire.

[Anthony39]

Bonjour,

effectivement, je suis de l'avis que ça aurait un impact.

dans mon remier raisonnement:

je me dis l'inox est plus dur que l'alu donc seul l'alu ce déforme ( ce qui est faux)

dans le cas où les deux sont en alu:

il faut envisager que les deux se déforment comme ils sont aussi dur, je pense qu'on peut imaginer qu'ils se déforment autant donc dans ce cas le déplacement final sera :

(cote max obturateur - cote min corps )/2 ( chacun fais la moitié du chemin )

puis à partir de ça:

- tu calcules la contrainte avec le module d'young de l'alu avec sigma = E epsilon

- tu utilises ton coefficient de frottement alu alu pour déterminer la force de frottement ( méfie toi du coup de l'évolution de ton coef de frottement )

Cordialement

Anthony

Note: si tu veux que je regarde aussi tes calculs n'hésites pas, c'est toujours intéressant ce genre d'expérience.

[invite56ac3c0e]

Bonjour Anthony39,

Merci pour la vérification de mes calculs.

J'y ai planché cette semaine et malheureusement j'avoue que je n'avance pas car avec ton raisonnement je trouve des valeurs qui dépassent de loin les valeurs que j'ai sur ligne...

Je penses que je ne dois pas utiliser les bonne formules pour calculer l'effort d'emmanchement.

Pourtant on sais que F = P x S, pour le calcul et pour pouvoir avancer sur le fichier excel que je te transmets je suis aller au plus simple.

Pour ma part je penses qu'il doit y avoir une histoire d'angle car la pression radiale est perpendiculaire à l'effort d'emmanchement si je ne me trompe pas donc techniquement multiplier directement les deux n'est pas possible.

De plus j'ai légèrement changer le raisonnement que tu m'as indiqué au lieu de faire la moyenne entre le diamètre d'obturateur max et le diamètre du corps min , j'ai raisonner en appliquant de système connu c'est a dire qu'ici je penses que nous avons à faire à de la traction compression non pas sur l'épaisseur qui peut être négliger mais sur le Diamètre.

Pour ma part c'est plus compliqué que je ne le pensais...


Merci d'avance pour la vérification de mes calculs.

[Jaunin]

Bonjour,Aleajactaest_,
Pourriez-vous me dire qu'elle est l'épaisseur de votre tube en alu sur lequel vient l'obturateur.
Cordialement.
Jaunin__

[Anthony39]

Bonjour,

J'ai consulté ton fichier excel qui est bien fait. Je pense que le calcul est jsuse pour ma part. Par contre, là où il ya une erreure éventuelle, c'est probablement pour ton coefficient de frottement. Car à priori ce coefficient déterminé de manière très empirique peut avoir un impacte très significatif.

Tu as noté comme valeur du coefficient de frottement acier/alu de 1.14.

Je ne suis pas un expert en tribologie mais ceci me semble réellement élevé comme valeur.

J'ai regardé vite fais sur le net, j'ai trouvé ça:

http://www-meca.ujf-grenoble.fr/data...ottements.html

dedans y a un inox chromé et alu pour un coef de 0.4 voir 0.1 avec lubrifiant.

Donc pour l'anecdote: si on prend un coef de frottement de 0.1 on passe à une force à exercer de 1708kg et ceci en supposant que la déformation est uniquement du à l'alu. en réalité comme l'inox se déforme on doit avoir moins.

Bon pour mieux approximer le calcul, j'ai fais la chose suivante: on évalue la déformatoin de chacun en fonction de sa contrainte sachant qu'ils ont une contrainte égale.

σ1=σ2
E1x ε1 = E2 x ε2
E1 x ( Diam. Obt max - Diame équilibre des forces ) / Diam obt max = E2 x (Diam. équilibre des forces - diam. corps en alu)/diam corps en alu

Je trouve dans ce cas le résultat suivant : 1300kg avec g=9.81N/kg

Donc à mon avis je pense que ton calcul me semble possible.

1 ) on calcul la déformation exacte avec sigma1=sigma2
2 ) on change de coefficient de frottement
3 ) Tes valeurs sont des valeurs maxi. L'idéale serait de faire des essais avec des pièces de différentes valeurs et voir si le résultat correspond.
4) Si il correspond avec un offset on peut se dire: "ok notre coefficient de frottement provenant des livres ne correspond pas exactement". On retourne l'équation et on évalue combien il vaut. On teste sur deux trois essais qu'il est bien constant à chaque fois.

Et au bonheur c'est bon on sait.

Cordialement,

Anthony

Note: Tiens moi au courant de l'évolution de la problématique, ça m'intéresse.

Emmanchement rev2 Anthony.zip

[invite56ac3c0e]

Bonjour Anthony39,

Merci pour le fichier excel c'était pourtant un truc à l'arrache lol.
Je vois ce que tu veux dire.

Pour info Le calcul me semble correcte.

Pour être sur j'ai fait des essais mini maxi , je sais pas ssi tu sais ce que s'est ou alors tu n'appelles pas cela comme ça , c'est à dire que j'ai fait usiner des pièces au tolérance max et min au micron près et des obturateurs de la même façon, pour avoir mes Efforts max et min.

La modification est passé, c'est a dire que maintenant les Obturateurs sont en alu.
Le problème est que pour faire coller le calcul, il faut modifier le coef de frottement, et pour faire coller les résultats c'est à dire pour un effort max il nous faut un coef de 0.18 cela te semble t'il correcte?

MErci d'avance

[Anthony39]

Bonjour,

tu obtiens donc un coefficient de frottement alu/ alu de 1.8. Ceci me semble réellement possible puisque d'après le wikibook, on a:

aluminium sur aluminium à sec : 1.9

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

Dans ce cas, je pense que tu peux partir sur 1.8 ou refaire plusieurs essais pour partir sur 1.9.

Pour ma part au lieu de faire usiner au micron les pièces, je ferais le raisonnement inverse. Je prendrais diverses tailles mesurée très précisément, je mesurerais la pression à exercer pour l'emmancher puis je déterminerais plusieurs fois de suite le coefficient de frottement pour vérifier que celui ci est bien constant.

Enfin je ferais une moyenne, et aussi un écart type. Comme ça tu sais ce que vaut ton coefficient de frottement et avec l'écart type tu connais la variation éventuelle de pression a effectuer entre deux montages à l'apparence identique.

Si l'écart type est important, ça peut poser problème dans ton process si le but est de pouvoir les emmencher avec une force très précise.

J'attend ton retour sur l'évolution de ta problématique mais je pense qu'on touche bientôt à la fin.

Cordialement,

Anthony

[Jaunin]

Bonjour,Aleajactaest_,
Regardez le lien suivant, il y a peut-être quelques idées à prendre.
Cordialement.
Jaunin__

http://forums.futura-sciences.com/te...-frettage.html

[Anthony39]

Bonjour,

je repensais à ton usinage au micron. Méfies toi de la dilatation de ta pièce en alu. Car à priori:

dilatation = K x delta T x Diamètre de départ = 21 x 10^-6*delta T = 1 µm par degré. Si tu comptes sur la précision de ton usinage pour effectuer des mesures méfies toi que les pièces ne se soit pas dilaté, sinon tes microns te serviront à rien.

Je dis ça à tout hasard mais je pense que tu t'en doutes déjà.

Cordialement,

Anthony