résistance charge axiale fonte

[invite490b4bbb]

Bonjour à toutes et à tous.

Je souhaite connaître le calcul (ou le résultat ) pour déterminer la capacité de charge radiale d'un cylindre en fonte (basse catégorie pour estimation basse) de 1 cm de diamètre, 23,5cm de longueur totale mais seulement 16 cm entre deux points d'appui.

16 cm= distance entre 2 roulements sur laquelle sera exercée une charge d'environ 120 Kg sur 4cm. Le but est de savoir si le choix de la fonte est pertinent, ou s'il faut plus résistant. Il ne doit il y avoir aucune déformation. A savoir que cette charge sera mobile, effectuant eviron 4000t/min (minimum : 3978t/mn).

D'avance, je vous remercie.
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[invite490b4bbb]

Rectification : 19 cm entre les deux roulements.

[verdifre]

Bonjour,
un petit dessin vaut mieux qu'un grand discours, alors un petit schéma serait pas mal et permettrai de s'assurer que tout le monde comprend la même chose
fred

[Jaunin]

Bonjour, DKP,
Encore bienvenu sur le forum de Futura-Sciences.
Juste pour suivre la demande de Verdifre, que je salue, pour quelle raison utilisez-vous un cylindre en fonte, c'est juste pour comprendre votre choix.
Cordialement.
Jaunin__

[A voir en vidéo sur Futura]

[verdifre]

Bonjour,

Il ne doit il y avoir aucune déformation

cette phrase me pose probleme, il y a toujours une deformation quand on applique un effort
fred

[invite490b4bbb]

Bonjour et merci de vous intéresser à ma question.

Désolé, je ne suis pas parvenu à copier le schéma sur cette boîte de dialogue. Je vais m'y prendre autrement, mais je vous demanderai de bien vouloir vous montrer indulgent quant à mes qualités (faisant défaut) de dessinateur...

Longueur totale 24cm : Valeur en considérer pour la résistance


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: Arbre l=24cm, D= 1cm, 4000t/min (voir+)
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--- point d'application de charge radiale (environ 120Kg)

Voilà pour le dessin, je vous avais prévenu !

Après quelques changements, il est préférable de considérer la longueur totale de l'arbre, car il se trouve qu'elle est différente pour chacun. Cela contribue à l'élaboration d'une marge de sécurité.

Maintenant, pour ce qui est du choix de la fonte, c'est parce qu'elle ne plie pas. Le tout étant de s'assurer qu'elle ne casse pas, et que sa vitesse de rotation ne compromette pas sa résistance. C'est également plus facile à trouver que du titane, plus facile à travailler et mois cher !
Mais il n'y a qu'une chose qui dure, c'est le changement. Alors s'il le faut vraiment, je suis prêt à utiliser un autre support, mais il doit être ferromagnétique. Je pense que certains alliage d'acier pourrait convenir, mais je ne m'y connais pas assez pour assumer un tel choix.

La volonté d'obtenir un arbre (de petite taille comme ici) qui ne se déforme pas (suffisamment résistant), tient à l'obligation de garder un écart constant de 1mm entre différentes pièces tournant à 4000t/min (ce pourrait être beaucoup plus...). A noter que l'arbre principal fait environ 200cm et 1,6cm de diamètre, supportant 500KgF/tour, 4000t/min.

Si vous voulez d'autres précisions, je vous les donnerai, dans la mesure du possible.

Merci encore pour votre intérêt.

[invite490b4bbb]

Désolé, je vois que la mise en page n'a pas été respectée, et mon (pauvre) schéma ne vaut plus rien du tout !


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Les longs traits (24 normalement), forment l'arbre.
Les plus petits, les points de charges radiales.

[invite490b4bbb]

Désolé, toujours un problème de mise en page.


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Dernier essai...

[invite490b4bbb]

Ce dernier correspond à peu près... enfin !

[invite490b4bbb]

Pas nécessairement. Une pression est une forme d'énergie. Si la structure est suffisamment résistante, je pense qu'elle communique cette énergie à son environnement, sur ses appuis par exemple. Sinon, si on tente de tordre un cylindre de fer de 20cm de long et 2cm de diamètre, à moins d'être particulièrement fort, on ne la pliera pas, alors qu'elle aura supporté une pression. Le tout étant de trouver le bon rapport entre pression (force radiale) et résistance.

[Jaunin]

Bonjour, DKP,
C'est juste une information qui doit pouvoir vous aidez et nous par la même occasion.
Car un croquis serait peut être plus lisible.
Cordialement.
Jaunin__

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

[invite490b4bbb]

Voici donc une petite partie du schéma, celle qui correspond à ce que je vous ai décrit.

Les rectangles blancs correspondent à l'emplacement de roulements. Les rectangles de couleurs représentent les points de charges radiales.

Les contraintes seront finalement plus élevées que prévues...
8000t/min, 150KgF maximum charge radiale.

Comprenez qu'il s'agit de charges d'origine magnétique.
Rouge-rouge (rectangles couleurs bas+milieu) => faces homopolaires se repoussant : environ 70 KgF

Bleu-rouge (milieu+haut) : environ 80KgF.

Soit un total de 150Kg de charge radiale sur l'arbre. Vous aurez notez, qu'il ne s'agit pas d'une charge statique, la force est répartie grace à la rotation de l'axe. Je doute qu'il soit utile de vous dire que cette charge peut descendre à 10KgF, soit une amplitude de force d'environ 140 Kg, variant au minimum 134 fois par seconde (8000t/min). Mais je vous le dis quand même, si cela peut vous faire penser à des problèmes auxquels je n'aurais pas pensé.

Merci pour la précision de la pièce jointe, je débute...

J'avais pas vu et pas pensé en fait... !

[verdifre]

Bonjour,
ta piece ne me semble pas être symetrique et equilibrée, si tel est le cas, à 8000 tr/min les effets dynamiques du desequilibre risquent d'etre de plusieurs ordres de grandeur superieurs aux autres efforts
fred

[invite490b4bbb]

Bonjour,

Il n'est pas nécessaire d'obtenir une symétrie verticale, car l'axe de rotation est horizontal. Je ne vous ai mis qu'une partie des arbres, il y en a aussi pour les rectangles du haut et du bas. Il est difficile de le concevoir sur ce schéma partiel, mais l'ensemble est parfaitement équilibré.

En fait, le rectangle du haut représente le sens du travail magnétique (bleu:nord ; rouge : sud) de la couronne, celui du milieu les chevrons (dont il me faut déterminer la nature métalique de l'arbre afin de supporter les contraintes radiale), et celui du bas (le gros en rouge et bleu) c'est l'arbre principal. Il n'y a aucun contact direct entre les trois, seulement des champs magnétique. Séparés les uns des autres d'un milimètre, aucune déformation des arbres à chevrons n'est acceptable. A noter également que pour chaque contrainte existe son égale opposée, ce qui a pour effet de réduire les vibrations de manière très efficace.

Ma question demeure donc : Est-ce qu'un cylindre en fonte de 24 cm de longueur et de 1 cm de diamètre peut supporter une charge radiale de 150Kg ? (considérez qu'elle le supporterait en son milieu, partie la plus faible, pour estimations basses)

[Jaunin]

Bonjour,
Pourriez-vous mettre quelques cotes sur votre croquis?
La distance entre les roulements, entre le roulement et vos pièces magnétiques, la largeur de votre pièce bleue et rouge.
Après vos pièces, comment l'arbre est-il maintenu où il est libre ?
Cordialement.
Jaunin__

[invite333b7ec3]

1 - La fonte n'est jamais utilisée dans ce cas
Même une FGS 800 sur un diamètre 10mm
Dirigez vous vers des aciers trempés
35 CD4 prétraité
45 SCDV6 dispo en prétraité aussi

Le diam 10 est imposé ?
je ne comprend pas bien votre shéma pouvez vous indiquer les roulements 6000 6200 ?
Les cotes
On peut savoir ce que vous voulez réaliser avec ?

[invite333b7ec3]

Ma question demeure donc : Est-ce qu'un cylindre en fonte de 24 cm de longueur et de 1 cm de diamètre peut supporter une charge radiale de 150Kg ? (considérez qu'elle le supporterait en son milieu, partie la plus faible, pour estimations basses)
10 mm 240 mm 1500 N .... j'ai même pas besoin de faire le calcul d'une poutre sur 2 appuis !
CRAC !
Peut on changer le D 10mm ?
Quelle flèche peux tu admettre ?
Transmet tu un couple dans cet arbre ?

[invite490b4bbb]

Bonjour,

Je mettrai un croquis avec ce que vous demandez demain (pas le temps maintenant...).

L'arbre est maintenu dans la mesure ou il repose sur des roulements (à moins que je n'ai pas compris le sens de votre question), mais il est libre dans la mesure où il n'est raccordé à aucune autre pièce.

[invite333b7ec3]

Faites un croquis coté en coupe.
Car pour les calculs de charge je prend l'axe des roulements
Je les conssidères comme des appuis simples
votre entrainement est donc magnétique
sur le premier schéma j'avais l'impression d'un système hyperstatique
(une chaise à 4 pieds)
Car je voyais 3 roulements dont un coté aiments.
Je vous ferai des simulations avec différentes flèches
votre charge de 1500 N comment est elle appliquée ?

[invite490b4bbb]

Bonjour et merci de votre intérêt,

Oui, le diamètre 10 est imposé. Moins, je crains une fatigue et une résistance trop faible, plus... Ca devient pénible ! (Trop d'éléments à modifier et coût de fabrication qui s'envolent !)

"je ne comprend pas bien votre shéma pouvez vous indiquer les roulements 6000 6200 ?" JE ne comprends pas votre question, mais je vais tenter d'y répondre. Je compte utiliser des roulements à rotule sur billes de chez SKF :

http://www.skf.com/skf/productcatalo...did=1140011200

Je comprends que ces quelques points vous semblent étrnanges, mais sachez que l'ensemble l'est plus encore...
Malheureusement, ne pouvant vous faire signer un accord de confidentialité sur Internet (et de toute manière, il faut se montrer prudent avant de déposer un brevet), je ne peux vous expliquer le fonctionnement d'ensemble. Ceci dit, je ne manquerai pas de souligner la contribution de tous ceux qui auront contribué à la réalisation de cette machine, de manière directe ou très indirecte.

"10 mm 240 mm 1500 N .... j'ai même pas besoin de faire le calcul d'une poutre sur 2 appuis !
CRAC !"

Donc, d'après ce que vous dites, un cylindre en fonte ne peut supporter 1,5KN en charge radiale ? D'après cette configuration, quelle charge peut-elle supoorter ?

[Jaunin]

Bonjour, DKP,
Encore une petite confirmation, votre axe, doit être ferromagnétique ou amagnétique.
Cordialement.
Jaunin__

[invite333b7ec3]

La désignation du roulement est 1200 (le dernier 0 pour diam 10 si 1 D12 si 2 15 3 17 et 4 20 ensuite de 5mm en 5 mm.
Ne vous embetez pas avec des roulements rotulés des roulements à billes Classe C3 suffiront. donc des 6000 ou 6200
D 10 imposé ?
Je vais vous faire une simulation et une recherche de matériaux mais on va tout de suite chercher dans les alliages AERO

[invite333b7ec3]

Bonjour, DKP,
Encore une petite confirmation, votre axe, doit être ferromagnétique ou amagnétique.
Cordialement.
Jaunin__

Oui bonne remarque car si c'est le cas il ne nous reste plus que le titane !

[invite490b4bbb]

"votre charge de 1500 N comment est elle appliquée ? "

Considérant le milieu du gros rectangle du bas comme étant le centre de gravité principal, celui du haut (couronne) ayant le même nombre de tours par minute et dépendant du premier, l'arbre qui me pose problème se trouve entre les deux et son axe de rotation est indépendant de l'autre. Il ne transmet aucun couple par l'arbre, il sert plutôt de relais magnétique (d'une certaine manière...). L'arbre (ou l'axe si préférez puisque pas de couple... à vous de me le dire) ne sert que de support aux aimants.

De ce fait, je serais tenté de vous répondre que la charge s'applique depuis l'arbre principal vers la couronne, les chevrons (ou rotos... ils ont changé de nom il y a peu... !) servant de relais (d'une certaine manière), si j'étais sûr que ce soit bien le sens de votre question.

[invite490b4bbb]

Les roulements à rotule sur billes sont une nécessité, (je peux me tromper bien sûr), car ils supportent parfaitement les défauts d'alignement de l'arbre, ce qui pourrait bien être le cas lors de la transmission de la charge radiale (il faut bien que l'énergie aille quelque part ! ^^) De plus, il supporte parfaitement la charge radiale (5,5KN). Ils tournent moins vite, mais j'espère que ça sera suffisant.

[invite490b4bbb]

Ferromagnétique, sinon, je suis obligé de faire appel à des aimants plus coûteux pour transmettre leur énergie et faire un dispositif pour les maintenir en fonction de la force centrifuge... Je l'ai fait, c'est... exhaustif, je préfère de cette manière, c'est plus simple. (Ce qui est simple est efficace... mais pas facile pour autant ! ^^)

[invite490b4bbb]

Zut... j'avais répondu à tout le monde... Pendant une demie heure... Et ça n'a pas bien marché... rien...

Je... recommencerai demain...

[invite490b4bbb]

On dirait que si finalement... comprends pas...

En tous cas je vous remercie de m'apporter votre aide, je serai présent demain après-midi.

[invite333b7ec3]

Les roulements à rotule sur billes sont une nécessité, (je peux me tromper bien sûr), car ils supportent parfaitement les défauts d'alignement de l'arbre, ce qui pourrait bien être le cas lors de la transmission de la charge radiale (il faut bien que l'énergie aille quelque part ! ^^) De plus, il supporte parfaitement la charge radiale (5,5KN). Ils tournent moins vite, mais j'espère que ça sera suffisant.

La charge indiquée sert de base pour le calcul de durée de vie d'un roulement.
Vue que vous cherchez une flèche faible des billes simple doivent sufirent.
De plus les séries 12 et 22 (rotulés) sont destinés a corriger une alignement.
Lorsque l'on aura vérifié le modèle on fera un calcul sur les roulements.

[invite490b4bbb]

"déposer un brevet" : j'aimerais ne pas avoir à le faire...