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Calcul de la résistance d'un matériau lors d'un choc



  1. #1
    Nelsone_utbm

    Calcul de la résistance d'un matériau lors d'un choc


    ------

    Bonjour,

    Je réalise actuellement un système permettant le maintien d’une visseuse industrielle d’angle, tout en absorbant le couple réactif de la visseuse en fin de vissage.
    Le système de maintien doit pouvoir s'adapter à 3 tailles de visseuses variant selon le diamètre de la zone de fixation : 42mm, 46mm et 58mm.

    Je mets en pièce jointe quelques schémas :
    en 1, une mise en plan de mon système
    en 2, le schéma général de la visseuse
    en 3, un schéma de support pour mes calculs

    Dans le cas des visseuses de 58mm, mon système de maintien est fixé directement sur la visseuse. Mais lorsque j'ai des visseuses de 46 et 42, je dois mettre des cales (respectivement de 6 et de 8mm) afin de garantir un centrage par rapport au système de maintien.
    Les cales sont en vert sur le schéma n°1.

    Mon problème se situe au niveau du choix du matériau de ces cales.
    En effet, le système étant contraint au niveau poids, un choix de matériau type acier est exclu. Je m'oriente donc vers des matériaux polymères.

    Il me faut donc un polymère léger et qui puisse resister aux chocs provoqués par la visseuse arrivant en fin de vissage (quand la vis se bloque).
    Pour une visseuse de 58 (la plus grande), j'ai les données suivantes :
    - Vitesse de rotation de la visseuse : N = 360 tr/min
    - Couple maxi en sortie de la tête de vissage : C = 120 Nm
    - Distance entre le système de maintien et la tête de vissage : L/2 = 269,5 mm
    - Poids : m = 3,5 kg
    - Diamètre manche : D = 58 mm
    cf figure 2.

    Lorsque la visseuse arrive en fin de vissage, elle met un temps avant de s'arrêter (je ne sais pas combien de temps, mais suffisamment pour qu'elle s'incline de 15°)

    La question que je me pose est de savoir comment je peux savoir que mon matériau resistera au choc de la visseuse en fin de vissage. Sur quoi je dois me baser?
    Je me suis renseigné sur la résilience des matériaux, mais je ne sais pas trop comment l'utiliser :
    Résilience K (J/m) = Energie absorbée W (J)/Section au droit de l’entaille (m²)

    Je dois prendre quelle énergie?

    Si je considère le travail d’un couple constant, j'ai : W (J) = C (Nm) x θ (rad)
    Donc W = 31.4 J

    Si je considère Energie cinétique d’un solide en rotation par rapport à un axe fixe, j'ai : Ec (J) = ½ x J (m².kg) x ω (rad/s) ²
    ω = 2π x 360 / 60 = 37.7 rad / s
    J = ( 3.5 x ( 58 x 10^(-3) / 2 )² / 4 ) + ( 3.5 x ( 539 x 10^(-3) )² / 3 ) = 0.45 m².kg

    Donc Ec = ½ x 0.45 x 37.7² = 321 J
    c'est à dire 10 fois plus !!

    Est-ce que vous sauriez comment je peux m'en sortir?
    Vous utiliseriez quoi vous?

    Merci d'avance pour votre aide
    Nelsone

    -----
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  2. Publicité
  3. #2
    LPFR

    Re : Calcul de la résistance d'un matériau lors d'un choc

    Bonjour.
    Ce n'est pas mon domaine.
    Mais je pense que le "choc" c'est la vis et le rotor de la visseuse qui le subissent, pas le stator. Le support va supporter une augmentation du couple qu'il doit assurer, si la visseuse travaille à vitesse constante et non à couple constant.
    Mais cette augmentation du couple n'est pas un choc, comme celui de la vis et du rotor qui s'arrêtent brusquement en fin de course.
    Au revoir.

  4. #3
    Gawel

    Re : Calcul de la résistance d'un matériau lors d'un choc

    Bonjour,

    je me permets de répondre pour Nelsone car nous avons posté son problème ensemble.
    Je ne sais pas si le terme "choc" est le bon étant donné qu'il y a toujours contact, mais il y a une énergie transmise de la vis à la tête de vissage, qui grandit énormément lorsque la vis arrive en fin de vissage.
    Cette énergie est mécaniquement transmise à la visseuse qui s'incline de 15°, exerçant un effort sur le système de maintien, via les cales (vertes).

    La question est donc de savoir dans quel matériau ont doit faire ces cales pour qu'elles résistent à l'écrasement.
    Pour cela, Nelsone a trouvé une formule basée sur la résilience du matériau, qui fait intervenir une "énergie absorbée", et du coup, elle voudrait savoir de quelle énergie il s'agit.

    Je ne sais pas si je suis un peu plus clair
    A plus tard,
    Gaël
    Ing.Dr en Conception Mécanique, Secteurs Horloger, Automobile, Biomédical

  5. #4
    LPFR

    Re : Calcul de la résistance d'un matériau lors d'un choc

    Re.
    Je pense que d'habitude on règle les visseuses pour un couple maximal (même la mienne) suivant l'application.
    Si la visseuse "s'incline" c'est que la rigidité du support ne peut pas supporter le couple pour élues la visseuse est réglée.
    Quand je visse, le couple est faible et quand la vis arrive à "la fin" le couple monte plus ou moins rapidement jusqu'au couple maximal.
    Bref: il n'y a pas de sur-effort sur le système de maintient. Et il n'y a pas d'énergie à absorber.
    Si les cales résistent à l'effort statique dû au couple maximal, ça suffit. Il n'y a pas de problème dynamique.
    A+

  6. A voir en vidéo sur Futura

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