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résonance moteurs



  1. #1
    didou1982

    résonance moteurs

    Bonjour,
    Certains montages en modélisme ont un système d'amortissement telle que celui-ci:
    http://www.youtube.com/watch?v=nHk00...layer_embedded

    J'ai fais un fichier excel que vous pouvez télécharger ici:
    http://www.sendspace.com/file/4a7qqh

    Et j'aimerai savoir si je suis à coté de la plaque ou si il ya du sens a mes calculs.

    Merci d'avance pour votre aide.

    -----


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  3. #2
    calculair

    Re : résonance moteurs

    bonjour,
    j'avoue que je n'ai pas trop compris quelle vibration vous voulez amortir ou ne pas transmettre à la cellule.

    La 1° des choses à faire est de bien equilibrer l'helice.

    2) mesurer la frequence des vibrations eventuelles.

    3) le calcul du filtre mecanique consitue par la menbrane de caouchouc et les masses liees. Si je me souviens bien des données sur le fitrage mecanique, on peut attenuer la transmission des vibrations, mais pas la stopper aussi simplement
    En science " Toute proposition est approximativement vraie " ( Pascal Engel)

  4. #3
    phuphus

    Re : résonance moteurs

    Bonjour didou1982,

    comme le précise calculair, le principe est de filtrer les vibrations résiduelles provenant du moteur, c'est à dire celles qui restent lorsque la source elle-même a été travaillée au maximum (équilibrage).

    Il ne s'agit pas simplement d'éviter de faire coïncider la fréquence fondamentale de l'excitation avec la fréquence propre du système masse-ressort constitué par l'ensemble moteur/hélice sur ses patins en caoutchouc, ce qu'il faut c'est régler cette fréquence propre pour qu'elle soit inférieure à la plus basse fréquence de l'excitation : on fait un filtre passe-bas. Mais c'est au risque de ne plus avoir un maintien correct de l'ensemble hélice/moteur, qui sera excité par son propre balourd.

    Il y a plusieurs choses qui ne vont pas dans les liens que tu donnes :
    - la suspension par patins n'est effective que du côté inférieur des vis, et l'on voit bien qu'en position de repos les têtes de vis sont à la fois en contact avec la platine du moteur et avec la platine inférieure : ce sont les vis qui vont transmettre les vibrations, uniquement atténuées par le contact des vis avec les patins en élastomère. Il faut donc rajouter des patins entre les têtes de vis et la platine moteur
    - je n'ai pas vérifié les unités, est-tu sûr qu'elles sont correctes, et que le résultat est similaire à celui que tu aurais trouvé en utilisant les bonnes unités (E en N/m² ; aire en m² ; longueur en m) ?
    - en général, l'amortissement des élastomères est suffisant pour que le facteur de qualité à fréquence de coupure soit inférieur à 0.707, donc aucune résonance dans tous les cas
    - ton fichier excel montre bien qu'il peut y avoir coïncidence entre l'excitation et la fréquence propre du système, puisque tu encadres E, donc tu encadres les fréquences propres, et que la fréquence d'excitation tombe en plein dans la plage de fréquences propres possibles
    - dans le cas d'un balourd, l'excitation n'est pas axiale, tu ne peux donc pas considérer que tu as un simple système masse-ressort axial

    Ce que je peux te conseiller :
    - récupère des patins les plus souples possibles, par exemple les petits patins utilisés pour l'isolation mécanique des disques durs (qui ont bien, eux, une collerette de part et d'autre de la platine leur permettant d'isoler aussi la tête de vis)
    - tu pourras régler le comportement dynamique de ton système (donc à la fois la qualité de filtrage et la qualité de maintien de l'ensemble moteur / hélice) en réglant la précontrainte sur les patins (donc simplement en serrant plus ou moins les vis)
    - fais des essais !
    Dernière modification par phuphus ; 11/12/2011 à 21h24.

  5. #4
    didou1982

    Re : résonance moteurs

    Tout d'abord merci Calculair et Phuphus pour vos réponse rapide.

    Bonjour didou1982,

    comme le précise calculair, le principe est de filtrer les vibrations résiduelles provenant du moteur, c'est à dire celles qui restent lorsque la source elle-même a été travaillée au maximum (équilibrage).
    Ca je le savais déja. Mon but est de minimiser les vibration d'un moteurs en partant du principe que le nécessaire a été fait pour l'équilibré un maximum.

    Il ne s'agit pas simplement d'éviter de faire coïncider la fréquence fondamentale de l'excitation avec la fréquence propre du système masse-ressort constitué par l'ensemble moteur/hélice sur ses patins en caoutchouc, ce qu'il faut c'est régler cette fréquence propre pour qu'elle soit inférieure à la plus basse fréquence de l'excitation : on fait un filtre passe-bas. Mais c'est au risque de ne plus avoir un maintien correct de l'ensemble hélice/moteur, qui sera excité par son propre balourd.
    Que veux-tu dire par régler cette fréquence? Je suis partie de la fréquence du moteur a déterminer en fonction des entré du tableau car ce qui détermine la fréquence pour ma part c'est le rendement de la poussé donnée par les constructeur (en fonction de l'hélices bien sur).
    Exemple pour un moteur lambda disons le A2212:
    http://static.rcgroups.com/forums/at...%202212.13.jpg

    Une fois que j'ai trouver la meilleur poussé pour utiliser le moteur au maximum je met les donnée dans mon tableau.

    Il y a plusieurs choses qui ne vont pas dans les liens que tu donnes :
    - la suspension par patins n'est effective que du côté inférieur des vis, et l'on voit bien qu'en position de repos les têtes de vis sont à la fois en contact avec la platine du moteur et avec la platine inférieure : ce sont les vis qui vont transmettre les vibrations, uniquement atténuées par le contact des vis avec les patins en élastomère. Il faut donc rajouter des patins entre les têtes de vis et la platine moteur
    J’avais remarquer que le système était pas terrible moi je comptais prendre des passe fils.
    Je tiens a préciser que la vidéo n'était qu'un exemple, le principe étant d'avoir au niveau des quatre vis un système d'amortissement a caoutchou.

    - je n'ai pas vérifié les unités, est-tu sûr qu'elles sont correctes, et que le résultat est similaire à celui que tu aurais trouvé en utilisant les bonnes unités (E en N/m² ; aire en m² ; longueur en m) ?
    Oula! Désolé, grave erreur de ma part, les longeurs en mm au lieu de mètre et un module de young en Giga (1 millon de fois plus c'est pas grand chose) !

    - en général, l'amortissement des élastomères est suffisant pour que le facteur de qualité à fréquence de coupure soit inférieur à 0.707, donc aucune résonance dans tous les cas
    - ton fichier excel montre bien qu'il peut y avoir coïncidence entre l'excitation et la fréquence propre du système, puisque tu encadres E, donc tu encadres les fréquences propres, et que la fréquence d'excitation tombe en plein dans la plage de fréquences propres possibles
    - dans le cas d'un balourd, l'excitation n'est pas axiale, tu ne peux donc pas considérer que tu as un simple système masse-ressort axial
    Je vais réfléchir a cela

    Ce que je peux te conseiller :
    - récupère des patins les plus souples possibles, par exemple les petits patins utilisés pour l'isolation mécanique des disques durs (qui ont bien, eux, une collerette de part et d'autre de la platine leur permettant d'isoler aussi la tête de vis)
    - tu pourras régler le comportement dynamique de ton système (donc à la fois la qualité de filtrage et la qualité de maintien de l'ensemble moteur / hélice) en réglant la précontrainte sur les patins (donc simplement en serrant plus ou moins les vis)
    - fais des essais !
    Ca sera fait merci des conseilles !
    Mais le calcul m’interresse quand même par curiosité !
    Je vous renvoie le tableau quand je l’aurai corrigé !

  6. #5
    didou1982

    Re : résonance moteurs

    giga (1 millard plutot )

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    didou1982

    Re : résonance moteurs

    Citation Envoyé par phuphus Voir le message
    - dans le cas d'un balourd, l'excitation n'est pas axiale, tu ne peux donc pas considérer que tu as un simple système masse-ressort axial
    Le balourd va bien tourner à la fréquence du moteur donc générer une vibration "rotative" mais qu'est ce que ça change exactement?
    Au niveau de la force appliquer je comprend quelle soit différente mais c'est pas l'intensité de la vibration qui m'intéresse, c'est la fréquence non?

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  10. #7
    calculair

    Re : résonance moteurs

    bonjour,

    a priori il faut équilibrer le balourd;

    il peut y avoir des vibrations liées à l'hélice provoquées par des turbulences aérodynamiques

    les fréquences vont dépendre de la vitesse de rotation.

    Si le moteur est sur une suspension, il risque d'avoir des amplitudes de vibration plus importantes que si il est fixé rigidement a la structure de l'avion.

    Il faut donc déterminer le but de cet amortissement,( bruit, protection de la structure de l'avion, autre....) mais avant tout, tout faire pour en limiter l'importance
    En science " Toute proposition est approximativement vraie " ( Pascal Engel)

  11. #8
    didou1982

    Re : résonance moteurs

    Bonjour,
    "Si le moteur est sur une suspension, il risque d'avoir des amplitudes de vibration plus importantes que si il est fixé rigidement a la structure de l'avion."
    C'est justement ce que je me disais.
    Je vais expliquer ce que je veux plus en détails, ça vous fera perdre moins de temps.
    J'aimerai faire la structure d'un quadrirotor donc en gros pour faire simple une structure en croix avec des moteurs au extrémités.
    Je pensais d'ailleurs relier la structure directement au moteurs en me disant que les vibration ne ferais pas bouger l'ensemble mais beaucoup de pratiquant ce ces engins mon dis que ca marche mieux avec des amortisseur caoutchouc.
    Du coup je me suis dis que ca risquer l'amplifier les vibration et que si la vitesse des moteurs était loin de la vitesse de résonance ca devrait amortir.

    Mon but au finale est de faire de la video hd, donc dans l'idéal voler sans aucune vibration et en réalité avec une vibration la plus minime.

    Qu'est ce que vous en pensez, directement sur la structure ou par l'intermédiaire d'un système d’amortissement?

    En tous cas merci

  12. #9
    calculair

    Re : résonance moteurs

    bonjour,

    Voila qui est plus clair....
    L'objectif est en fait de ne pas transmettre des vibrations à la camera.

    L'excitation des vibrations est le bloc moteur

    Il faut donc minimiser la transmission de ces vibrations a la structure porteuse, puis minimiser la transmission des vibrations vers la camera

    Chaque fois que vous constiturez un interface amortisseur + masse vous filtrerez les vibrations

    Il y a lieu de fixer la camera sur une plateforme amortie elle aussi.

    Pour optimiser il serait interessant de connaitre le spectre des vibrations induites par les moteurs, et le spectre des vibrations les plus genantes pour les prises de vue.

    Il faudra alors jouer sur les masses moteurs, et des plateformes ainsi que sur les coefficients de raideur des silent bloc. Mais je ne sais pas si il y a des choix possibles.
    En science " Toute proposition est approximativement vraie " ( Pascal Engel)

  13. #10
    phuphus

    Re : résonance moteurs

    Bonsoir didou1982,

    Citation Envoyé par didou1982
    Que veux-tu dire par régler cette fréquence? Je suis partie de la fréquence du moteur a déterminer en fonction des entré du tableau car ce qui détermine la fréquence pour ma part c'est le rendement de la poussé donnée par les constructeur (en fonction de l'hélices bien sur).
    Je veux dire par là qu'il faut choisir le module de Young de ton caoutchouc de manière à ce que les excitations de ton moteur soient de fréquence inférieure à la fréquence propre de ton système masse-ressort.

    Cela va même beaucoup plus loin, puisqu'un élastomère est visco-élastique, et que son module de Young dépend à la fois de la température et de la fréquence qu'on lui applique (plus de la contrainte, mais ça c'est beaucoup moins connu...). Je crois que l'on va laisser cela de côté pour l'instant, mais il me semble que pas mal de caoutchoucs possèdent une température de transition vitreuse ("Tg") légèrement inférieure à 0°C. Si l'on ajoute à cela que d'un point de vue module, multiplier la fréquence par 10 revient grosso modo à diminuer la température de 10°C, tu risques éventuellement d'avoir des surprises dans les hautes fréquences par temps froid. Si tu peux, essaye de te renseigner sur la Tg de l'élastomère que tu utiliseras, et prends-la la plus basse possible. Tu auras malheureusement de ce fait un amortissement moins optimal (plus on est loin de Tg, moins le matériau est amortissant), mais tu auras surtout des caractéristiques d'atténuation des vibrations stables en fonction des conditions environnementales.

    Citation Envoyé par didou1982 Voir le message
    "Si le moteur est sur une suspension, il risque d'avoir des amplitudes de vibration plus importantes que si il est fixé rigidement a la structure de l'avion."
    C'est justement ce que je me disais.
    J'avais déjà évoqué ce point dans ma première intervention, j'aurais dû le faire tout aussi clairement que calculair :
    Citation Envoyé par phuphus
    Mais c'est au risque de ne plus avoir un maintien correct de l'ensemble hélice/moteur, qui sera excité par son propre balourd.

    Citation Envoyé par didou1982
    Le balourd va bien tourner à la fréquence du moteur donc générer une vibration "rotative" mais qu'est ce que ça change exactement?
    Au niveau de la force appliquer je comprend quelle soit différente mais c'est pas l'intensité de la vibration qui m'intéresse, c'est la fréquence non?
    Plus précisément, c'est le spectre de l'excitation, comparé à la fonction de transfert entre cette excitation et ton appareil vidéo, qui compte. Dans ta feuille Excel, tu as considéré que les 4 patins étaient comprimés en même temps avec une excitation purement axiale. Ce n'est pas le cas dans la réalité, et tu as un système 3D et une excitation 3D dont il faut tenir compte.

    Cela peut paraître un peu compliqué au final, et c'est pour cela que j'avais proposé de pouvoir régler la raideur des patins via une précontrainte (un matériau visco-élastique voit son module varier à la fois avec la température, la fréquence et la contrainte) : du coup, avec quelques essais tu seras fixé. Mais tu as raison lorsque tu dis qu'il est tout de même intéressant de faire le calcul, et même si ton calcul n'est pas exact, le mener à bien de manière simplifiée te permettra de mieux appréhender les choses et de mettre au point rapidement ton système.


    Citation Envoyé par didou1982
    Je vais expliquer ce que je veux plus en détails, ça vous fera perdre moins de temps.
    J'aimerai faire la structure d'un quadrirotor donc en gros pour faire simple une structure en croix avec des moteurs au extrémités.
    Je pensais d'ailleurs relier la structure directement au moteurs en me disant que les vibration ne ferais pas bouger l'ensemble mais beaucoup de pratiquant ce ces engins mon dis que ca marche mieux avec des amortisseur caoutchouc.
    Du coup je me suis dis que ca risquer l'amplifier les vibration et que si la vitesse des moteurs était loin de la vitesse de résonance ca devrait amortir.

    Mon but au finale est de faire de la video hd, donc dans l'idéal voler sans aucune vibration et en réalité avec une vibration la plus minime.

    Qu'est ce que vous en pensez, directement sur la structure ou par l'intermédiaire d'un système d’amortissement?

    En tous cas merci
    Donc il s'agit bien de filtrer les vibrations en provenance des moteurs et pouvant affecter ton appareil vidéo. Je pense que le mieux d'un point de vue masse embarquée serait de mettre un découplage non pas pour chaque moteur, mais plutôt au niveau de l'appareil vidéo. En effet, si tes moteurs ne sont pas assez bien tenus, ils risquent de vibrer (ce qui n'est pas grave, les vibrations transmises à la structure n'en seront pas plus intenses), et donc d'exercer une poussée variable en direction, ce qui aura pour effet de faire bouger tout l'appareil.

    Ensuite, tu as le choix entre :
    - assurer la stabilité de l'appareil vidéo uniquement par le système de découplage
    - assurer cette même stabilité par la combinaison d'un découplage et d'un éventuel stabilisateur optique sur l'appareil vidéo (attention à la fréquence max que peut compenser ce stabilisateur !)
    - ne compter que sur le stabilisateur (cela aura un impact sur la durée de la batterie)

    Edit : grillé par calculair
    Dernière modification par phuphus ; 13/12/2011 à 22h34.

  14. #11
    didou1982

    Re : résonance moteurs

    Bonjour,
    Je répond maintenant mais je prendrai le temps d'analyser vos réponses plus tard et merci encore.

    Pour le coefficient de température as-tu l'influence au niveau du calcul?
    Je suis sur la voie mais si j'ai un doute Fo et Do, Fo = force? et Do = distance parcouru?
    Je suis en train de faire un fichier excel
    En attendant voila ce que j'ai trouver sur le net:
    http://fr.wikipedia.org/wiki/Viscoan...on_vitreuse_Tg
    http://fr.wikipedia.org/wiki/Temp%C3...ition_vitreuse
    http://www.metaux.ulg.ac.be/Fichierp...lym/ch%204.pdf
    http://www.gramme.be/unite9/edm/Micr...LE%20YOUNG.pdf

    Ceci dit il vaut mieux peut être prendre le meilleur module de young, quitte a ce que ça ne soit pas la même influence en fonction de la température car je compte faire des vidéos à des température avec un éventails assez restreint, je vais pas voler a 5°C.

    Mais même si ca paraît un peu complexe je vais continuer dans ce sens. Même si en réalité connaître le module de young du matériel utilisé sera surement utopique.

    J’ai préciser que je voulais faire de la vidéo pour expliquer l’importance de la vibration mais je préfère faire en sorte de stabilisé l’engin sans tenir compte de la camera. Les système de stabilisateur dans les appareils photo ne doivent pas etre si différent du système mis sur la carte électronique qui gère l’engin.Donc je préfére eviter des mélanger les boucles d’asservissement.

    Après la disposition des poids a surement une grande importance.
    D’après ce que j’ai compris il faudrait mettre le poids au point centrale de l’équilibre de l’engin.
    Mais si on met le poid répartie sur les 4 extrémités chaque moteur aura le poid dans son alignement donc on evitera des vibrations en la réduisant à la source non ? (même si en faite cette solution apporte d’autres problème de structuration et donc peut-être d'autres source de vibration)

  15. #12
    phuphus

    Re : résonance moteurs

    Bonjour didou1982,
    Citation Envoyé par didou1982 Voir le message
    Pour le coefficient de température as-tu l'influence au niveau du calcul?
    Je suis sur la voie mais si j'ai un doute Fo et Do, Fo = force? et Do = distance parcouru?
    Je suis en train de faire un fichier excel
    En attendant voila ce que j'ai trouver sur le net:
    http://fr.wikipedia.org/wiki/Viscoan...on_vitreuse_Tg
    http://fr.wikipedia.org/wiki/Temp%C3...ition_vitreuse
    http://www.metaux.ulg.ac.be/Fichierp...lym/ch%204.pdf
    http://www.gramme.be/unite9/edm/Micr...LE%20YOUNG.pdf
    J'ai parcouru les documents que tu donnes en lien, et je ne vois pas vraiment ce que tu appelles Fo et Do. Où exactement as-tu vu ces notations ?

    Il n'y a pas de coefficient de température, ce n'est pas si simple. Si tu es dans un domaine température / fréquence proche de Tg, alors il faut tenir compte des variations de module de Young. Mais si tu es loin de Tg, tu peux parfaitement considérer que le module de Young est constant.

    Citation Envoyé par didou1982
    Après la disposition des poids a surement une grande importance.
    D’après ce que j’ai compris il faudrait mettre le poids au point centrale de l’équilibre de l’engin.
    Mais si on met le poid répartie sur les 4 extrémités chaque moteur aura le poid dans son alignement donc on evitera des vibrations en la réduisant à la source non ? (même si en faite cette solution apporte d’autres problème de structuration et donc peut-être d'autres source de vibration)
    En modifiant la répartition des masses, à masse totale égale, tu modifies l'inertie de ton engin et ses modes propres, et donc sa réponse globale aux excitations des moteurs. Là, il faudrait plus de détails, et surtout un peu de temps de ma part sur ton problème, pour que je puisse te dire si réellement cela est avantageux ou non.

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