Calcul des efforts de l'herbe sur une lame de tondeuse.

[invite1b16eb69]

Bonjour je suis actuellement en 3 eme année d'école d'ingenieur et je suis devant a un problème d'ordre physique voici le sujet :



Alors je vous pose une petite problématique pour un projet de conception. Ce projet est de concevoir une eminceuse (autrement dit une grosse tondeuse pour tracteur agricole).

Alors je dispose comme données: -d'une lame de type hélice de ø 60 d'une masse approximative de 2Kg.
-La vitesse du tracteur est de 6Km/h en mode travail.
-La densité de l'herbe est de 1000brins au mètre carré.
-L'herbe a un ø moyen de 10mm.

Je voudrais savoir la vitesse que la lame doit avoir pour couper de l'herbe. J'espère que cette problématique n'est pas trop poussive et engendra un engouement national, avec quelques réponses.
Merci.
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[Tifoc]

Bonjour,

une grosse tondeuse pour tracteur agricole [...] lame de type hélice de ø 60 d'une masse approximative de 2Kg.

Ca, c'est ma tondeuse, et elle est petite...

L'herbe a un ø moyen de 10mm.

Chez moi, on appelle ça une petite branche, ou une grosse brindille !

Je voudrais savoir la vitesse que la lame doit avoir pour couper de l'herbe.

Je doute que ça puisse se déterminer par un calcul quelconque. Mais des abaques de constructeurs sur le sujet, ça doit exister. Sinon il faut faire des essais.

[invite85213572373333]

Quelques idées, là peut-être
http://profge.free.fr/sujets/SSI/EST..._mowerCorr.pdf

[invite1b16eb69]

Merci beaucoup pour vos réponses. Sa sera un bon début de réflexion. En fait je cherche cette vitesse, ou effort, ou couple ou quelque chose pour pouvoir dimensionner les moteurs qui seront en amont des lames.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Vous n'avez pas assez de données. Vous ne savez la force qu'il faut faire pour couper une brindille d'herbe. Elle varie avec le matériau avec lequel est faite l'herbe: acier, bambou, salicorne, etc. Et elle dépend aussi de l'état d'affutage des lames.
Au revoir.

[invite2b524dc2]

Bonsoir,
A mon avis, les données sont insuffisantes pour aborder un quelconque calcul :
- Caractéristiques techniques des matériaux, végétaux, hétérogénéité et non uniformité, résistance moyenne à la coupe ?, condition (herbe mouillée etc) ?
- Profil de la lame, nbre de tours/mn, angle d'attaque et frottements, forme du chassis, (hauteur des brins, risques de colmatage, évacuation des chutes) ? etc ...
- A mon avis, il faudrait s'inspirer des caractéristiques techniques figurant sur les catalogues des constructeurs de machines existantes (Diamètre lame, nbre de tours, puissance motrice).
Pour un avant projet on pourrait utiliser une motorisation électrique qui permet par le biais de l'ampérage du moteur de recueillir des données relatives aux contraintes réelles subies dans diverses conditions de travail et d'élaborer un cahier de prescription et de charges tenant compte des diverses situations de travail et des objectifs (exemple relever les bords de la lame en forme d'hélice pour dégager les chutes de coupe, ou encore donner un léger angle d'attaque à la lame de sorte à diminuer les frottements avec les tiges déjà coupées en jouant sur un dénivelé entre les roues avant et arrière) ?
Bon courage, car les facteurs qui interviennent dans les calculs ne se réduisent pas à la seule interaction lame/herbe..

[invite85213572373333]

Un ingénieur ne peut pas tout attendre d'une hypothèse théorique ; il peut très bien couper de l'herbe au bon diamètre, et calculer grosso modo son poids au mètre carré ; alors il en déduira la puissance et donc la vitesse nécessaire de la lame avec un intervalle d'erreur. C'est peut-être ce que le prof attend de lui.

[inviteccac9361]

Bonjour,

Je voudrais savoir la vitesse que la lame doit avoir pour couper de l'herbe. J'espère que cette problématique n'est pas trop poussive et engendra un engouement national, avec quelques réponses.

La première chose à faire avant de résoudre un problème, consiste à le poser.
Non pas poser la solution technique, mais poser les contraintes et objectifs.

ici, on part de la solution technique : Une lame qui tourne très vite, allez savoir combien de fois elle va couper l'herbe...pas très original.

Une contrainte importante, je trouve, et c'est peut-être ce qui donnerait de l'engouement : Ne pas hacher menu tous les insectes se trouvant sur les tiges !

Une solution possible consisterait à saisir (comme papy le faisant de son temps ) les herbes en haut, puis les couper avec un outil affuté, sans necessairement aller très vite mais avec force, puis les déposer à coté ou ailleurs.

Pour saisir, on peut par exemple imaginer utiliser deux "rateaux" avec des barres très longues fines et rigides, qui viendraient se croiser comme deux peignes et déplacer les fines tiges les unes contre les autres. Serrant les tiges à couper entre les tiges metalliques.

Avantages :
On peut couper en une fois et proprement un carré entier avec une dépense energétique réduite (moins de CO2, plus de vie).

[inviteccac9361]

Encore mieux, et qui permettrait d'accelerer la coupe avec les mêmes avantages (et qui eviterait un serrage), ce serait un couteau qui se déplacerait au dessus d'un "peigne".
Voire ensuite comment rendre le mouvement continu pour permettre une avancée continu du tracteur.

[invite2b524dc2]

Encore mieux, et qui permettrait d'accelerer la coupe avec les mêmes avantages (et qui eviterait un serrage), ce serait un couteau qui se déplacerait au dessus d'un "peigne".
Voire ensuite comment rendre le mouvement continu pour permettre une avancée continu du tracteur.

Bonsoir,
Le coiffeur ne fait pas mieux, ou encore une moissonneuse batteuse : un peigne + ciseau
Problème : une seule pierre entre le peigne et la lame ou encore un "bourrage" et la lame rend l'âme ...

[Tifoc]

Le coiffeur ne fait pas mieux

C'est aussi pour épargner les petites bêtes ?
Bon, bon, je sors...

[inviteccac9361]

Problème : une seule pierre entre le peigne et la lame ou encore un "bourrage" et la lame rend l'âme ...

Une lame à 3000 tours minutes ça va lui faire le même effet pour la pierre... voir pire.
Mais ici justement, on positionne le couteau au dessus du peigne, on ne risque donc pas de rencontrer une pierre,
ni caille, mulot, serpent, coccinelle, fourmi etc etc.

[obi76]

Peut-on revenir dans le sujet SVP ?

Pour la modération,

[invite2b524dc2]

Une lame à 3000 tours minutes ça va lui faire le même effet pour la pierre... voir pire.
Mais ici justement, on positionne le couteau au dessus du peigne, on ne risque donc pas de rencontrer une pierre,
ni caille, mulot, serpent, coccinelle, fourmi etc etc.

Bonsoir,
Le principe de fonctionnement d'une "tondeuse" à gazon repose sur l'application d'une puissance instantanée importante, impulsion ou percussion, alors que pour un taille-haie on joue sur le cisaillement développé entre un couteau fixe et un couteau mobile. En terme de rendement, de maintenance et d'entretien, il y a tout un monde entre les deux approches. Par analogie on retrouve les mêmes considérations en termes de rendement lorsqu'on compare broyeur à marteaux, broyeurs à couteaux, hachoirs ou déchiqueteurs à étoiles. Le choix du principe de fonctionnement de la machine est lié aux lois de comportements du matériau et est déterminé par des considérations de rendement, d'entretien, de marche en flux continu, d'affutage, d'écoulement ou circulation des produits de la coupe sans entraves ni goulot d'étranglement etc. Quel serait l'apport et le rôle d'un peigne ? Incidence en terme d'encombrement, de circulation ?
Enfin, malgré les protections dues au châssis, en terrain légèrement accidenté, non plan, bien souvent des pierres cassent le fil de la lame des tondeuses.