Petit Pb de force de traction !

[pierre_01]

Bonjour à tous,

Bon, je me présente car c'est ma première intervention ...

Pierre, retraité depuis 2003, une carrière de modeste technicien en électronique au CERN et passionné de simulation de vol et de bricolage.
Pour être plus proche du réel en matière de vol, je me construit un simulateur. Je reproduis un Beechcraft Baron58 (bimoteur à hélice).
C'est en fait cette passion qui m’amène vers vous et votre savoir.

J'ai déjà réalisé pas mal d'appareillage et mon "bricolage" commence réellement à ressembler à un cockpit !
Je suis en train de fabriquer les "yokes", en fait les volants (double commandes) et je bute sur un bête problème de physique :
Pour simuler la force croissante en fonction de la vitesse qu'il faut exercer sur les commande de profondeur (montée - descente), j'utilise des ressorts de rappel.
Pour être plus réaliste, je veux tendre ces ressorts quand la vitesse augmente. J'ai besoin pour cela d'un moto-réducteur qui va faire tourner une vis sur laquelle je place un écrou qui va entraîner mon "tendeur".

D'ou ma question :
- Si, par Ex., je prend un moteur dont la vitesse de sortie est de 400 tr/mn, avec un couple de 1 kg/cm entrainant une vis de diamètre 10mm avec un pas de 1,5mm par tour, que sera approximativement la force dont je vais disposer avec le déplacement horizontal de mon écrou tendeur ?

Ouf, c'est bien long pour un bête Pb de tendeur ...

SvP, ne soyez pas trop technique, il y a bien longtemps que je n'use plus mes fonds de culotte sur les bancs de l'école ...

En vous remerciant par avance.

Cordialement,
Pierre.
-----

[phuphus]

Bonsoir Pierre,

bienvenue sur le forum !

On peut résoudre votre problème en passant par une méthode énergétique : le travail dépensé par le moteur sur un tour se retrouve au niveau de l'écrou. En rotation, ce travail s'exprime par le couple multiplié par l'angle de rotation. En translation, ce travail est égal à la force multipliée par le déplacement, et est indépendant du "chemin" si la force est conservative. Vous n'avez pas une force conservative, car il y a des frottements entre les filets de la vis et ceux de l'écrou, mais on va faire une estimation.

Travail fourni par le moteur sur un tour :

Wmot = Couple * angle
Wmot = 0.1 x 2 x pi
Wmot ~ 0.63 J

Travail récupéré au niveau de l'écrou : on suppose un rendement du système vis / écrou de 50%

Wvis ~ 0.63 / 2 ~ 0.31 J

Or, ce travail a pour expression :

Wvis = Force x déplacement

D'où :

Force = Wvis / déplacement
Force ~ 0.31 / 0.0015
Force ~ 209 N

Soient grosso modo 20 kg. J'espère qu'un autre intervenant confirmera, pour être sûr que je ne me suis pas trompé.

Vous pouvez doubler cette valeur en remplaçant le système vis / écrou par une vis à billes. Bon courage pour votre projet !

P.S. : le couple de votre moteur est certainement de 1kg.cm, et non 1kg/cm. Cela fait donc 0.1 N.m, valeur que j'ai prise pour les calculs.

[pierre_01]

Bonsoir Phuphus,

Merci pour cette réponse rapide !
L'explication est très précise et détaillée. Et si votre calcul est juste, cela conviendra parfaitement à mon projet.
Bien que je sois un peu surpris par cette force de traction de 20 kg. Mais il est vrai que le système vis-écrous forme en lui même un réducteur.

Ce serait bien si je pouvais avoir une confirmation ... Je ne voudrais pas commander un moto-réducteur qui ne conviendrait pas.

En tout cas, encore une fois merci.

Pierre.

[pierre_01]

Re,

Je viens de me souvenir que j'ai une vis avec un filet trapézoïdal au pas de 4mm provenant d'un étau cassé, je pense que ce sera meilleur au niveau rendement, pouvez vous me le confirmer ?
Les vis à billes étant trop chères pour moi (mini 80€) ...

Le choix du moteur se portera donc sur un moto-réducteur avec une vitesse de sortie de 145 tr/mn donnant un couple de 3kg.cm (et non / effectivement).
Ce qui me donne les mêmes valeur au niveaux des calculs.

Mais au fait : Dans quelle unité, doit-être le couple ?
Dans vos calcul vous dites 0.1, ce qui correspond à 0.1N.cm, ne doit on pas l'exprimer en N.m ?

Si je peux avoir une confirmation, je me lance !
Merci,
Pierre.

[A voir en vidéo sur Futura]

[phuphus]

Bonsoir Pierre,

je n'ai pas de réponse quant au filet trapézoïdal, mais cela ne devrait pas changer grand chose (peut-être 40% ou 60% de rendement plutôt que 50%, le dimensionnement de votre système n'en sera pas changé du tout au tout).

Pour le couple, j'ai déjà répondu :

P.S. : le couple de votre moteur est certainement de 1kg.cm, et non 1kg/cm. Cela fait donc 0.1 N.m, valeur que j'ai prise pour les calculs.

[pierre_01]

Oups, désolé, je n'ai pas fait attention !
Alors merci, je pense donc que je vais me lancer.

[pierre_01]

Bonsoir,

Je fais remonter ce post pour une autre question concernant ce montage mécanique :
Avec un dynamomètre, j'ai mesuré la force de traction qu'il va me falloir et je pense que ce sera au environ de 10 kg.
La vis qui va tirer les ressorts sera montée sur roulement à billes et va donc subir une force axiale de 10kg.
Ne trouvant pas de butée ni de roulement à portée oblique ou conique de petite dimension, je me pose la question :

- Es-ce qu'un roulement à billes classique pour un axe de diamètre 8mm peut supporter cette charge axiale ?

Je trouve pas mal de sites traitant ce sujet mais ne comprends pas grand chose aux formules données ....

Merci d'avance pour vos réponses,

A+
Pierre.

[pierre_01]

Bonsoir,

Je fais remonter ce post pour une autre question concernant ce montage mécanique :
Avec un dynamomètre, j'ai mesuré la force de traction qu'il va me falloir et je pense que ce sera au environ de 10 kg.
La vis qui va tirer les ressorts sera montée sur roulement à billes et va donc subir une force axiale de 10kg.
Ne trouvant pas de butée ni de roulement à portée oblique ou conique de petite dimension, je me pose la question :

- Es-ce qu'un roulement à billes classique pour un axe de diamètre 8mm peut supporter cette charge axiale ?

Je trouve pas mal de sites traitant ce sujet mais ne comprends pas grand chose aux formules données ....

Merci d'avance pour vos réponses,

A+
Pierre.