Contrainte en KN d'une masse en mouvement

[sitalgo]

P = Cw ; P en watt ; C en Nm ; w en rad/sec.
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[invitecaafce96]

Le couple à 0.1 m ne sert pas : à priori , on ne connaît pas le diamètre de l'arbre .
Couple résultant : 594 kNm
Vitesse de rotation : 5 radians par s
Puissance : 2960 kW soit environ 3 MW
C'est à partir de cette puissance et de la vitesse de rotation qu'il faut calculer le diamètre de l'arbre .

[inviteef1bf6a0]

Bonjour et merci à vous, Catmandou et Sitalgo. Vous m'avez bien aidé !

Juste une petite chose Catmandou, pourquoi dis-tu que c'est à partir de ces données qu'il faille calculer le diamètre de l'arbre ? J'avais prévu qu'il fasse 20cm de diamètre. Faut-il qu'il soit plus grand pour cette puissance (2,964MW) ?


Trugarez vras deoc'h !
Grand merci à vous !
(Je suis Breton)


Respectueusement,


LY

[invitecaafce96]

Ben, c'est toute la question ! Est ce que diamètre 0.2 m est suffisant ? En quel acier est il prévu ? ... J'ai vu que Sitalgo sait bien calculer cela , je vais aussi essayer ...

[inviteef1bf6a0]

J'ignore pour le moment quel sera le pourcentage de carbone. Je pense qu'il y a toujours moyen de le faire sur mesure (du côté de Lorient, il y a pas mal d'entreprises capables de le faire), mais s'il est plus simple d'augmenter le diamètre, autant le faire ! Mais alors de combien... là est la question ! Du coup, je devrai peut-être agrandir aussi le carré du rota en prise sur l'arbre, qui est de 300mm de côté (toujours avec 100mm de hauteur). J'espère que non, et qu'il soit suffisant... Qu'en pensez-vous ? Je sais qu'on s'éloigne de la question initiale, à savoir le calcul de force centrifuge ! Mais si vous pensez être en mesure de résoudre ce problème, pas la peine de créer une autre discussion, si ?

Cordialement,

LY

[invitecaafce96]

Bon, cela je n'avais pas vu : tu entraînes l'arbre à partir du disque par un carré ??? C'est pas bon du tout comme liaison , ça va prendre du jeu, se décenter et vu la puissance en jeu ...On faisait cela sur les autos anciennes (cyclecars) qui font 25 chevaux entre la sortie de boîte et l'arbre de transmission , mais ici, pas à 3 MW !!!!
Il faut avoir un centrage cylindrique des 2 pièces et ensuite une fixation par vis sur une bride , juste le classique du classique...
Pour l'acier de l'arbre, il ne s'agit pas de le faire fabriquer à la demande : il faut taper dans les nuances normalisées qui existent dans le diamètre voulu .

[inviteef1bf6a0]

Un système de clavettes serait peut-être plus judicieux, qu'en pensez-vous ?

J'ai mis un croquis...




Sur ce croquis, l'arbre est censé faire 200mm de diamètre, et du coup, le disque roat n'est pas complètement représenté, mais vous vous en doutiez... !

Une clavette ferait 50x20x100 (50x20 selon cette vue)

[invitecaafce96]

Simple, idem le carré , pas de clavette à 3 MW .

[inviteef1bf6a0]

Mince... ça aurait été pratique pourtant !

Je ne sais pas pourquoi, mais le système de bride, je n'ai pas trop confiance... Mais après tout, si vous dites que que c'est ce qu'il faut, il doit il y avoir un type de bride qui soit adapté. L'ennui après, c'est la place que ça va prendre... Je vais me renseigner.

Merci beaucoup en tout cas, je n'avais pas pensé que le carré de 300 aurait posé problème !

[invitecaafce96]

La bride est usinée sur l'arbre , elle dépasse un peu le diamètre de l'arbre de façon à pouvoir percer une série de trous taraudés (ou lisses ) . Et les mêmes trous sont percés sur le plateau . L'extérieur de la bride sert au centrage . Ce sont les vis qui transmettent le couple . L'idéal étant des vis avec une partie sous tête ajustée aussi bien dans le plateau que dans la bride de l'arbre et un écrou pour serrer . Il faut calculer aussi les vis maintenant .Vous ne trouverez pas mieux que ce montage classique . Idem roue hydraulique Pelton sur son arbre .

[inviteef1bf6a0]

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[inviteef1bf6a0]

Oui, j'ai vue une représentation sur wiki.

Je vais faire ça, en plus, le principe du centrage me plaît. Mais comme vous le dites, ce sont les vis qui transmettront la force, et elles seront contraintes à un très fort cisaillement... Va falloir calculer ça encore... Mais il me semble avoir vu une discussion sur ce forum. Je n'aurai qu'à reprendre les formules. Juste une chose : normalement, la charge est divisée par le nombre de vis, non ? Il vaut mieux privilégier par exemple un plus grand nombre de vis avec un diamètre moyen, ou l'inverse, moins de vis avec un diamètre plus important ?

J'ai commencé à faire un croquis, et j'ai déjà des problèmes d'encombrement... ! Grrr ! Va falloir que j'agrandisse encore la hauteur, ça va encore me coûter quelques milliers d'euros (mais bon, tant que ça marche, c'est le principal, sinon ça coûterait cher pour aucun résultat, ce serait embêtant), et alourdir tout l'ensemble (j'en suis déjà à 36 tonnes !). Je vous montrerai le croquis dès que possible.

Merci encore pour cette bonne idée !

[inviteef1bf6a0]

Voici quelques croquis rapides... Je pense avoir réussi à ne pas modifier la hauteur totale, ce qui est une bonne chose. Maintenant, reste à savoir si je prends 8 vis de 6 cm de diamètre, ou 16 vis de 2 cm de diamètre...


arbre profile.jpg

Voici une vue avec des 8 vis de 6 cm de diamètre

arbre emplacement vis 6cm.jpg

Et voici ce que ça donne avec 16 vis de 2 cm de diamètre

arbre emplacement vis 2cm.jpg

Bien sûr, je pars toujours du principe que ma sortie d'arbre est de 200mm de diamètre... peut-être faut-il l'augmenter ? Quel est le meilleur choix, 8 vis de 60 ou 16 vis de 20 ?

Cordialement,

LY

[invitecaafce96]

Maintenant, il faudrait absolument le diamètre de l'arbre selon les aciers de construction courants : essayez de faire un post très simple rien que sur ce sujet , je ne serai jamais assez sûr de mes calculs .
Pour les vis, ce sera peut être plus simple .

[sitalgo]

Pas eu de temps aujourd'hui.
Pour calculer le diamètre de l'arbre.
avec tau : contrainte admissible de cisaillement ; M le couple ou moment ; Io inertie polaire.

Donc

M=595180Nm
Avec un tau à 188MPa (acier 235) ça donne 424mm de diamètre avec s (coef sécu) =1. Pour s=2, D=500mm.
Avec un tau à 284MPa (acier 355) ça donne 383mm de diamètre avec s (coef sécu) =1. Pour s=2, D=450mm.
Le s=1 n'est pas envisageable.

Ceci dans l'hypothèse ou le couple maxi dans l'arbre est 595180. Ca peut être 629170 selon la position de l'appareil récepteur de ce couple (en haut ou en bas) du système mystère.

[invitecaafce96]

Bon, ça me rassure, je trouve D = 340 mm ... Inutile de dire que les vis de fixation du disque sur la bride de l'axe doivent suivre le même chemin ...

[sitalgo]

Inutile de dire que les vis de fixation du disque sur la bride de l'axe doivent suivre le même chemin ...

En supposant les vis à 280mm de l'axe (diam arbre 450mm) ça fait 24 vis diam utile 21mm avec s=2. Cependant il y a aussi le frottement entre brides qui s'ajoute mais je ne suis pas spécialiste des assemblages boulonnés.
La liaison bride / axe n'est pas rien non plus, il y a 59 Tm à encaisser.

[sitalgo]

ça fait 24 vis diam utile 21mm avec s=2.

Des vis 8.8 avec tau = 512Mpa

[inviteef1bf6a0]

Bonjour Catmandou et Sitalgo,

« Ca peut être 629170 selon la position de l'appareil récepteur de ce couple (en haut ou en bas) du système mystère. »

L’appareil récepteur du couple généré par le GMA (nom du code du projet, autant l’appeler ainsi plutôt que « système mystère », même si ça me plaît aussi !) sera en haut. Le GMA n’a pas pour seul but de générer une force mécanique, mais aussi de mesurer dans le temps certains phénomènes.

J’ai dû me creuser un peu la tête (je n’ai pas rencontré beaucoup de résistance…) afin de modifier l’arbre et sa disposition. J'ai pris en compte le fait que l'arbre doive être plus grand, comme vous l'avez mentionné, Sitalgo, toujours avec le système de bride, comme vous l'avez conseillé, Catmandou.

Multiplier le nombre de vis ne me plaît pas, car il y en aura toujours qui supporteront moins de charge, et d'autres plus.

Voici quelques croquis :


Nouvelle disposition

arbre profile.jpg


Avec quelques cotations, c'est mieux pour se faire une idée...

arbre profile cotation.jpg


Nouvelle disposition des vis M60

arbre emplacement vis 6cm.jpg




Est ce que ce sera suffisant comme disposition ? Voyez-vous quelque chose qui ne va pas ?




Cordialement,

YL

[inviteef1bf6a0]

En passant en classe ISO 12,9, les vis M60 pourraient supporter chacune un couple de 27620 Nm.

J'ai trouvé un tableau (p.6) ici : https://docs.google.com/viewer?a=v&q...SG_fAZYg4MeIPQ

Ceci dit, cela ne correspond peut-être pas non plus à la contraite de cisaillement... Qu'en pensez-vous ?

[inviteef1bf6a0]

Si ce n'est pas suffisant, je peux encore doubler le nombre de vis et le faire passer à 16... mais pas plus.

[invitecaafce96]

Pour moi, l'arbre devrait être continu (on ne fait pas des lignes d'arbre en 2 parties) , la bride est décolletée dans la masse . Le disque rota comporte un trou du diamètre de l'arbre , descend par le haut et est centré par l'extérieur de la bride . Les trous de fixation sont contrepercés puis alèsés . On monte des vis spéciales , des vis dont la partie lisse est ajustée dans les trous précédents avec une tolérance inférieure à 0.1 mm, éventuellement même mieux, avec un léger serrage , dans ces conditions toutes vont travailler quasiment de la même façon . Je pense que vous devriez demander l'aide d'un bureau d'études spécialisé . Rater une pièce à 20 Euros, passe encore, mais rater un arbre de plusieurs tonnes ...A mon avis, tout est à étudier à partir du projet d'aujourd'hui .Mais ce n'est que mon avis .

[sitalgo]

L’appareil récepteur du couple généré par le GMA (nom du code du projet, autant l’appeler ainsi plutôt que « système mystère », même si ça me plaît aussi !) sera en haut.

Ce sear donc 595180N.

Multiplier le nombre de vis ne me plaît pas, car il y en aura toujours qui supporteront moins de charge, et d'autres plus.

L'argument ne tient pas. Quel que soit le nbre de vis ce risque ne change pas. D'autant que tout cela est serré à la clef dynamométrique
Il vaut mieux multiplier le nombre de vis.
Si l'une lâche le pourcentage de résistance perdu est plus faible.
Les efforts sont mieux répartis sur la bride, moins d'efforts concentrés au niveau de chaque trou.
Une bride normalisée a 20 trous.

Si tu tiens à ne mettre que 8 vis il faut du 33mm mini (sécu=2). Avec 16 c'est du 24.

[inviteef1bf6a0]

Bonsoir Sitalgo et Catmandou,

« Pour moi, l'arbre devrait être continu (on ne fait pas des lignes d'arbre en 2 parties) , la bride est décolletée dans la masse »

Vous voulez dire que la bride et l’arbre font parti de la même pièce ? Si c’est le cas, c’est bien mon intention, car sinon, il serait difficile de les associer compte tenu des forces en vigueur. Le support rota n’est pas considéré comme un arbre, sa vocation étant de supporter la masse et de la transmettre à la butée à rotule sur rouleau.

« Le disque rota comporte un trou du diamètre de l'arbre , descend par le haut et est centré par l'extérieur de la bride . »
Je pensais que le centrage par le périmètre de la bride aurait été suffisant, car au centre, j’ai besoin de cet espace pour fixer le support rota au disque rota (avant, c’était l’arbre qui jouait ce rôle). D’autant plus que la bride a un espace de 10mm dans le disque rota (je n’ai côté cela, désolé).

« Je pense que vous devriez demander l'aide d'un bureau d'études spécialisé. »
Ce sera le cas. Les ingénieurs de la DCNS se pencheront dessus, mais je préférerais leur donner le moins de travail possible, afin de lancer la construction dès cette année.

« Rater une pièce à 20 Euros, passe encore, mais rater un arbre de plusieurs tonnes ...A mon avis, tout est à étudier à partir du projet d'aujourd'hui .Mais ce n'est que mon avis»
Ce n’est pas l’arbre, mais le disque rota qui fera plusieurs tonnes (10 100Kg environ). Sinon, c’est aussi mon avis !


« L'argument ne tient pas. Quel que soit le nombre de vis ce risque ne change pas. D'autant que tout cela est serré à la clef dynamométrique »
J’envisage même de souder le tout (la bride sur le disque rota), mais je demanderai aux ingénieurs de la DCNS de calculer si cette solution est meilleure. De toute manière, ils auront beaucoup d’autres soudures à réaliser.

« Il vaut mieux multiplier le nombre de vis.
Si l'une lâche le pourcentage de résistance perdu est plus faible. »
J’ai beaucoup moins de connaissance que vous (tous), mais il me semble que si une vis vient à céder, c’est qu’elle aura subi trop de contrainte (possible décalage), et que par la suite, ce soit une autre qui en hérite et qu’elle cède à son tour, et ainsi de suite… mais je peux tout à fait me tromper, c’est pourquoi je vous ai demandé conseil, et c’est précieusement que je garde en tête vos remarques.

313.8kN X (2005/335) = 1878 kN;
1878kN /8 = 234kN de contrainte par vis de 60mm à 335 mm du centre (avec 8 vis), ou 117kN pour 16 vis.



« Les efforts sont mieux répartis sur la bride, moins d'efforts concentrés au niveau de chaque trou. »
Ca me semble logique, c’est pourquoi non seulement je n’exclue pas cette possibilité, mais je songe également à souder.

« Si tu tiens à ne mettre que 8 vis il faut du 33mm mini (sécu=2). Avec 16 c'est du 24. »
Donc avec 8 vis de 60mm de diamètre, je dispose d’une bonne marge de sécurité. Il me faut absolument une bonne marge de sécurité, car je ne suis pas à l’abris de surprises, comme une vitesse plus élevée, ou un couple plus important… ce qui ne serait pas nécessairement une bonne chose. Un coefficient de sécurité de 2 est insuffisant, il faudrait 3 minimum sur ce point, beaucoup plus ailleurs (mais c’est déjà fait).


Si vous voyez toujours une erreur dans mon raisonnement (ou autre), continuez à m’en faire part. Grâce à vous, je pense être parvenu à éviter de sérieuses déconvenues !

Merci encore !




Respectueusement,

LY

[sitalgo]

Un coefficient de sécurité de 2 est insuffisant, il faudrait 3 minimum sur ce point, beaucoup plus ailleurs (mais c’est déjà fait).

C'est l'ingénieur qui décidera de tout ça. Pour l'instant nous avons fait une prédimensionnement, ça évitera de revoir complètement la copie.

Respectueusement,

N'en fait pas trop quand même.

[inviteef1bf6a0]

Bonjour à vous,

Je n'en faisais pas trop, simple question d'habitude (honneur et dignité).

Je tenais à vous adresser ce dernier message afin de vous adresser mes plus sincères remerciements. Votre contribution ne sera pas oubliée, si l'occasion se présente (et j'ai bon espoir que ce soit le cas).

Je définie actuellement certains points avec Jaunin et Nicolas83.

Merci encore pour vos conseils.

Respectueusement,


LY