La force d'un Vérin au dioxyde de carbone

[invite2be8f027]

Bonsoir, je cherche comment calculer la force nécessaire a un vérin au dioxyde de carbone pour propulser un objet d'environ 4.5kg.
et si possible comment calculer la force d'un vérin. Merci
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[Etrange]

Salut !

Il manque des informations pour choisir ton vérin. Visiblement tu cherches à projeter un objet avec. Il faudrait donc savoir à quelle distance tu souhaites l'éjecter ou bien à quelle vitesse. Le dimensionnement du vérin ne se limite pas à la force qu'il est capable de développer. Je ne suis pas un spécialiste des actionneurs pneumatiques mais pour propulser un objet il faut lui fournir une certaine énergie. Cette énergie est le travail de la force fournie par le vérin sur la distance de sa course. Donc si la course est faible la force doit être plus importante pour arriver au même résultat.

[invitecaafce96]

Re,
Et en général, les vérins ne sont pas très rapides , ce n'est pas leur qualité première . Et pourquoi le CO2 ?

[invite2be8f027]

Le vérin au CO2 est choisis car c'est celui qui est utilisé sur le "Sandflea" de boston dynamics. Voila la vidéo pour vous éclairez : http://www.youtube.com/watch?v=6b4ZZQkcNEo
Je cherche a savoir quel force est nécessaire pour projeter le "sandflea". Pour ensuite déterminer le vérin au CO2 utilisé.
Je cherche a reproduire ce robot. Et beaucoup de calcul me sont inconnue...
Je ne sais pas si j'ai été très clair.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Etrange]

Re

Je ne sais pas comment fonctionne ce robot mais j'avais moi aussi été impressionné par les bonds qu'il réalise. A mon avis le vérin est utilisé comme un ressort pneumatique dans cette application. Une bonne quantité d'énergie est emmagasinée grâce à un moteur ce qui expliquerait le temps d'arrêt du robot devant les obstacles. Cette énergie est libérée pendant un temps très court. La puissance est donc importante pendant cet instant. Pour un ressort tu peux calculer l'énergie emmagasinée facilement en fonction de la compression appliquée. Si cette énergie est entièrement transmise au solide éjecté tu peux calculé sa vitesse connaissant sa masse avec la formule de l'énergie cinétique.

[invite2be8f027]

Merci beaucoup. Pouvez-vous me donner ces calculs car je ne les connais pas. :s
J'en demande beaucoup mais je désespère de jour en jour par rapport a ce projet.
Merci

[Etrange]

Salut,

Un ressort de raideur k comprimé sur une longueur x par rapport à sa longueur à vide aura emmagasiné une quantité d'énergie potentielle élastique de (1/2)kx². La raideur ou constante de rappel k étant le coefficient de proportionnalité entre la force exercée par le ressort et le raccourcissement x. Si cette énergie est entièrement transmise à l'objet alors il aura acquis une quantité d'énergie cinétique de (1/2)mv².
En égalisant les deux formules tu obtiendras facilement la vitesse de l'objet.

[invite2be8f027]

Bonsoir, désolé de ne pas avoir pu répondre plus tôt. Je ne comprend pas le rapport entre mon vérin et le ressort. Sachant que le vérin influe sur la compression de l'air et pas sur celle du matériau. Le vérin a un diamètre et une longueur précise dont j'aimerai déterminer grâce a une Force donné. Désolé de ce contre sens ou de mon incompréhension
Merci

[Etrange]

Salut,

Ce que je veux dire c'est qu'à mon avis, si tu veux un comportement similaire à celui du robot sauteur que tu évoques c'est à dire une action impulsionnelle avec une force et une vitesse assez importantes alors il vaut mieux opter pour un ressort standard ou pneumatique. De cette façon tu pourras emmagasiner une bonne quantité d'énergie et la restituer très rapidement si la raideur est importante.
Si tu tiens vraiment à utiliser un vérin pneumatique il va falloir donner plus d'informations. Tout ce que l'on sait c'est que tu souhaite projeter un objet de 4.5Kg, cela ne suffit pas il faudrait donner la vitesse d'expulsion ou la hauteur à atteindre et encore une fois, je ne pense pas qu'un vérin soit la bonne solution !

[invite2be8f027]

Merci pour votre avis. Je proposerai cette alternative a mon professeur pour avoir son avis.
En rapport avec le saut, la donné manquante est la hauteur qui est de 9m.

[invitecaafce96]

Bonsoir,
Déjà, il faudrait comprendre la cinématique , le schéma mécanique de fonctionnement . D'après la vidéo, je ne vois pas . Pourquoi se lève t il sur les roues arrière ?
Je pense que Etrange fait une analogie voulue entre ce système pneumatique et un ressort : c'est normal .
Le système s'apparente à une carabine à air comprimé . La pression est sûrement importante vu le petit volume total de l'engin .
Il faut qu'il se recharge à partir d'une source ( électrique) et un compresseur (?) après chaque saut . Pas vraiment simple ...

[invite2be8f027]

Le robot se lève sur ses roue arrière car vérin est a l’arrière. il se met donc dans la bonne trajectoire pour effectuer le saut et que le poussoir soit orienté le plus vers le sol pour avoir une meilleur impulsion.

[Etrange]

Re.

Si ton robot doit sauter à 9m et que sa masse est de 4.5Kg alors son énergie potentielle de pesanteur au sommet de sa trajectoire (à 9m) sera Epp = mgz avec m sa masse, g l'accélération de la pesanteur et z l'altitude, 9m et son énergie cinétique sera nulle (vitesse nulle), Ec = 0. Ignorons les frottements de l'air pendant le saut dans un premier temps et considérons donc que l'énergie mécanique est constante pendant le saut. Em = Ec + Epp = C. Au sommet de la trajectoire on a donc Em = Epp + Ec = Epp + 0 = Epp. Au sol, juste après la détente, l'Ec est maximale et l'Epp nulle. L'Em étant la même qu'au sommet de la trajectoire on en déduit Ec(sol) = Epp(sommet). L'expression de l'énergie cinétique Ec est (1/2)mv² avec m la masse du robot et v sa vitesse. Tu peux donc déduire v, la vitesse de détente nécessaire.
Je ne sais pas exactement comment on choisit un vérin mais selon la longueur de sa tige il devra être capable de développer une puissance plus ou moins importante. L'énergie à fournir pour éjecter ton robot étant donnée, si la tige du vérin est courte alors la puissance qu'il doit développer doit être importante, si elle est longue elle pourra être moins importante. La longueur de la tige dépend de l'encombrement que tu peux concéder à l'actionneur. La puissance n'est pas la seule caractéristique déterminante, il faut que la vitesse de la tige soit au moins celle que tu as calculé avec l'énergie cinétique et que la force soit suffisante pour accélérer ton robot jusqu'à ladite vitesse sur la longueur de la course de la tige. Bref, c'est compliqué et je pense qu'il vaudrait mieux en reparler avec ton prof.