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Force de choc d'un bras en rotation



  1. #1
    Petsareum

    Force de choc d'un bras en rotation


    ------

    Bonjour à tous, je vous explique mon problème.

    Je travaille sur un bras qui est mis en rotation à l'aide d'un système de pignon-crémaillère actionné par un vérin.
    Lorsque la tige du vérin sort, le bras est entrainé en rotation et vient taper contre le bâti et il se produit un choc (voir schéma).

    J'aimerais connaître la valeur de la force de ce choc en Newton à l'extrêmité du bras sur un doigt d'homme, et non contre le bâti (question de sécurité).

    Voici ma démarche :

    J'ai commencé par chercher l'énergie cinétique du bras (énergie potentielle négligeable).
    Il faut donc trouver sa vitesse qui n'est pas constante. J'ai trouvé celle-ci en intégrant l'équation fondamentale de la dynamique en moment.
    Pression constante --> force piston constante --> couple constant : J dw/dt = C à intégrer pour trouver la vitesse angulaire.
    J'ai donc pu trouver l'énergie cinétique du bras (EC = 1/2 J w^2) en fonction de sa position angulaire.

    J'ai donc l'énergie cinétique libérée lors du choc.
    Je sais donc que Ec = Intégrale (F.dl), avec F non constante lors du choc et dl l'enfoncement du bras dans le doigt. Cependant je ne sais modéliser mécaniquement le comportement d'un doigt humain. De combien de mm le bras va t'il s'enfoncer dans le doigt ? Et donc comment calculer F ?

    Je me retrouve donc bloqué théoriquement. Si vous avez des idées d'expérience pour me débloquer dans mes calculs je suis preneur.


    J'ai donc changé d'approche pour résonner en quantité de mouvement :

    m dv/dt = F
    Intégrale (m.dv) = Intégrale (F.dt)

    Intégrale (F.dt) = m(v1-v2) = mv on considère qu'il n'y a pas de rebond (cas le plus défavorable = choc inélastique)

    La force n'est pas constante durant le choc, une fois de plus je me retrouve bloqué.

    Avez vous des idées d'expériences pour trouver cette force de choc ?

    Merci beaucoup

    -----
    Images attachées Images attachées

  2. Publicité
  3. #2
    LPFR

    Re : Force de choc d'un bras en rotation


    Bonjour et bienvenu au forum.
    Avant de continuer, nous avons besoin des explications de votre part.
    Car, tel que vous le présentez, c'est un appareil de torture.
    No ne voulons pas être complices d'actes illégaux.
    Pour la modération.

  4. #3
    Petsareum

    Re : Force de choc d'un bras en rotation

    Bonjour et merci pour votre réponse.

    Haha non il ne s'agit pas du tout d'un instrument de torture, mais c'est vrai qu'après relecture on pourrait y croire ! Je suis simplement en stage dans une entreprise et ce calcul est l'une de mes missions.

    Il s'agit d'un bras mécanique qui a pour fonction de coller des étiquettes sur des produits (cartons, sacs..) qui arrivent sur un convoyeur. Ces étiquettes contiennent des informations sur les produits qui sont ensuite expédiés.

    Je parle de force de choc sur un doigt justement pour prévenir d'un éventuel accident sur un opérateur (ce bras est automatisé). Il ne faut pas que la force de choc du bras sur un doigt dépasse une certaine valeur, question de sécurité..

  5. #4
    LPFR

    Re : Force de choc d'un bras en rotation

    Re.
    Bon. Me voilà rassuré.
    Comme vous avez bien trouvé, la force dépend de la distance et/ou de la durée du choc, laquelle dépend de la souplesse des objets qui se choquent.
    Si vous voulez éviter des accidents, il faut que la souplesse qui détermine les forces ne soit pas celle du doigt de la victime, mais celle du revêtement du bras. Il faut recouvrir toutes les zones du bras qui pourraient taper sur quelqu'un avec un revêtement souple, comme la mousse plastique. Et d'une épaisseur convenable.
    A+

  6. #5
    Petsareum

    Re : Force de choc d'un bras en rotation

    Re

    En effet, l'idée de la mousse parait correcte, mais elle n'est pas réalisable puisqu'elle ne permet pas à la machine de fonctionner correctement, elle remet en cause la conception de la machine.
    Le principe était plutôt de trouver un moyen de calculer cette force de choc (théorique ou pratique), de la comparer à une valeur maximale à ne pas dépasser, et de trouver les réglages (pression, vitesse déplacement piston) pour rendre le système dans les normes de sécurité.

    Y'a t'il un moyen pour mesurer ou calculer cette force ?

    A+

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

    Re : Force de choc d'un bras en rotation

    Citation Envoyé par Petsareum Voir le message
    ...

    Y'a t'il un moyen pour mesurer ou calculer cette force ?

    A+
    Re.
    Non, car elle dépend d'un tas de choses. L'endroit de l'impact, l'étendue de la surface touchée et sa nature.
    Probablement, si vous prenez le cas le plus défavorable, vous seriez obligé de ralentir le fonctionnement du bras à une vitesse qui ferait crier de douleur le patron de la boite.
    A+

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  10. #7
    obi76

    Re : Force de choc d'un bras en rotation

    Re,

    par contre mesurer, ça doit être faisable...
    Paradoxalement, ce sont les débats stériles qui se reproduisent le plus.

  11. #8
    LPFR

    Re : Force de choc d'un bras en rotation

    Re.
    Et que prenez vous comme surface pour la mesurer ? 1 mm² de surface d'un doigt d'enfant ?
    A+

  12. #9
    obi76

    Re : Force de choc d'un bras en rotation

    pas faux...
    Paradoxalement, ce sont les débats stériles qui se reproduisent le plus.

  13. #10
    Petsareum

    Re : Force de choc d'un bras en rotation

    Merci pour vos réponses en tout cas.
    Bonne journée

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