Réguler la chute d'une masse avec un pendule.

[gloups13]

Bonjour à tous.
Voila mon petit problème.
Afin de tirer un chariot sur le sol d'une masse m je dispose d'un câble relié à un contre poids de masse M. Ce contre poids est au début a une hauteure H du sol.Donc en tombant il va entrainer en translation le chariot. Soit k le rapport de réduction entre la vitesse de chute du contrepoids et la vitesse du chariot.
Pour que le contrepoids ait une vitesse constante on utilise un système de balancier comme dans les horlogues à balancier.C'est la que je bloque. Comment dimensionner ce système? Est il tout simplement réalisable? N'y a il pas un autre système plus approprié?(sans utiliser de moteur bien sur). Merci de m'aider.
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[invite07941352]

Bonjour,
Vous dites "on utilise" , donc c'est un système réel ?
Si oui, ce serait bien d'avoir les données car elles peuvent influencer sur le choix du système .

[gloups13]

D'accord. Je vais donner des précisions. En effet c'est un système réel. Mais avant de le réaliser il faut bien passer par la théorie.
Le chariot aura une masse m de 300kg environ. Pour la masse M, je peut monter jusqu'à 2 tonnes je pense. Mais le mieux c'est de prendre moins lourd car maintenir une masse de 2 T en hauteur n'est pas chose simple. H ne peut pas dépasser 6m pour des raisons de faisabilité.La vitesse du chariot doit être très lente. Elle doit même être extrèmement lente ( pas plus de 1 mètre en 30 minutes).
Si vous voulez savoir autre choses, dites moi le. Pour le système du balancier, c'est un peut une boîte noir pour moi.
Merci de votre aide.

[invite07941352]

Re,
Pourquoi si lourd, la masse M ?
Est ce que chariot sera monté proprement ? Je veux dire sur rails, sur roulements à billes ?
En clair , l'ordre de grandeur de la force de traction ? Sera t elle constante ? la masse , toujours 300 kg ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[LPFR]

Bonjour.
En gros il faut que vous fassiez une horloge comtoise avec un poids de 2 tonnes.
Vous avez dans Wikipedia :
https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89...8horlogerie%29
la description de comment un pendule régule la vitesse de rotation d’un engrenage.
Au revoir.

[gloups13]

"Pourquoi si lourd?" je Vous ai donnez la valeur extrême.
Oui la masse m est constante tout au long de la manipulation. Pour le reste, il y a deux possibilitées.
La première est que le chariot est monté sur roue. De plus on n'est pas sur la route avec un beau goudron mais dans un champs plat sans caillou.(mais un champs n'est jamais vraiment plat).Ainsi la force de traction pourait varier enormément.
Si ce n'est pas posible, j'ai la possibiliter de montet le système sur des rails(en bois) donc le coéficient de frottement entre les rails (le bois) et les roue du chariot (fer mouillé) sera f=0,5 pour prendre large.
Ps: Le rail est est incliné d'un angle très faible donc on peut supposer qu'il est àl'horizontal.
Donc pour des rails, Théoriquement la force de traction est de F=g.f.m
avec g=9.81 m/s^2
Donc F=1472 N.
Ce serait bien sur la force MINIMALE.
PS: désolé pour les fautes d'orthographes.

[gloups13]

LPFR avant de poser ma question sir ce forum j'ai quand même travaillé de mon côté. Ce site de wikipédia je l'ai vu. Cependant je ne comprends pas comment le balancier peur permettre de réguler ma chute du poids. Pour moi si je lache une masse de 2 tonnes à 6 mètres de haut, c'est pas un petit pendule qui va l'empécher de déscendre à fond.
C'est tout ça mon problème.

[invite07941352]

Re,
Pour moi , une dernière question ( ... J'espère ) :
La force de traction va varier , mais est ce que vous acceptez que la vitesse de descente varie aussi , disons dans le même rapport ?

Vous pouvez abandonner la régulation par pendule , précise certes , mais difficilement transposable à votre échelle .

[Resartus]

s'il n'est pas nécessaire d 'avoir une vitesse ultra constante, il peut suffire d'avoir un régulateur de watt. Facile à fabriquer, et on peut régler la vitesse en changeant le rapport des engrenages.
Par contre, avec un contrepoids de 2 T, il sera impossible d'empecher un chariot de 300 kg de glisser au lieu de rouler, même sur une crémaillère.

Il faut qu'il soit retenu par l'arrière par un autre cable relié à une structure fixe, sur laquelle se situe le système de ralentissement

[Resartus]

Autre solution à peine plus compliquée : freinage par courants de foucault....On doit pouvoir en trouver des tout prêts en mécanique poids lourds...

[jiherve]

Bonjour
Dans une comtoise le pendule régule un échappement qui lui fourni au passage un peu d’énergie issue d'un masse pesante , cela évite que les oscillations du pendule ne s'amortissent.Il existe une multitude d’échappement divers et variés , le plus simple est l’échappement à verge.
Autre dispositif de régulation : le régulateur à ailettes.
Mais avec une telle masse ?
Une autre idée : frein de Prony
JR

[gloups13]

Beaucoup de réponses..... Il y a un problème avec la masse de 2 tonnes,J'ai dis 2 tonnes comme valeur extrême. Cette valeur c'est moi qui la fixe (j'ai juste à mettre plus ou moins de sable dans mon sac). Donc si une masse M de 200 Kg suffit pour faire translater mon chariot alors je mettrai 200 kg et non pas 2 000Kg.Ainsi, on peut oublier le fait de devoir freiner le chariot. La vitesse de descente de chute peut varier comme elle veut c'est pas un problème (Tant que le chariot avance à pas plus de 1 mètre par demi heure en moyenne).
Catmandou si la régulation par pendule n'est pas adapté que me conseillez vous? Sans utiliser ni fuel ni électricité bien sur.

[invite07941352]

Re,
1 - Système à base de dashpots : voir moteur de recherches et surtout " images " ; l'application pratique serait d'avoir une roue à rochets ( à rampes ) qui compriment
des combinés ressort-amortisseurs automobiles . La roue n'a pas besoin d'une grande vitesse ; elle pourrait être ( à voir ) fixée sur le tambour du câble qui passe de l'horizontal à la verticale .
Il faut un nombre pair impair de rampes et amortisseurs pour éviter les points morts .

2 - Frein mécanique à bande ou à disque : on peut abandonner le système à bande au profit du disque , genre étrier mécanique de Kart :
http://www.123karting.fr/pieces-deta...mecanique.html
Ici, pour que le couple de freinage soit facilement réglable , il faudra un disque qui tourne "assez " vite , ce qui ne sera pas forcément simple à installer .
On règle la tension des mâchoires de l'étrier avec un ressort en extension .

Donc, finalement , la première solution , un peu originale , n' est peut être pas mal ...

[Resartus]

S'il ne faut pas d'électricité, cela exclut les freins à courants de foucault, qui pour l'automobile sont à electroaimants ( et je ne pense pas qu'on puisse en trouver facilement à aimants permanents).
Perso, je me méfierais un peu des systèmes à friction (freins à disque ou a tambour), donc la force va varier avec la chaleur dûe au freinage (Je suppose qu'il n'y aura pas quelqu'un pour surveiller en permanence)?
Il me semblerait plus prudent de chercher du coté des régulateurs de watt ou à ailettes (peut-être chez des mécaniciens pour tracteurs et engins agricoles)

Par ailleurs, si vous mettez le régulateur du coté du contrepoids, le chariot n'aura pas besoin d'être retenu par l'arrière.
Après, cela devient un problème d'engrenages, avec un rapport à calculer entre les tambours d'enroulement respectifs du contrepoids et du chariot selon la distance à faire parcourir au chariot, et un deuxième rapport de multiplication sans doute très élevé pour que le régulateur à ailettes soit à la bonne vitesse

[LPFR]

Re.
Le régulateur à boules, le frein de Prony, le frein magnétique ou le régulateur à ailettes fonctionnent pour des vitesses relativement élevées.
À la faible vitesse imposée, le seul système purement mécanique que je vois est l’échappement type horloge.

Si gloups13 n’a pas compris comment fonctionne une horloge, je le vois mal mettre en œuvre ce dispositif.

Peut-être qu’avec cette explication il arrivera à comprendre : la corde qui soutient le poids et qui tire le chariot entraîne une série d’engrenages (multiplicateurs de vitesse) qui finit par un système d’échappement.
Par exemple, avec un pendule qui bat des secondes, il faut que l’avancement d’une dent de la roue d’échappement permette à la corde. d’avancer de 0,55 mm.
A+

[le_STI]

S'il faut ~1500N pour faire avancer le chariot, alors un contrepoids de 1501N pourrait suffire (ce qui ne sera pas le cas en pratique puisqu'il faut prendre en compte les diverses pertes).

La différence entre la force exercée par le contrepoids et les forces de frottement servira à accélérer le chariot (m*accélération=Forces)
Le système de frein proposé par catmandou permet de jouer sur ce delta (on ajoute en fait des pertes) pour obtenir l'accélération (et donc la vitesse moyenne) voulue.

Sans parler du système de régulation en lui-même, le principe qui me vient à l'esprit serait de ne pas essayer de réguler directement la vitesse de la masse qui "tombe" mais d'ajouter un système de réduction ou une roue et vis sans fin et ne réguler que la vitesse de la vis (le cable soutenant la masse faisant tourner la roue dentée).
Cela devrait permettre de limiter le couple sur le système de régulation.

Un visco-coupleur pourrait probablement servir à réguler la vitesse de rotation d'un élément entrainé en rotation par la masse.

[gloups13]

aïe les choses se compliquent.Le système à base de dashpots n'est pas simple à fabriquer.Quand à l'autre système, je n'en parle même pas.
Je ne comprends pas pourquoi le système du pendule est mal approprié pour mon système.
On doit trouver une solution simple à un problème simple.

[gloups13]

Le STI je pense que vous déplacez le problème au fait de contrôler la vitesse de rotation de la vis sans fin.
LPFR si je me lance dans la construction du schéma du régulateur à balancier de wikipédia (en plus solide bien sur) et en ajoutant un train d'engrenage vous pensez que ça va marcher?
Je veux dire que avec ce système le chariot pourra parcourir une distance de 600 mètres à la vitesse, à peu pré constante, de 1m/30minutes grace à la chute verticale (de 6 mètres maximale) d'une masse M?
Il me faudrait des équations pour me rassurer. Ou alors je vous crois sur parole et je construis tout et ensuite je réfléchi?
Je ne sais pas trop.

[LPFR]

Re.
Si je comprends bien il faut qu’une chute de 6 m entraîne le chariot sur 600 m.
Vous pouvez effacer le problème de la liste de « problèmes simples ».
Car il faut un mécanisme qui multiplie par 100 le déplacement du poids.
Cela implique de diviser la force par le même rapport (100). Donc, dans le meilleur des cas la force disponible avec un poids de 2 tonnes sera 20kg-f (200 N).
Cela risque d’être insuffisant pour entraîner un chariot de 300 kg.

Mais pour le moment, j’arrête jusqu’à ce que vous nous ayez décrit exactement de quoi il s’agit. Car sans explications, votre problème est absurde et ne mérite pas que l’on s’y intéresse.
A+

[gloups13]

Pas de problème LPFR. Mon problème n'a rien d'absurde sauf peut être pour les fénéants et les hommes riches.
Voila en quoi consiste mon travail. C'est l'arrosage des champs. Rien de bien noble. On serrait tenté de dire qu'il suffit d'une pompe et d'un enrouleur et le tout est joué.(c'est ce que tout le monde fait). Mais voila, moi je ne suis pas monsieur tout le monde et je n'ai pas les moyen d'investir dans une pompe et un enrouleur. Donc je fais marcher ma petite tête et pour arroser un champ plat voila ma technique.
Sur des rails en bois(que je fabrique) glisse un chariot. Sur ce chariot est fixé une rampe de 62m de long( oui oui 62 m) et son dispositif pour empécher que la rampe ne touche le sol. Le chariot comporte une petite réserve d'eau(60L) .Un tuyau d'eau relié à un réservoir fixe par rapport à la terre ,alimente en continu le réservoir du chariot. Ce dernier alimente en eau la rampe qui possède des petits goutes à goutes qui arrosent le champs.Pour faire avance le chariot j'ai penser dans un premier temps à avancer 'par accou' en éjectant brutalement de l'eau vers l'arrière. Après calcul, cette méthode n'est pas possible (il faut ejecter trop eau) donc je me suis tourné vers le câble qui tire le chariot. Câble qui est enteainé par un contrepoids. Voila vous savez tout. L'avantage avec ce système c'est que pas une goutte de fioul n'est brulé. C'est mes petits bras qui vont monter la charge en haut.
L'inconvénient est qu'il faut une vitesse constante et lente du chariot pour bien arroser le champs. Voila. il n'y a plus aucun secret.

[LPFR]

Re.
Merci gloups13. Maintenant ce n’est plus absurde mais uniquement difficile.
Vos « petits bras » risquent de devenir sacrément musclés avec l’exercice de remonter le contrepoids de 6 m.
Mais c’est bon pour la santé.

Comme je vous disais, faire avancer le chariot de 600 m avec une descente d’uniquement 6 m me semble un peu limite. D’autant plus que la vraie force pour déplacer le chariot n’est pas bien connue.
Sans oublier la force pour traîner la corde de traction elle-même sur le sol.

Bref, il me semble qu’avant de vous lancer dans la construction il faut trouver un moyen de mesurer la vraie force pour tirer la corde et le chariot.
Je vais réfléchir et j’invite les autres participants à faire de même, sans oublier que les moyens techniques sont très limités.
A+

[gloups13]

merci de votre implication.
Vous parlez de corde. Moi je pensais plutôt à uncâble car j'ai peur qu'une corde cède.
Sinon Plutôt que d'avoir un chariot qui fais 600m je peux avoir deux chariots qui font chacun 300m. En fait je fais un peu se que je veux. L'essentiel étant que le champs Soit arrosé à peu pré uniformément et de manière automatique car l'arrosage au gravitaire est interessant car il ne nécessite pas de pompe mais il nécessite la présence constante de l'homme.

[LPFR]

Re.
J’ai encore un problème avec « Un tuyau d'eau relié à un réservoir fixe par rapport à la terre ,alimente en continu le réservoir du chariot ».
Il faut qu’une extrémité de ce tuyau se déplace (de 600 m) avec le chariot. Cela fait beaucoup de tuyau à traîner, en plus du câble.
A+

[le_STI]

Si le chariot se déplace sur 600m, j'imagine que la masse suspendue est montée sur le chariot?
Dans ce cas il faudra en tenir compte dans le calcul des forces de frottement (d'ailleurs pourquoi ne pas utiliser des roues sur les rails en bois?).

Et effectivement mon idée précédente servait "simplement" à limiter les efforts au niveau du système de régulation. Ce qui rejoignais le sujet de départ qui concernait le dimensionnement du système à échappement.

[gloups13]

LPFR, c'est vrai que ça faot beaucoup de tuyau à trainer. C'est pourquoi j'ai grossi la masse du chariot. il ne fait pas réelement 300 kg. de plus je peu m'arranger pour que tout les 100 mètres, un deuxième réservoir vienne prendre la place du premier et comme ça le chariot n'aurait que 100 m de tuyau à tirer ds le cas le plus défavorable.

Le STI, oui c'est bien ça le chariot roule sur les rails qui le guident et limitent grandement les frottements.

[mécano41]

Bonjour à tous,

En complément des remarques diverses et en particulier de celles de LPFR au message 21 :

- si j'ai bien compris ceci au message #20 "...Un tuyau d'eau relié à un réservoir fixe par rapport à la terre ,alimente en continu le réservoir du chariot..." il faut aussi prévoir l'effort de déroulement/traînage du tuyau d'eau

- en supposant que l'effort de traction total soit de 1500 N sur une piste qui sera ce qu'elle sera, cela demande donc, sur 600 m, un travail de 1500 . 600 = 900000 J

- quel que soit le dispositif utilisé, en supposant que l'on souhaite remonter le poids moteur en une demi-heure (ce qui me parait très très long) cela correspond à demander à l'opérateur de manoeuvrer le bazar en fournissant une puissance de 900000 / 1800 = 500 watts pendant une demi-heure sans s'arrêter...Je pense que ce n'est pas humainement possible...

Mais, je n'ai peut-être pas compris...

Cordialement

[gloups13]

Bonjour mécano 61 . Une fois que le poids moteur touchera le sol, il faudra effectivement le remonter à 6 mètres de haut. La ou vous avez faux c'est qu'il n'est nullement nécessaire de le remonter en 30 minutes. On peux le remonter en 4 h si il le faut. Une heure chaque jour. Car il faut savoir que une fois le poids en bas, il faudra recommencer le sénario pour le prochain arrosage qui arrive 3 semaines après le premier. donc on a tout le temps de remonter le poids.

[LPFR]

Bonjour Mécano41.
Je pense que vous avez bien compris et que plus on tourne le problème plus il semble que la source de puissance est insuffisante.
Cordialement,

[gloups13]

si la source de puissance est insuffisante alors je peux toujours faire non pas un mais deux système identique. Ainsi au lieu d'avoir un chariot qui parcour 600 m quand une masse de 2 tonnes parcours 6m on a in chariot qui parcour 300 m quand une masse de 2 tonnes parcour 6m. C'est plus viable comme solution?

[LPFR]

Re.
Oui. C’est plus viable. Du moins ça va dans al bonne direction.
Ce que mécano a signalé est qu’il faut bien plus de 2 tonnes à 6 m.
Avec 2 tonnes à 6 m vous ne ferez qu’une partie du parcours.
Mais si les arrosages se font tous les 3 semaines, pourquoi ne pas arroser un 20ème de champ par jour ?

D’ailleurs, quelles sont ces plantes qui se satisfont d’un arrosage toutes les 3 semaines ? Des cactées ?
A+