Dimensionnement d'un treuil électrique

[gazy01]

Bonjour,

Je suis étudiant en ingénierie et pour un projet, nous devons dimensionner un treuil électrique. Ca serait donc un câble qui serait enroulé et qui permettrait de descendre et monter un humain (pompier par exemple) du haut d'un bâtiment de 30m de hauteur (10 étages). Ce pompier accèdera au toit de l'immeuble où il s'attachera au câble pour descendre à un étage, prendre une personne avec elle et la descendre dans la rue. Le pompier pourra donc choisir la distance à parcourir (choisir un étage) et aussi la vitesse. Il y a également deux sens de marche (descente et montée).

Le poids maximum à supporter serait de 250 kg.

J'ai déjà trouver le diamètre de câble d'acier galvanisé (3mm de diamètre) pour un tel poids en considérant un coefficient de sécurité de 5.


Je vous remercie d'avance pour votre aide.

Gazy
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[antek]

Et quelle est la question ?

Il n'y a pas que le coefficient de sécurité, il faut aussi un diamètre minimum (ragages, pliages, . . .).
Et 3 mm me semble léger (accélérations, blocages, . . .).

[gazy01]

Salut,

la question est "comment dimensionner le moteur ainsi que les autres organes mécaniques", donc comment dimensionner le câble, le tambour, le réducteur ainsi que le moteur.

Je suis perdu, je sais pas comment dimensionner et sur quelle base de calcul à chaque fois :/

Pour les 3 mm j'ai calculé ça sur base d'une résistance de 1700N/mm2.


Merci pour vos réponses

[gazy01]

Ca devrait être un système qui ressemble à ça :

[A voir en vidéo sur Futura]

[phys4]

Bonsoir,
Pour définir votre système mécanique, il faut des spécifications complètes, bien plus que la masse totale :
Vitesse de déplacement
Accélérations admises
Précision des arrêts.

[gazy01]

On admet une vitesse maximum de 1m/s mais on veut egalement que la vitesse soit commandable (par un variateur de fréquence par exemple). Concernant un trajet type ca serait une descente du toit vers un étage (par exemple le dernier donc une descente de 3m), on charge la personne à évacuer puis on descend jusqu au trottoir. Donc au début on commence avec une charge de 100kg puis lorsqu'on charge la personne (avec un enfant par exemple) on atteint environ 250kg (je prends les cas extrêmes) pour enfin descendre jusqu'au sol.
Enfin, le pompier remonte s'il doit évacuer d'autres personnes ou tout simplement pour revenir au toit.

Merci en tout cas pour les réponses

[Tifoc]

Bonjour,

Et 3 mm me semble léger (accélérations, blocages, . . .).

il faut des spécifications complètes, bien plus que la masse totale :
Vitesse de déplacement
Accélérations admises
Précision des arrêts.

Vous avez compris ces remarques ?

Pour les 3 mm j'ai calculé ça sur base d'une résistance de 1700N/mm2.

Pardon d'être un peu sec, mais en école d'ingé vous devez quand même savoir la distinction entre statique et dynamique. Votre calcul c'est de la statique (valable si on suspend gentiment qqun au cable). Mais votre étude relève de la dynamique !
Il vous faut commencer par définir un cahier des charges complet et précis, qui contiendra, a minima, une description des mouvements (comme déjà dit...).

[gazy01]

Je suis d'accord qu'il faut un cahier de charge précis, mais c'est juste un prototype et beaucoup de cas sont envisageables. Il manque quoi pour ce cahier de charge ? J'ai fait une description plus haut des mouvements.

Concernant le dimensionnement du câble, c'est vrai que j'ai oublié de faire le calcul en dynamique. Donc il faut tenir compte de quoi exactement ? Je suis pas très bon en mécanique :/

Merci

[Tifoc]

J'ai fait une description plus haut des mouvements.

Le WE dernier, j'ai fait Paris-Nancy en voiture par l'autoroute à 130 km/h maxi. A Marne la Vallée, j'ai chargé deux passagers puis j'ai continué ma route. Et le lendemain j'ai fait le trajet retour. Ca, ce n'est pas une description des mouvements (tout au plus du parcours).
Il y a quinze jours, j'ai fait un essai sur circuit. Départ arrêté, j'ai atteint 100 km/h en 8,2 s et parcouru 1000 m en 27 s. J'ai limité ma vitesse à 230 km/h pendant 2 minutes, puis ai laissé le véhicule en roue libre jusqu'à 90 km/h avant de piler pour m'arrêter en 30 m. Ca ça ressemble déjà plus à une description de mouvement...

il faut tenir compte de quoi exactement ?

De ça :

Vitesse de déplacement
Accélérations admises
Précision des arrêts.

Mettez vous à la place du pompier (ou mieux, de la victime transportée !!!). Qu'allez vous ressentir ? Quand allez vous avoir peur ? Lors de la descente à vitesse constante ou au freinage en arrivant en bas ? Et le câble, quand va-t-il s'en prendre le plus dans les brins ? Imaginez qu'il soit élastique (d'ailleurs il l'est...), quand est-il susceptible de se tendre le plus, autrement dit d'être le plus sollicité ?

Je suis pas très bon en mécanique

Ca va être dur... F = m.a ?
C'est un projet pluridisciplinaire en équipe au moins ?

[antek]

Donc il faut tenir compte de quoi exactement ? Je suis pas très bon en mécanique :/

Des conditions extrêmes.
Je suppose qu'une sécurité ultime sera présente (par exemple blocage si V > 1,5 m/s).
Lorsqu'elle se déclenchera le câble devra supporter l'accélération.

[gazy01]

Ok merci

Donc pour vous la première chose à faire est de dimensionner le câble aux conditions extrêmes (vitesse max, etc). Ensuite il faut dimensionner le tambour je suppose puis le réducteur. Vous avez une idée comment faire? Vous avez une démarche à suivre? Je suis un peu perdu :/

Merci

[Tifoc]

Donc pour vous la première chose à faire est de dimensionner le câble aux conditions extrêmes (vitesse max, etc).

Pas vitesse, a-ccé-lé-ra-tion !
La force maxi, ce sera la masse multipliée par cette accélération maxi. Et on ne peut pas la deviner pour vous.

[gazy01]

Ok je vais l'imposer, et ensuite ?

Merci

[Tifoc]

Ok je vais l'imposer,

La déterminer serait mieux.

et ensuite ?

La force maxi, ce sera la masse multipliée par cette accélération maxi

[gazy01]

Mais je comprends pas, comment je peux déterminer l'accélération maximale? Avec quelle données vu que je pars de rien?

[phys4]

Mais je comprends pas, comment je peux déterminer l'accélération maximale? Avec quelle données vu que je pars de rien?

Le premier travail est justement de vous fixer des limites raisonnables, comme point de départ. Vous avez bien commencé, il faut aller jusqu'au bout de la description précises des mouvements permis.

[Tifoc]

Peut être (mais je ne connais pas le contexte exact de votre projet) faut-il vous rapprocher de spécialistes (pompiers ou pros de l'escalade) qui pourraient vous informer des normes se sécurité concernant les descentes en rappel. Comme le suggère Antek, le pire est surement "l'arrêt d'urgence" qui induit une forte décélération. Mais perso, je n'ai aucune idée de cette valeur admissible.

[Tifoc]

Il me vient une idée (ça m'arrive des fois ). Ca n'a rien de scientifique (quoique...) mais pour avoir un ordre de grandeur, vous pouvez aller chez D-------n au rayon "sports de montagne". Sur les corde et les mousquetons qu'ils vendent, il y a des valeurs de résistance

[gazy01]

Ok merci beaucoup.

Maintenant je bloque par rapport au tambour, comment déterminer le diamètre de celui-ci? Aussi, faut-il tenir compte du frottement dans ce tambour? Comment le connaitre?

Merci pour vos réponses en tout cas