Force d'un vérin et masse a déplacer autour d'un axe

[Totem95d]

Bonjour a tous,

Je conçois actuellement un mécanisme qui permet de faire pivoter a 90deg une pièce autour d'un axe.
Le mouvement est réalisé a l'aide d'un vérin ayant comme force de recul : 4418 N
Le centre de gravité de la masse a déplacer est située a 450mm du centre de rotation.
La rotation de cette masse est réalisé autour d'un roulement aiguille pour limiter les frottements.

Apres quelques recherches, je suis tombé sur ce sujet : http://forums.futura-sciences.com/ph...l-deffort.html
Mais comment gérer la masse opposée ?

En calculant le moment de force avec la formule Τ=rFsinx je trouve des valeurs très basses 338Nm pour le bras de levier de 76mm

Pouvez vous m'orienter ?

voici un fichier avec mon calcul et une image illustrant
Force verin.xls
screenshot.16.jpg
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[Dynamix]

Salut

Le mouvement est réalisé a l'aide d'un vérin ayant comme force de recul : 4418 N

Non .
C' est la force maximum qu' il peut exercer .
Ton calcul doit vérifier que la force nécessaire à soulever ton poids de 800 N est toujours inférieur à ce maximum (avec une marge généreuse)

[Totem95d]

Finalement après une simplification j'obtiens le schéma suivant avec ces valeurs.



Le vérin sera donc sous-dimensionné, par contre l'ensemble étant monté sur un robot, il est possible faire pivoter d'un quart de tour la totalité du mécanisme pour réduire les effets de gravité. L'axe de rotation est ainsi situé verticalement, réduisant considérablement la force nécessaire au vérin a faire pivoter la piece de 90deg.

Pour une question de masse, il ne m'est pas possible de choisir un vérin plus gros.

[le_STI]

Salut.

Ce schéma n'est pas représentatif de l'ensemble visible sur l'image que tu as postée plus haut (quoique l'image n'est pas du tout à l'échelle et qu'il manque la position du centre de gravité pour que l'on puisse définir clairement le schéma cinématique).

Dans la position de départ (celle de l'image du post #1), si on part du principe que le centre de gravité de la masse de 80kg est situé sous l'axe de rotation, les ~8000N ont un bras de levier de 450*sin(0°) soit 0mm alors que la force du vérin a un bras de levier de ~76*cos(45°) soit ~53.7mm.
En position finale, le bras de levier du poids de la masse de 80kg sera de 450*sin(45°) soit ~318.2mm et celui de la force du vérin sera de 76*cos(45°) soit ~53.7mm.

[A voir en vidéo sur Futura]

[mécano41]

Bonjour,

Mon message ne te dispense pas de répondre aux questions et remarques des autres intervenants mais, si tu veux minimiser l'effort nécessaire au relevage, il faut faire une modification selon le schéma joint pour que le moment fourni par le vérin soit maximal pour la position de la masse appliquant un moment maximal.

Dans ce cas, cela revient au calcul sur ton schéma du message #3 mais avec une longueur de 0,076 m au lieu de 0,050 m ce qui donnera un effort maxi demandé de 4740 N au lieu de 7200 N.

NOTA : il est possible que cette modification nécessite de faire une articulation en deux parties (laissant passer la chape et la tige du vérin en position "masse en bas".



Cordialement

[mécano41]

J'ajoute qu'il faut néanmoins vérifier qu'en position "masse en bas", la distance de O au segment AD1 soit suffisante pour que le produit de cette distance par l'effort maxi du vérin soit > 800.0,450 soit 360 N.m demandés par la charge. J'ai fait une appli. EXCEL avec tout dedans, mais je préférerais que tu effectues tes propres calculs avant de la mettre sur le forum.

Cordialement

[Totem95d]

Merci pour vos réponses, le_STI effectivement les 0.05m de mon 2eme schéma viennent du calcul que tu as écris : 76*cos(45°) soit ~53.7mm

J'ai probablement mélangé les informations sur ce 2eme schéma car mon raisonnement était le suivant :

les 4418N avec un angle de 45* avec un bras de levier de 0.076m
correspondent a
4418N avec un angle de 90* avec un bras de levier de 0.053m

Pour les 7200 N : Je voulais connaitre l'effort nécessaire de bouger les 800N situés a 0.45m du centre de rotation :
(0,45 x 800) / 0.05 = 7200 N

Mais finalement cette valeur ne permet que l’équilibre des forces.
Vous l'aurez compris, je n'y vois pas très clair dans tous ça

Mecano41, je vais tout de même essayer de faire cette feuille de calcul

[mécano41]

Bonjour,

Mecano41, je vais tout de même essayer de faire cette feuille de calcul

A noter que dans les dessins de mon message #5, la flèche de l'indication "Pos. finale pour α = αmin" du premier dessin n'est pas bonne ; celle du second dessin est bonne.

N'oublie pas :

- que, comme le centre de gravité G de la charge de masse 80 kg n'est pas situé à la verticale de l'articulation, la position où le moment est maxi ne se trouve pas après une rotation de 90° mais plutôt moins (attention! sur ton dessin : si la charge rouge fait 80 kg et que le reste est négligeable, je doute que position du point G soit à 450mm de l'articulation ; ce sera plus loin et augmentera le moment par rapport à O)

- que pour les positions min et maxi choisies pour le levier de commande et pour la position chosie de l'articulation arrière du vérin, la distance entre l'articulation et l'axe du vérin varie et n'est pas forcément mini lorsque la charge est dans la position où le moment est maxi. Si tu calcules uniquement pour cette position, il est possible que l'effort pour une rotation moindre ou supérieure, l'effort demandé soit plus important. Pour cette raison, il vaut mieux faire un calcul plus général donnant la variation de l'effort pendant la rotation.

Dans ton appli., il faut donc :

- entrer les coordonnées des points (ex. : , A, C, B et D sur mon dessin) pour une position initiale de l'ensemble
- établir les formules des positions de ces mêmes points en fonction de l'angle de rotation, à partir de la position initiale
- établir les formules du moment produit par la charge
- établir les formules du moment mini produit par le vérin pour un effort Fv (inconnu - à déterminer)
- définir Fv pour que le système soit en équilibre

Cela te donnera un effort qu'il faudra bien entendu majorer pour tenir compte des incertitudes, frottements...etc voir de l'effort d'accélération si le mouvement n'est pas très lent...

Cordialement

[Totem95d]

Merci, ton post m'a bien aidé !

J'ai donc créé le fichier excel avec les formules...et j'arrive a ça :

Outil calcul force2.xls
(fichier xlsx renommé en xls pour une question de taille, cliquez sur oui a l'ouverture du document)

Je pense que j'ai créé une usine a gaz pour pas grand chose puisque je considère que le force des 800N est verticale au point de rotation...Je vous laisse regarder !

[JPL]

Un problème avec ce fichier pour ceux qui utilisent LibreOffice : dépassement du nombre de colonnes par feuille.

[Jaunin]

Même avec Excel 2016.

[mécano41]

Bonjour,

Sur EXCEL 2010, je l'ai ouvert en continuant après le message ; en revanche, il y a des bizarreries dès que l'on veut recopier la partie "intéressante" dans un fichier vierge...je n'ai pas insisté.

J'ai pu néanmoins comparer la dernière colonne avec les résultats de mon appli. jointe : c'est bon! (il faut évidemment ramener notre angle de déplacement à la même référence pour comparer)

Dans la feuille "Calculs manuels", tu trouveras, en une seule formule, l'expression de Fv en fonction du déplacement du levier de vérin.

Dans l'appli., on peut faire varier ce déplacement à l'aide du curseur et lire les résultats ainsi que l'image de l'ensemble pour la position choisie. Il y a également un tableau (établi par VBA) donnant toutes les valeurs.

Accessoirement, on calcule la réaction à l'articulation O.

Cordialement

PS : j'ai fait une autre appli. plus élaborée qui permet d'aider à choisir la position du point D (lorsqu'on a la possibilité de le déplacer) en vue d'optimiser l'effort maxi demandé au vérin. C'est assez compliqué et je n'ai pas tout à fait fini...

[Totem95d]

Je dois dire que ton fichier est particulièrement bien fait !! VBA est une grande inconnue pour moi...

Merci pour votre coup de main.

Je suis curieux de voir ta 2eme appli.

[mécano41]

Bonjour,

Voici une première approche...Pour le moment, pour un point D donné, l'appli. donne la course nécessaire mais il n'y a pas encore de prise en compte des gardes avant et arrière du vérin, le levier OC devant, en A et en B, venir s'arrêter sur des butées. A noter que, si l'on voulait buter sur le vérin lui-même, en avant et en arrière, on ne pourrait avoir qu'une seule position possible : vérin aligné sur AB. Il n'y aurait aucun réglage possible. Actuellement, après utilisation de l'appli., il faut déplacer le point D sur l'axe du vérin afin d'allonger CD de la valeur de la garde arrière. Il faut ensuite indiquer la course réelle maxi du vérin seul, suffisante pour qu'il y ait une garde avant.

Tout est expliqué dans la page Accueil.


J'ai fait quelque chose pour prendre en compte ces gardes mais cela ne me plaît pas...je cherche autre chose, en tenant compte des impossibilités...


Cordialement

[Jaunin]

Bonjour Mécano41,
Magnifique !, comme d'habitude.
Cordialement.
Jaunin__

[mécano41]

Bonjour à tous,

Voici la nouvelle version (cela a été long car j'ai eu quelques ennuis imprévus avec EXCEL!).

On peut très facilement modifier la position du vérin ; tout est expliqué dans la feuille Accueil.

Cordialement

[mécano41]

Bonjour,

Cela est évident mais j'aurais dû le préciser : l'effort calculé pour le vérin, dans ces fichiers, est un effort "brut", en statique, qui ne tient donc aucun compte des frottements ni de l'effort d'accélération les parties mobiles.

Cordialement