Determiner un effort avec une transmission de puissance par poulies/courroies

[DavGar]

Bonjour à tous,

Je dois concevoir un dispositif de scellage à chaud pour sacs plastiques.

A) Afin de faciliter nos échanges, je me permets de vous présenter plus en détail un prototype déjà réalisé et similaire à celui que je veux faire :

1. Il s’agit d’un dispositif de scellage (deux mors équipés de résistances chauffantes viennent pincer un sac plastique, chauffent et scellent le sac).

2. Le mouvement est généré par un moteur 24 V, DC, couple 0.06 N.m et vitesse de rotation : 1184 rpm.

3. Sur l’arbre moteur se trouve une poulie (18 dents, profil MXL; toutes les caractéristiques des poulies, courroies etc.. Sont indiquées sur l'image que vous trouverez ci-dessous)

4. Une première courroie (95 dents profil MXL) permet de transmettre le couple généré par l’arbre moteur sur une vis de guidage par le biais d’une poulie (72 dents profil MXL).

5. La liaison mécanique entre Les mors chauffants et les 2 vis trapézoïdales (liaison assurée par une seconde courroie et deux roues dentées ) est assurée par 4 écrous cylindriques en laiton que vous pourrez voir représentés sur le dessin, avec un plat.

• La pression de scellage est d’environ 0.7 MPa pour une scelleuse standard ce qui pour la section des mors représente un effort de 140N environ,
• La température de scellage standard est de 250°,
• La course des mors de 100mm

Voila.

B) Maintenant les questions ah ah:

1) Comme vous pouvez le constater, toutes les poulies et courroies ont des normes impériales (MXL) avec des pas à 2.032mm. J'aimerais passer en norme européenne (j'ai identifié la norme GT2 avec un pas de 2mm).

Mais avant de me lancer j'aimerais m'assurer que l'effort de "pincement" des deux mors soit sensiblement le même qu'avec le dispositif en MXL, ainsi que la vitesse linéaire des mors. Et c’est la que vous pouvez m'aider:

j'ai déjà réalisé un calcul:

Expérimentalement j'ai constaté une vitesse linéaire de 18mm/sec, par le calcul j'obtiens: V= ((Pas:3*10^-3)*(oméga: 31rad/sec)) / (2*pi)= 14.8 mm*s-1
Pour oméga j'ai fait r=18/72=1/4=x/((1184/60)*2*pi)

Ensuite pour l'effort généré par un mors j'ai utilisé la formule suivante: F= (rendement du mécanisme)*((Couple*2*Pi)/pas)

Pour le rendement du mécanisme j'ai trouvé une formule:

n= (tan Phi)/(tan(Phi+0.23)) ou tan Phi= (pas vis nominal)/(diamètre primitif*Pi)

Je vous épargne les calculs un peu fastidieux (sauf si vous me demandez de détailler par la suite) mais cela donne un rendement à 0.95.

et j'ai donc un effort de 477N, je n'ai aucune idée de si cela est aberrant ou non mais on est loin de 140N pour une pression de scellage "standard"!

La finalité de cette première question est donc de m’assurer si les calculs sont cohérents, ainsi que les résultats donc, afin que je puisse les reproduire avec des poulies et courroies en norme GT2 et voir si cela coïncide avec les résultats déjà observés sur le dispositif existant!

2) La deuxième question est plus triviale, et fait appel à vos connaissances de mécaniciens: j'ai un budget (évidemment) très restreint, et le mode de transmission le plus économique que j'ai identifié et celui de la poulie cranté, courroie dentée.

J'avais bien envisagé une sorte d'actionneur linéaire qui pousserait un mors mobile contre un mors fixe, mais le prix des actionneurs linéaires dépasse de loin l'ensemble poulie/courroies.

Donc la je sollicite plus vos avis afin de savoir ce que vous en pensez.

Voila j'espère que tout est relativement claire pour vous, je vous remercie d'avance pour votre aide.


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[XK150]

Bonjour ,
Je ne réponds pas à tout , mais tout cela me plaît bien à priori , une question toutefois :
Pourquoi 2 mors mobiles qui vont vous obliger à un châssis et un à montage et des guidages plus compliqués que un mors mobile et un mors FIXE qui ferait déjà une partie des fonctions citées ? … Voir les étaux .

[DavGar]

Bonjour XK150 et merci pour votre retour rapide!

J'avais envisagé le mors fixe et le mors mobile c'est même la première idée à laquelle j'ai pensée, mais toute la concurrence procède avec les deux mors mobiles, et je me dis que si des ingénieurs probablement plus expérimentés que moi ont opté pour cette solution c'est qu'il s’agit de la plus économique? C'est vrai que pour moi le mors fixe n'avait que des avantages:

1) une conception effectivement simplifiée
2) une vis de guidage a filetage unique, et pas double filetage, ce qui représente un cout d'usinage non négligeable, je pense même que ça va être le plus cher.
3) on s'affranchit des deux écrous cylindriques qui supportait le mors devenu fixe

Voila, mais je me demande si justement le fait que les deux mors soient mobiles n'ajoutent pas une pression de scellage supplémentaire, et une répartition de cette pression plus homogène, puisque les deux mors subissent les efforts générés par le couple moteur qui les poussent l'un contre l'autre , voyez vous ce que je veux dire?

[XK150]

On ne gagne rien à 2 mors mobiles , c'est le moteur qui commande !
Tout au plus , faudrait il mettre le mors fixe oscillant pour bien plaquer sur le mobile .
Le choix est peut être en relation avec le positionnement du sac à souder ??? Sinon , je ne vois pas de raison évidente .

[A voir en vidéo sur Futura]

[phys4]

Voila, mais je me demande si justement le fait que les deux mors soient mobiles n'ajoutent pas une pression de scellage supplémentaire, et une répartition de cette pression plus homogène, puisque les deux mors subissent les efforts générés par le couple moteur qui les poussent l'un contre l'autre , voyez vous ce que je veux dire?

Bonjour,
Je pense aussi que le seul avantage et l'homogénéité de l'effort et l'absence de réaction sur le sac en cours de scellement.
Par contre cela divise la force par 2, car il faut tenir compte de la division du couple, chaque mors prenant la moitié du couple: il me semble que c'est oublié dans le calcul initial, car cela me donne une force par mors de 238 N et non les 477 N annoncés.
En raisonnent en énergie, l'avance totale de la force se fait au double de la vitesse d'un mors.

[DavGar]

Ah oui effectivement phys4 j'ai calculé cela sur une vis!

Donc vous confirmez que mes calculs sont bons alors ?

[phys4]

Donc vous confirmez que mes calculs sont bons alors ?

Rien à dire sur les calculs, à part l'erreur mentionnée sur la force.
La vitesse des mors est correcte.

[DavGar]

Okay super, merci beaucoup. Je vous cache pas qu'en voyant le système je pensais ça trivial, mais pas tant que ça au final

Je vais me pencher sur un système à mors fixe. Ça sera ma petite signature si le projet est validé puisque jusqu'à présent toute la concurrence procède avec mors mobiles ah ah.

Aussi petites questions

1)avez vous des idées de ou je pourrais me procurer un moteur 24v DC, je n'en trouve nul part ou alors à des prix exhorbitants. Je me dis peut être que l'un de vous est habitué à travailler avec ce genre de produits?

2) pour les écrous cylindriques qui supportent les mors, j'ai le sentiment qu'ils sont en laiton. L'utilisation de cette matière est elle selon vous judicieuse? Ou je peux me rabattre sur une pièce acier toute bête (pour rappel: ces écrous supportent les mors chauffant, je n'ai aucune idée de la température exacte de chauffe, mais j'imagine qu'elle doit dépasser celle du point de fusion des sacs plastiques, je vais me documenter la dessus très rapidement).

[XK150]

1 - 24V DC ? Poids lourds auto , essuie glaces , lève glaces , ventilo , …Au hasard total : https://fr.aliexpress.com/item/GW628...865bdIlBud6&ws
Ou encore : https://www.ebay.fr/itm/500W-DC-24V-...AzL:rk:12:pf:0

2 - Plutôt bronze ou bronze fritté .

[phys4]

Avec une puissance utile de 7,5 W c'est un moteur minuscule, voir dans les modèles réduits, mais ce sera difficile en 24 V

[XK150]

Bon , je baisse en puissance ...10W - 29 Euros : https://www.ebay.fr/itm/DC24V-1-8A-6...LdBaPqVa:rk:20

[DavGar]

1) 29 euros c'est encore trop cher malheureusement, pour vous donner un ordre d'idée sur le modèle dont je dispose déjà et que je veux reproduire, le moto-réducteur c'est celui-ci: mb028rs112-pl0005 de chez exmek mais je ne le retrouve nul part ils on du l'arrêter. et pour info le prix était inférieur à 20euros (je ne connais plus le montant exact). Les caractéristiques du moteur sont les suivantes: C: 0.06N.m, rpm: 1184 ratio 5:2:1.

2) Pourriez vous m'expliquer ce qui a orienté votre choix vers du bronze ou bronze fritté ? Auto-lubrification? Meilleure tenue aux contraintes thermiques?

[XK150]

2 - Vous dites que les écrous sont probablement en laiton , je réponds sans voir , plus sûrement en bronze , ce qui est plus habituel et mieux adapté à cet usage .

1 - Vous êtes obligé d'économiser à ce point ! Cela me laisse sans voix ...

[DavGar]

1) Oui ah ah je comprends parfaitement que cela peut sembler ridicule, je me motive en me disant que ça rajoute un peu de challenge
2) D'accord, vous pourriez éventuellement me dire ce quiselon vous fait que le bronze serait adapté à ce genre d'usage? Je me documente en parallèle.

[XK150]

Le frottement acier sur bronze est faible , les risques de grippage quasi nuls avec un usinage standard , une durée de vie maximum .
Finalement , ne pas prendre du fritté , plus cher (!) qui risque de perdre son huile en chauffant . Faites une recherche , il semble tenir jusqu'à 120° .

[le_STI]

Salut.

1) Comme vous pouvez le constater, toutes les poulies et courroies ont des normes impériales (MXL) avec des pas à 2.032mm. J'aimerais passer en norme européenne (j'ai identifié la norme GT2 avec un pas de 2mm).

Mais avant de me lancer j'aimerais m'assurer que l'effort de "pincement" des deux mors soit sensiblement le même qu'avec le dispositif en MXL, ainsi que la vitesse linéaire des mors.

Pour les poulies MXL46, tu peux prendre les poulies métriques que tu veux, à condition qu'elles soient identiques.
Pour les poulies MXL 18/72 dents, il te suffit d'avoir le même rapport de réduction en métrique (donc, par exemple.... 18/72 dents )

Il faudra simplement vérifier que l'entraxe est compatible avec la courroie que tu choisiras (quitte à ajouter un tendeur).

[DavGar]

Effectivement merci pour ces précisions. J'ai vraiment des difficultés à trouver un moteur, c'est une des principales difficultés de ce projet: trouver les composants.

[Jaunin]

Bonjour,
C'est juste pour information.
Cordialement.
Jaunin__

http://www.angst-pfister.com/fr-ch/d...fm?dsmid=96598

[DavGar]

Bonjour Jaunin, quelle coïncidence après plusieurs semaines sans intervenir sur ce sujet, voila que nous décidons de le faire avancer le même jour.

Merci à vous je vais jeter un coup d’œil dès demain et je vous ferai mon retour et éventuelles questions.

Aussi j'ai repris mes calculs et attention ils sont faux! je les remettrai au propre dans la semaine.