Dimensionnement charnières

[Vitek]

Bonjour à tous,

Je sollicite votre aide car j'aurais besoin d'aide pour dimensionner des charnières sur un pont levis.

Mon pont levis sera fait à partir de poutres à section carrée ou rectangulaires. La poutre bleue est fixe et la poutre verte tourne autour de la poutre bleue à l'aide de charnières. La poutre verte est stoppée en rotation lorsque elle entre en contact avec la poutre bleue. Le pont levis doit pouvoir supporter une charge de 350 kg. Un système de poulie avec un câble est utilisé pour relever la poutre verte. Dans l'idéal, je souhaiterais que seules les charnières te la poutre bleue supportent la poutre verte, le câble ne me servirait qu'à soulever le pont.

Voici le calcul que j'ai réalisé :
Données d'entrée :
-Couple maximal charnières = 2.3 Nm
- coefficient de sécurité =2

Bras de levier = 3750x2x442 = 3 315 000 Nmm

Pour que la pont soit immobile, il faut que COUPLE charnière = COUPLE bras de levier avec COUPLE charnière = F vis charnière x 60mm
J'ai donc F vis charnière = 3 315 000/60 = 55 250 N

J'ai 2 vis sur la charnière qui vont sur la poutre, j'ai donc F charnière = 55 250/2 = 27 625 N

Le couple que subi les charnières serait donc de 27 625x60 = 1 657 500 Nmm

Le couple maximal qu'une charnière peut supporter est de 2.3 Nm, cela signifierait qu'il me faut 1 657 500/2 300 = 720 charnières

Donc autant vous dire que je pense que mon calcul n'est pas bon

Pourriez-vous me dire ou est-ce que je me suis trompé ?
Peut-être que je ne dois pas supposer que la charge est ponctuelle mais répartie ? (les 350 kg représentent 3 personnes)
Dois-je faire en sorte que le câble serve aussi à maintenir le pont-levis ?
Le bras de levier tend à faire tourner le pont, cela doit vouloir dire que la surface de contact entre la poutre bleue et la poutre verte subi des efforts ?

Merci d'avance pour votre aide !
N'hésitez pas à me dire s'il y a des données manquantes.
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[ThM55]

Après une première lecture très rapide, je ne vois pas d'erreur. Cela prouverait que les charnières ne peuvent à elles seules supporter tout le couple de ce pont. Pourquoi excluez-vous la tension dans le cable? Je ne comprends pas ce point: le cable sert bien à soutenir le pont, non?

[ThM55]

Vous semblez aussi supposer que le pont abaissé (partie verte comme sur le dessin) reste en porte-à-faux. Il ne repose pas à droite sur un support? Pourquoi pas? C'est bizarre, un pont repose d’habitude sur deux appuis puisqu'il sert à franchir un fossé.

[Vitek]

Merci pour votre réponse.
je souhaite que la partie verte et la partie bleue soient horizontales. C'est pour cette raison que je ne souhaite pas qu'il repose sur un support. Et j'ai peur qu'il y ai un léger angle si ce sont les câbles qui maintiennent le pont. D'ailleurs cela signifie que si je laisse trop de "mou" sur les câbles, seules les charnières maintiennent le pont et donc celui-ci va casser à coup sûr ?
Si mon calcul est bon, je vais calculer la force nécessaire pour le câble dans ce cas et je reviens vers vous.

[A voir en vidéo sur Futura]

[mécano41]

Bonjour,

Je ne comprends pas à quoi correspond ce "couple maximal charnière"...Enfin, de toute manière et comme cela a déjà été dit, il vaudrait mieux s'appuyer au bout ou utiliser le câble (qui, soit dit en passant n'est certainement pas à 105°). Voici un petit croquis avec l'explication des efforts. Selon la cote H1, ces efforts vont être très importants. Il faut être sûr que les deux parties butent bien en bas sinon, c'est la catastrophe ; d'où, mes butées (qui doivent résister à l'effort). Ne pas oublier non plus que les vis ne doivent pas travailler en cisaillement. Il faut que ce soit leur serrage qui, en raison du coeff. de frottement, empêche tout glissement (voir couple de serrage en fonction de la classe de vis dans le catalogue FACOM).

Je t'explique cela pour te faire prendre conscience du problème mais, si en plus il y a des personnes dessus, il y a d'autres précautions à prendre, des règles à respecter et il faudra consulter des personne habilitées à ce genre de problème. Personnellement, je ne le ferais pas.

Cordialement

[Vitek]

Bonjour et merci pour votre réponse.

J'ai fait cela car je souhaitais que le pont soit parfaitement horizontal (c'est aussi pour cette raison que je ne peux pas m'appuyer au bout), et j'avais peur qu'en utilisant le câble, il y ai du mou lorsque le pont entre en butée avec le socle et que par conséquent le câble ne tire plus sur le pont. Je vais donc partir sur une utilisation avec des câbles.

Le "couple maximal charnière" est une valeur que j'ai trouvé chez un fabricant.

Comment dois-je faire pour déterminer l'effort que subissent les charnières avec les câbles ? Je considère que c'est 50% charnières et 50% câbles ? Ou est-ce que c'est en fonction de la distance par rapport au point de rotation ?

Cordialement

[mécano41]

Bonjour,

Je pense que le couple donné, c'est le couple de frottement car les charnières peuvent être un peu "dures" lorsqu'elles sont neuves...

Voici un bout d'appli. EXCEL qui te permettra d'adapter selon tes valeurs. Je pense avoir mis l'angle de 105° au bon endroit. Tu verras, et c'est normal, que si tu mets le point A au delà du point B, comme dans ton dessin, la réaction YRo change de sens. Evidemment, il ne faut pas que les tranches des panneaux se touchent en dessous de l'articulation.

Attention, c'est calculé pour un panneau levé par deux câbles et charge au milieu de la longueur ; s'il n'y en a qu'un à un bout, il va y avoir des efforts différents et de la torsion du panneau. Même avec deux câbles, si le panneau est long et que la charge n'est pas centrée, les efforts seront différents à droite et à gauche.

Je n'ai pas fait les efforts en relevage car il n'y aura alors que le poids du panneau alors que tout aura été dimensionné pour la charge totale.

J'insiste sur le fait que s'il y a des personnes, il y a des règles et coefficients de sécurité minimaux à respecter...

Quelqu'un pourra peut être donner un avis : je pense qu'avec des chaînes cela "danserait" moins sous les déplacements de charge...

Cordialement

[le_STI]

Salut.

J'ai fait cela car je souhaitais que le pont soit parfaitement horizontal (c'est aussi pour cette raison que je ne peux pas m'appuyer au bout)....

Je t'invite à calculer l'influence sur l'ohorizontalité d'un défaut de positionnement de 1mm au niveau de l'interface des pièces bleue et verte (là où Mécano41, que je salue, a positionné la force R2) ainsi qu'au niveau d'un hypothétique appui au bout du pont. A quel endroit ce défaut a-t-il le plus d'influence?

[Vitek]

Bonjour à tous,

@mécano41
tout d'abord merci pour cette feuille de calcul qui être très utile.
J'ai une question concernant les signes, sur votre schéma les axes X et Y passent par le point de rotation, ce que je comprends.
Pourquoi ne pas utiliser de valeur en Y pour A, c'est parce qu'on ne sait pas ou ce situe le centre de gravité des personnes ?
Quant au Ro, il s'agit de la charge admissible pour 1 charnière ou pour une vis de la charnière ? Car la charnière la plus solide que je voulais utiliser a une charge admissible de 850N.

Concernant le coefficient de sécurité j'avais pensé à utiliser un coefficient de 1.5, qu'en pensez-vous ?

Bien vu pour le fait que la charge ne soit pas centré, je n'y avais pas pensé. D'ailleurs il faudrait peut être mieux que je considère le cas ou il y a 3 personnes sur un côté du pont, ce cas serait encore plus critique je pense non ?

@le_STI
Je ne suis pas sûr d'avoir compris votre question, pour moi un défaut de positionnement de l'interface des pièces bleu et verte n'a pas d'influence car l'angle (et par conséquent l'horizontalité) et réglé via les câbles ?
D'ailleurs maintenant que j’utilise des câbles il vaudrait peut-être mieux que j'écarte les deux pièces pour évite le cas de figure que j'évoquais lorsque les pièces verte et bleus entrent en contact et que le câble ne tire plus ?

Cordialement

[mécano41]

Bonjour,

...J'ai une question concernant les signes, sur votre schéma les axes X et Y passent par le point de rotation, ce que je comprends.
Pourquoi ne pas utiliser de valeur en Y pour A, c'est parce qu'on ne sait pas ou ce situe le centre de gravité des personnes ?

La valeur Y de A n'est pas nécessaire car comme je l'ai indiqué, le calcul n'est fait qu'en position basse. Quelle que soit alors la position en hauteur du CdG, il sera sur une même droite verticale toujours distante de Xa du point O. Le produit de cette distance par l'effort (moment/O) sera toujours le même dans cette position basse.

Maintenant, je peux faire le calcul de l'effort pendant le relevage, mais là, il faut connaître la masse du panneau seul et la position de son CdG (car je suppose que les personnes sont parties avant de relever ). De toute manière, il faut que je modifie si l'on prend en compte une charge décentrée si le panneau est long...

Quant au Ro, il s'agit de la charge admissible pour 1 charnière ou pour une vis de la charnière ? Car la charnière la plus solide que je voulais utiliser a une charge admissible de 850N.

C'est pour l'ensemble des charnières. Si ce n'est pas réparti, il faut faire le calcul autrement. Je ne pense pas que les charnières du tableau conviennent car il ne suffira pas de les multiplier si le panneau est long. Il faut aussi leur appliquer un coeficient de sécurité

Concernant le coefficient de sécurité j'avais pensé à utiliser un coefficient de 1.5, qu'en pensez-vous ?

Je ne connais pas les coeff. imposés pour une charge formée de personnes mais c'est plutôt de l'ordre de 4 ou 5 je pense. A vérifier auprès de personnes compétentes sur le sujet

Bien vu pour le fait que la charge ne soit pas centré, je n'y avais pas pensé. D'ailleurs il faudrait peut être mieux que je considère le cas ou il y a 3 personnes sur un côté du pont, ce cas serait encore plus critique je pense non ?

Je vais modifier l'appli. en ce sens. Pourrait-on avoir un idée de la longueur du panneau et de sa masse et une confirmation qu'il y aura bien deux câbles ou chaînes?

Cordialement

[le_STI]

Je ne suis pas sûr d'avoir compris votre question, pour moi un défaut de positionnement de l'interface des pièces bleu et verte n'a pas d'influence car l'angle (et par conséquent l'horizontalité) et réglé via les câbles ?

Je citais un message où la solution de positionnement via les cables n'avait pas encore été adoptée.
Mon message avait seulement pour but de te montrer que c'était justement l'inverse de ce que tu pensais (mieux valait s'appuyer à l'extrémité "libre" que du côté des charnières).

D'ailleurs maintenant que j’utilise des câbles il vaudrait peut-être mieux que j'écarte les deux pièces pour évite le cas de figure que j'évoquais lorsque les pièces verte et bleus entrent en contact et que le câble ne tire plus ?

Effectivement, le contact des deux pièces engendrerait des contraintes fortes dans les charnières, qui peuvent maintenant être évitées...

[mécano41]

Bonjour,

Voici l'application modifiée pour relevage par deux câbles. Le système étant hyperstatique, j'ai fait un hypothèse de répartition proportionnelle de l'effort entre les deux câbles en considérant un ensemble suffisamment souple (je crains même qu'avec des câbles et une variation de charge de 750 kg, ce soit un peu trop souple...mais ce n'est pas le problème traité).

Avec les composantes des forces, tu peux voir ce que subissent tes articulations dans le sens "arrachement" et "glissement".

Le dessin montre des positions différentes des principaux points entre la droite et la gauche mais il suffit de mettre les mêmes cotes. De même, j'ai traité l'inclinaison latérale possible des câbles mais tu n'es pas obligé de décaler quoi que ce soit (s'il y a enroulement sur une longueur importante en haut, c'est à toi de mettre le câble droit en position basse (de forte charge). J'ai pris tout cela en compte même si cela complique un peu le calcul car, qui peut le plus peut le moins...

Voilà, yapuka...

Si tu penses voir une anomalie quelque part, dis-le...

Cordialement

[mécano41]

Dans les cellules K9, K10 et K11, il devrait y avoir les lettres X, Y et Z désignant les coordonnées (effacées par inadvertance!)

Cordialement

[mécano41]

Pour être cohérent avec les autres cotes, lire Zg=900mm et non 1900mm...De toute manière, il faut mettre tes vraies cotes partout...

Pour le cas où tu en aurais besoin, voici une version avec le suivi des forces en cours de de relevage. Evidemment, la charge due aux personnes est annulée dès que l'on relève.

Cordialement

[Jaunin]

Bonjour mécano41,
Vos feuilles de calculs sont toujours aussi magnifiques et très bien documentées.
Cordialement.
Jaunin__

[mécano41]

Bonjour à tous,

Merci Jaunin.

Dans la première ligne du nota, il faut lire "Le calcul avec la charge des personnes est fait pour la position "Panneau abaissé"."

D'autre part, je ne l'ai pas précisé car il me semble que cela va de soi : dans le calcul, j'ai donné la possibilité de mettre n'importe quelle cote pour positionner les quatre points B, C, E et H définissant les câbles. C'est seulement pour pouvoir tenir compte d'une éventuelle déflexion du câble dans d'autres applications avec un enroulement sur tambour mais il est évident que :

- la déflexion devra être identique ou symétrique (suite à enroulements dans même sens ou en sens inverses)

- que les positions en X et Y des points B et C devront rester identiques et des points E et H également (sinon, il faudrait commander les câbles à des vitesses différentes)

- en cas de déflexion, il faudrait calculer le relation entre l'angle de relevage et la position du câble sur le tambour (et modifier un peu l'appli.)

Je vais tout de même préciser cela dans l'appli...

Cordialement

[Vitek]

Bonjour à tous,

Pour information, la longueur du panneau est de 3m, sa masse est de 50kg, et il y aura bien 2 chaines.

Merci beaucoup pour cette feuille de calcul qui va m'éviter à coup sûr bien des erreurs de calcul.
Merci également pour les précisions concernant la position des points B, C, E et H, je me posais justement la question.

Du coup je suppose que le point D est considéré glissant afin d'avoir le même nombre d'inconnues et d'équations ?

Cordialement

[mécano41]

Bonjour,

...Du coup je suppose que le point D est considéré glissant afin d'avoir le même nombre d'inconnues et d'équations ?

Oui, sinon, c'est hyperstatique dans le sens Z. C'est juste pour le calcul ; dans la réalité, l'une des charnières va porter avant l'autre, peu importe laquelle. Selon la raideur du panneau, tu vas certainement en mettre une (ou deux) autre(s) sur Oz, une seule portera dans ce sens. La charnière supplémentaire réduira seulement la flexion du panneau.

Cordialement