Calcul de force nécessaire au levage d'une trappe

[827 883]

Bonjour, j'ai un exercice de mécanique (système de levage) quelqu’un pourrait m'aider svp, je ne comprend rien, le prof balance les sans explications. merci
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[Deedee81]

Bonjour,

Pas de problème mais :
- il faudrait que tu précises l'exercice (sinon on va avoir du mal à expliquer)
- Met le de préférence dans une nouvelle discussion (pour éviter de squatter une autre discussion)
- Précise ce que tu as fait, où tu coinces, etc.... Au pire si tu n'y arrives pas du tout précise-le et demande "comment démarrer, comment aborder ce genre de problème"...

Merci,

[827 883]

l'exercice en question en pièce joint il y a des schémas et tables de données

Capture2.PNGCapture.PNG

Objectif: Rechercher la valeur de la tension à appliquer aux bornes du moteur d'entraînement du palan pour lever une charge de 40kg à une vitesse de 1m/s (g = 10m.s-2).

(schéma)

Caractéristiques issues de la doc. Technique du moteur: (tableau)

1/ Déterminer le couple Cp exercé par la masse sur la poulie.
2/ A partir de la vitesse V donnée ci-dessus, déterminer la fréquence de rotation de la poulie (rd/s).
3/ En déduire la puissance Pu qui doit être fournie par le moteur.
4/ De la question 2/, déduire la fréquence de rotation du moteur (rd/s) puis le couple utile Cu.
5/ En déduire l'intensité absorbée ainsi que la fem du moteur à l'aide de sa documentation technique en négligeant tous les couples de pertes.
6/ Déterminer la valeur de la tension à appliquer aux bornes du moteur.

On inverse le problème: Le moteur absorbe un courant de 10A sous une tension de 90V.
7/ Déterminer la vitesse de déplacement et la masse de la charge soulevée.
8/ Déterminer le rendement du moteur dans ce cas.

[827 883]

Bonjour, je me suis inscrit il y a pas longtemps et c'est la 1er fois que j'utilise un forum je me rattraperais par la suite dans de nouvelles discutions.
à propos de l'exercice, la question 1 bloque directement (je ne vois pas quoi chercher et comment)

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

No stress, on s'est croisé, j'ai donc créé la discussion séparée

Je laisse d'autres voir comment au minimum donner un coup de pouce.

[Bounoume]

question 1: trop facile!
Tu appliques simplement la définition d' un couple de forces.....
la valeur du couple, c' est quoi? C' est le produit de quelles grandeurs?
or ces 2 grandeurs.... C' est donné par la géométrie de la poulie, et la force de tension de la corde...
j' ai bien dit "force": C' est pas le poids de la charge....

Quelle est ta réponse?

[827 883]

merci de votre aide,

le Couple est = à la Force exercé par le poids sur la corde x la Longueur du levier (corde ou bien rayon de la poulie considéré comme levier) ?

C = F . L

1Kgf = 9.81 N --> 40kgf = 392.27 N

F = 392.27 N

L = 0.25 m

C = 98.06 Nm

Chaud ou froid ?

[827 883]

pour le 2,

avec une vitesse de rotation de 2700 rpm donnée,

2700 rpm --> 283 rad/s

avec un réducteur 1/100

on a 28.3 rad/s pour la poulie ?

[827 883]

pour le 3,

je remet l’énoncé

2/ A partir de la vitesse V donnée ci-dessus, déterminer la fréquence de rotation de la poulie (rd/s). -->2.83 rad/s (erreur message précédent)
3/ En déduire la puissance Pu qui doit être fournie par le moteur.

P = C / w(vitesse angulaire)

p = 98 Nm / 2.83 = 34.77 Watts

pour le 4,

4/ De la question 2/, déduire la fréquence de rotation du moteur (rd/s) puis le couple utile Cu.

la fréquence de rotation du moteur reste donc de 283 rad/s ?

Si le couple poulie est de 98 Nm et qu'il est le résultat du douceur (avec un rendement de 80%)
le couple du moteur devrait donc être de 122.5 Nm (98*100/80) ?

pour le 5,

5/ En déduire l'intensité absorbée ainsi que la fem du moteur à l'aide de sa documentation technique en négligeant tous les couples de pertes.

la je suis perdu complètement

[Bounoume]

pour l e 1: ok;
pour le 2: ok (si l' abréviation 'rpm' correspond bien à 'rotation par minute', ce qui n' est pas une grandeur physique valable , mais une grandeur très utile à mon garagiste, ainsi qu' à un ingénieur qui conçoit des machines...
NON ,,horreur!
283/100, ça fait combien????

à la 3 maintenant.... on va voir....

[Bounoume]

Au 2) tu as corrigé , ça correspond à démultiplication de la bonne valeur... MAIS ..... Tu as voulu appliquer la démultiplication.... alors que ce n' est pas demandé au 1)!
donc le 2) est à revoir....

et puis, ce que tu avais fait en trop, et à tort....
ça sera ... peut-être utile ensuite....
et alors.... réfléchis: la rotation de l' autre axe du démultiplicateur.... côté moteur.....est-ce que le train d' engrenages qui démultiplie le nombre de tours/minute... et aussi le nombre de radian/seconde AUGMENTE ou DIMINUE la vitesse de rotation de la poulie par rapport au moteur?

[Bounoume]

le 2° te demandait la fréquence (que j' avais nommée vitesse...) de rotation de... la poulie, pas celle du moteur.....



pour ce qui serait du moteur, la réponse : relis mon post juste au-dessus....

[827 883]

premièrement merci pour ces explications.

si j'ai bien compris maintenant, le moteur tourne à une vitesse x et la poulie tourne à une vitesse supérieur de 100 x ?

[827 883]

je viens de m'apercevoir de quelque chose qui va peu être changer la donne,

premièrement, imposé (g=10m.s-2) ça simplifie un peu les calcules

deuxièmement, "A partir de la vitesse V donnée ci-dessus, déterminer la fréquence de rotation de la poulie (rd/s)."

la vitesse V (si dessus) erreur de langage (il fallait celle du schéma tout en haut et non celle du tableau juste au dessus) V=1m.s-1
enfin j'imagine

de là on peu en Déduire que en 1 seconde, 1 m de corde s'enroule autour de la poulie

avec un rayon de 0.25 m on peu calculer la circonférence de la poulie

2 pi r = 2 * pi * 0.25 = 1/2*pi env= 1.57m

donc la poulie fait moin d'1 tour par seconde

1 tour = 2 pi et 1 tour prend 1.57 s à ce faire

100 tours = 200 pi et 100 tours prennent 157 s à ce faire

on a donc 200 pi radians / 157 s

j’avoue que j'y vais un peu au pif mais bon

on retombe sur soit 4 rad/s

200*pi/157

soit 1.274 rad/s

200/157

[Bounoume]

premièrement merci pour ces explications.

si j'ai bien compris maintenant, le moteur tourne à une vitesse x et la poulie tourne à une vitesse supérieur de 100 x ?

hélas, d' après moi, c' est l' INVERSE.......
parce que, pour qui connaît un peu la construction mécanique ..... ou (comme moi) a déjà utilisé plein de machines, dont des treuils.....
on sait que c 'est le moteur qui tourne vite, et la poulie qui tourne lentement.......

pourquoi?
parce que le moteur, il produit un couple maximum faible, mais il peut tourner très vite [et, pire, les moteurs dits 'asynchrones', qui sont alimentés en courant tripĥasé, ont une vitesse imposée soit autour de 1.500 soit de 3.000 rpm (pour ceux utilisés couramment; les très gros moteurs industriels ont une vitesse de rotation plus lente.....)

Tu vois le bazar, si la poulie tournait à 2700 tours/minute: combien de tours ferai-elle en 1 minute? De combien de mètres monterait la charge en une minute?
Et alors, si , en plus, c' est le moteur qui tourne à 2700 tours, et que le "réducteur" multiplie par 100
ta charge qui monte, elle devient une fusée...

La démultiplication doit forcément réduire la vitesse de rotation du moteur, transmettre sa rotation à l' axe de la poulie à une vitesse divisée par 100.
Cela aurait dû être précisé dans le texte.... à moins que tu aies déjà étudié ça en technologie mécanique.....
Au juste, en quelle section es-tu? générale? technique? quelle branche?

[827 883]

oui il me semblai impossible une multiplication comme celle ci. je bricole pas mal aussi, moto (sur am6) donc entre la boite et la transmis je n'ai que ces quelques notions.

pour préciser je suis en 1er générale (Math Physique et Science Ingénieur)

[Bounoume]

je viens de m'apercevoir de quelque chose qui va peu être changer la donne,
premièrement, imposé (g=10m.s-2) ça simplifie un peu les calcules
deuxièmement, "A partir de la vitesse V donnée ci-dessus, déterminer la fréquence de rotation de la poulie (rd/s)."
la vitesse V (si dessus) erreur de langage (il fallait celle du schéma tout en haut et non celle du tableau juste au dessus) V=1m.s-1
enfin j'imagine
de là on peu en Déduire que en 1 seconde, 1 m de corde s'enroule autour de la poulie
avec un rayon de 0.25 m on peu calculer la circonférence de la poulie
2 pi r = 2 * pi * 0.25 = 1/2*pi env= 1.57m
donc la poulie fait moins d'1 tour par seconde
1 tour = 2 pi et 1 tour prend 1.57 s à ce faire *********
100 tours = 200 pi et 100 tours prennent 157 s à ce faire

on a donc 200 pi radians / 157 s
200*pi/157

soit 1.274 rad/s

Tu as pris le problème par le bon bout.... enfin.....
tu as trouvé la vraie réponse

cependant j' ai mis une lige en rouge: je pense que ton passage à 100 tours et 100 secondes est inutile: tu aurais pu faire directement la division dès le ********, c' était mathématiquement correct:

(2* pi)/1,57 cela donne exactement le même résultat..... puisque multiplier numérateur et dénominateur d' une fraction par le même nombre ne change pas le résultat...

[827 883]

jetait parti de la rotation du moteur 2700 rpm pour définir celle de la poulie or les questions demandent celle de la poulie pour ensuit déduire celle du moteur qui dans ce cas précis me fait tourner en rond. Avec la vitesse de 1m.s-1 on trouve évidement un résultat différent qui permet de trouver une vitesse de rotation du moteur par la suite qui n'est ni 2700 rpm ni si je me souviens bien la vitesse max 4300 rpm

[827 883]

merci, enfin, çà c'est fait, et dire que mon prof n'a toujours pas répondu, merci

[Bounoume]

oui il me semblai impossible une multiplication comme celle ci. je bricole pas mal aussi, moto (sur am6) donc entre la boite et la transmis je n'ai que ces quelques notions.

pour préciser je suis en 1er générale (Math Physique et Science Ingénieur)

bien reçu. Bonne continuation donc.....

Question 3:
3/ En déduire la puissance Pu qui doit être fournie par le moteur.

on a parlé de plein de vitesses de rotation, de démultiplication.....
qui serviront peut-être..... pour d' autres exercices....
mais en fait, pour répondre à la question 3, une seule de ces vitesses va te servir.... et tu devras faire intervenir une autre caractéristique de la chaîne de transmission de la puissance moteur...
A toi.....

[827 883]

donc pour le 3

P moteur = couple force (100Nm) * 1.274 rad/s
p moteur = 127.4 Watts

[827 883]

pour le 4

on à donc vitesse angulaire = 100*1.274 = 127.4
on à donc couple moteur = 127.4/127.4 = 1Nm

pour le 5 je vois flou

5/ En déduire l'intensité absorbée ainsi que la fem du moteur à l'aide de sa documentation technique en négligeant tous les couples de pertes.

[Bounoume]

donc pour le 3

P moteur = couple force (100Nm) * 1.274 rad/s
p moteur = 127.4 Watts

Tu as oublié quelque chose: le rendement mécanique du réducteur de vitesse........
ça:

et tu devras faire intervenir une autre caractéristique de la chaîne de transmission de la puissance moteur...

Comme pour la boîte de vitesses de ta moto, le moteur fournit une certaine puissance en entrée, mais en sortie, la puissance restituée est un peu inférieurs (ou beaucoup, si la mécanique est mal conçue... et mal graissée...)

[827 883]

si je comprend bien 127.4 Watts représentent seulement 80%

et je rectifie la suite avec la nouvelle valeur

merci pour votre aide, je vais vous laisser un peu de répit, merci et bonne soiré

[Bounoume]

à demain, peut-être...

[827 883]

Effectivement me revoilà

Bonjour

je reviens sur ce que vous m'avez dit hier

Tu as oublié quelque chose: le rendement mécanique du réducteur de vitesse........
ça:
et tu devras faire intervenir une autre caractéristique de la chaîne de transmission de la puissance moteur...

serai-ce les pertes

"frottement sec de l’ensemble moteur plus charge s’exerçant sur l'axe moteur Co=0.2Nm"
si c'est ça alors je précise que sur l’énonce donné, cette partie était masqué, n’empêche pas que l'on peu la perdre en compte

[827 883]

pour la suite j'ai trouvé ceci

pour l'intensité absorbé (formule trouvé sur un cour en ligne, jamais survolé en cour)

Couple = Coefficient couple électromagnétique x Intensité ( il me semble que ça doit correspondre)

1.25 Nm = 0.296 ( revue technique moteur ) x I

I = 1.25 / 0.296 = 4.22 A

je pense que cela correspond

pour la suite avec Fem je ne vois pas comment procéder

[Bounoume]

Sur le principe, oui, il faut aussi prendre en compte la puissance consommée par le frottement sec, rapporté à l' axe qui tourne côté moteur.

Tu remarqueras d' ailleurs que les caractéristiques du moteur mentionnent aussi... un frottement sec de 13 N.cm (petit piège: l' unité de mesure, le centimètre, n' est pas normalisée....)
Toutefois, cela ne me gêne pas: ce couple résistif est logiquement inclus dans le couple déclaré par l' énoncé intitulé "frottement sec de l' ensemble", et, donc n' est pas à prendre en compte....

Après, il y a quelque chose qui me chagrine.
Pour connaître la puissance mécanique totale consommée par le moteur, égale à la puissance mécanique totale fournie par sa partie électrique..... avant de pouvoir en déduire sa consommation électrique.....
est-ce que tu calcules puis cumules dans le bon ordre les puissances de la chaîne cinématique?
les 127 watts, c' est avant de prendre en compte le rendement du réducteur???
Tu ajoutes ensuite ? le travail perdu par le couple résistif /frottement sec .... sur le moteur?


-----------fin de la question 3.....
tu ne parles pas de la question 4. donc on passe à la 5)?
pour la 5, si le couple est bien de 1.25 N.m, ta formule donne le bon résultat...

Pour la fem.... faut prendre le problème à l' envers.....

Tu connais la puissance à fournir , tu connais l' intensité fournie... alors, il te manque quoi, dans une certaine définition de la puissance électrique [en courant continu seulement.... tu apprendras + tard que c' est pas tout à fait vrai pour le courant alternatif ordinaire.... il faut multiplier par 1 'facteur de puissance' au nom savant de 'cosinus phi' que tu verras plus tard....]

Ton prof te dit de négliger les diverses pertes.... donc tu as le résultat direct....

[827 883]

les 127 watts, c' est avant de prendre en compte le rendement du réducteur???
j'avais déterminé que c’était la puissance avec le rendement de 80% et donc j’obtenais 159.25 w à l'origine (100%)

ensuit pour la 4

j’obtiens 127.4 rad/s car le moteur tourne 100 fois plus vite que la poulie

ensuit le couple moteur est donc de 159.25/127.4 = 1.25 Nm

[827 883]

j'ai déjà fait ça (a ajuster ci nécessaire)

U = P / I
U = 159.25 / 4.22
U = 37.7

ensuit pour la Fem je suis censé avoir P = 159.25 W (faire attention à la touche Ctrl W ça ferme la page)
I = 4.22 A
V ( ? a trouver a la question suivante ?)

et donc E = U - r * I ?