Basculement machine dû à un effort latéral (force manuelle + vent)

[Seiriin]

Bonjour à tous,

Mon inscription sur ce site est toute récente et voici ma première discussion, n'hésitez pas si vous avez des remarques sur la façon dont j'utilise le site (je vous en saurais gré).

Passons au problème en lui-même.

L'objectif : Le calcul automatisé via un fichier Excel du basculement d'une machine (dans différentes positions) dû à des efforts horizontaux tels que le vent et la force manuelle appliquée par un opérateur.
Pour ce qui est de la machine il s'agit d'un télescopique équipé d'une nacelle porte-personne (d'où la notion de force manuelle, ex: l'opérateur perce un mur --> cela induit un effort)

J'ai dans un premier temps calculer un basculement longitudinal (vers l'avant) qui fut relativement simple.
Je dois maintenant passer au basculement latéral or cela se complique car la machine possède un pont arrière oscillant ce qui a pour effet d'avoir non pas un rectangle comme ligne de basculement mais un triangle de sustentation voir schéma : Schéma lateral.png

J'ai donc utilisé des torseurs en 3 dimensions et ait calculé les efforts de réaction au sein des 3 points de liaisons en prenant en compte les efforts au vent.
Capture d'écran 2024-11-12 101659.png


Une fois ces efforts récupérés je recalcule la position de mon centre de gravité en x y et en z en supprimant les moments de renversement (ce qui a pour effet de "déplacer artificiellement" le centre de gravité vers notre ligne de basculement)

Le résultat du calcul est une pente admissible entre notre ligne de basculement et notre nouveau centre de gravité (à savoir que notre résultat final doit forcément être une pente admissible)

Maintenant je cherche un moyen de vérifier ces calculs ci mais je souhaitais déjà savoir ce que vous en pensiez
(Je ne sais pas si mes images marchent correctement, si ce n'est pas le cas pourriez vous m'expliquer comment importer des images au format png svp.


(Lors des calculs je prends aussi compte de la compression des pneus de la déformation du bras etc... mais ce n'est pas le sujet ici)


Merci de m'avoir lu, n'hésitez pas à me dire si ce n'est pas à clair si vous avez des questions où si j'aurais dû formuler cela différemment afin que je puisse m'améliorer à l'avenir
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[sh42]

Bonjour,

C'est une nacelle élévatrice pour le personnel. Il y a une réglementation légale à respecter et sans doute des normes.
L'emploi de pneumatiques est problématique du fait qu'ils se comportent comme des ressorts. Les roues à bandages sont préférables.
Outre le fait de percer, ce qui semble-t-il peut apporter de la stabilité à l'ensemble, un forêt qui se coince et la personne va tirer de toutes ses forces et là, il y a risque de basculement.

[Seiriin]

Oui, j'ai bien conscience des normes, on suit les calculs et utilisons les valeurs spécifiées par l'EN-280-1.
Le schéma est ambigüe car l'usage de pneumatiques n'est pas représentatif de la réalité en termes de stabilité. A l'avant nous sommes posés sur stabilisateurs (patins en acier venant lever l'avant de l'engin).
Et l'arrière, du fait du pont oscillant le point d'appui est la rotule au centre de l'essieu arrière.
Ensuite, concernant la force manuelle, percer était un exemple. Tout ceci est bien spécifié par la norme mais je ne me voyais pas la détailler entièrement.

Pour préciser : La force manuelle vaut 400N s'il y a plus d'un opérateur dans la nacelle, et l'effort sera calculé avec la direction induisant le plus grand moment de renversement.
Toute la dynamique de calculs est spécifiée par l'EN-280-1, où l'on calcule chaque situation en prenant nos variables dans le cas le plus critique. Afin, à la fin de sortir un abaque permettant de spécifier les performances machines en fonction de la charge dans la nacelle et de la position.

N'hésite pas si tu as d'autres questions.

[yaadno]

'ai donc utilisé des torseurs en 3 dimensions et ait calculé les efforts de réaction au sein des 3 points de liaisons en prenant en compte les efforts au vent.
Capture d'écran 2024-11-12 101659.png

Pour l'instant, tu ne donnes aucun résultat;le croquis n'a aucune cote et on ne voit pas bien la nature des liaisons en O,A,B,ni si la cote du point C est une variable;
quelle est l'hypothèse pour la limite du basculement?
cdlt

[A voir en vidéo sur Futura]

[Seiriin]

Bonjour,

J'ai jugé qu'un résultat avec des vraies valeurs ne vous parlerait pas forcément. Pour vous donner un ordre d'idée on travaille sur une machine de 11421 kg avec un bras télescopable et une charge de 800 kg dans la nacelle porte-personne (opérateurs + équipements). Des test en réel ont déjà été effectués et on observe un basculement lorsque l'on lève notre bras à 50° par rapport au sol avec le bras totalement rétracté. Le résultat que j'obtiens, est de 56,2°.

Les cotes ne sont pas pertinentes à mentionner, c'est un schéma les valeurs numériques ne nous intéressent pas vraiment mais oui la cote en C est variable selon la position de la machine.

Comprenez que j'ai un scope de positions qui sont traitées avec un incrément de 0% à 100% d'extension ou de levage du bras et que chacune des positions machines sont traitées (avec nos cotes qui varient : centre de gravité, point d'application d'effort au vent position de la charge etc ...)

Pour ce qui est des liaisons je pensais que cela se voyait bien mais nous avons une rotule en O ce qui nous donne 3 inconnues de liaison sur les 3 translations, une ponctuelle en B ce qui nous donne une inconnue en translation sur Y et enfin une linéaire annulaire qui nous donne 2 inconnues sur les translations Z et Y. Si vous le souhaitez je peux vous envoyer mes résultats de torseur si cela pourrait vous aider à visualiser.

N.B. : Le fichier possède déjà une structure relativement bien élaborée (on parle de plus de 4000 colonnes * 100 lignes de tableaux de calculs) je ne peux donc pas tout expliquer. Mais chacune des positions sont bien traitées avec leurs différentes variables. Ce que je souhaiterais vérifier est la méthode de calcul.

Je ne sais pas si cela est clair, je vous remercie pour vos réponses !

[sh42]

Bonsoir,

on observe un basculement lorsque l'on lève notre bras à 50° par rapport au sol avec le bras totalement rétracté

Cela est un peu incompréhensible, car en général, c'est le bras parallèle au sol que le couple de renversement est maximum, sauf si la " nacelle " ressemble à un chariot élévateur.

[Seiriin]

En effet tu as raison mais, cela est vrai pour un basculement longitudinal (vers l'avant ou l'arrière) or ce cas étant plus simple que le basculement latéral il est déjà traité. Ici la particularité de ce cas est que nous n'avons pas une ligne de basculement droite au sol comme pour le basculement longitudinal. Mais une droite qui passe par le pivot du pont oscillant (au milieu de l'essieu arrière) et par le centre du stabilisateur avant droit. Ce qui a pour effet d'avoir une droite tracé dans deux plans différents puisqu'elle part d'un point puis continue sa course en descendant et s'écartant vers la droite.

Cette configuration se traduit par le fait que :
Plus on emmène notre poids à l'arrière et la droite de la machine, moins on est stables. (du fait que nous n'avons pas un rectangle de stabilité mais un triangle et on se rapproche de là où le triangle s'affine.






UPDATE : Pour être plus ressemblant à la réalité ce n'est pas une pivot à l'arrière mais une rotule si l'on regarde en 3D.

[sh42]

Bonsoir,

Il est certain qu'avec la position de l'axe de rotation du bras de levage, à la verticale la nacelle n'a presque plus de stabilité.

[le_STI]

Salut

J'ai donc utilisé des torseurs en 3 dimensions et ait calculé les efforts de réaction au sein des 3 points de liaisons en prenant en compte les efforts au vent.
[...]
Une fois ces efforts récupérés je recalcule la position de mon centre de gravité en x y et en z en supprimant les moments de renversement (ce qui a pour effet de "déplacer artificiellement" le centre de gravité vers notre ligne de basculement)

Est-ce qu'il n'aurait pas été plus direct de calculer directement la pente en tenant compte de celle-ci dans la modélisation du problème en 3D (positionnement des 3 points d'appuis + localisation du CdG et de l'effort dû au vent) et en cherchant pour quelle valeur de pente la réaction en B devient nulle ?

A priori il faudra un peu de trigo puis le solveur d'Excel devrait aider.

[sh42]

La seule solution pour augmenter la stabilité de l'engin est de bloquer en rotation latérale le point O de façon à ce que les 4 roues soient des points d'appuis rigides.

A première vue, la mise en place d'un frein type " frein pour tambour de pont-roulant " pourrait remplir cette fonction.
Le principe de ce frein est simple, la pression est assurée par des ressorts et le décollement est fait par un électro-aimant.

Le pont de transmission autobloquant devrait aussi remplir cette mission lorsque l'arbre de transmission est bloqué.

[Seiriin]

Bonjour,

Je m'excuse pour la durée de réponse.

Malheureusement avec cette méthode là ce n'est pas possible (ou alors cela revient à faire la même chose je pense) car une fois l'application de nos efforts au vent notre pente vient à se réduire donc si on intègre notre pente on doit bien la recalculer et pour la recalculer il nous faut la position du CdG et enfin de compte on revient à la même (sauf si je n'ai pas bien compris ce que tu disais). De plus comme notre calcul final donne obligatoirement une pente il est plus cohérent pour la lecture des résultats Excel d'voir une pente comme résultat final.

La trigo est en effet de mise ici. Le solver est un bon outil mais malheureusement cela veut dire qu'il faudrait retoucher au fichier (relancer les macros) à chaque fois qu'il y a des changements .

[Seiriin]

Bonjour,

En effet cela est une solution, mais pour préciser je ne cherche pas à améliorer la stabilité machine car ce n'est pas un projet prioritaire mais simplement à expliciter les performances machines en l'état.

[mécano41]

Bonjour,

Peux-tu me dire si ta machine ressemble à cela, avec des degrés de liberté en plus ou en moins...C'est juste pour voir car cest flou dans ma tête...

Je suppose que tu veux vérifier le non basculement de l'enseble autour des côtés di triangme OAB, en fonction de la position de la nacelle..

Cordialement

[le_STI]

...... une fois l'application de nos efforts au vent notre pente vient à se réduire .......

Etant donné que la géométrie de l'engin est définie et que les forces le sont aussi, je te proposais de définir la pente maximale comme inconnue dans tes équations en posant comme condition que la force en B soit nulle.

Ca reviendrait à faire un calcul direct, sans passer par le "déplacement du centre de gravité" dont tu parles dans ton 1er message.