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Dimensionnement tige filetée



  1. #1
    tibo34

    Dimensionnement tige filetée


    ------

    Bonjour à tous,
    je souhaite savoir le couple à exercer sur une tige filetée afin de faire translater un élément pesant 90Kg. Vous trouverez sur l'image ci-jointe une idée du guidage en translation que je souhaite réaliser. En cherchant sur le site j'ai trouvé deux formules de couple pour descenrde et monter une charge.(http://forums.futura-sciences.com/thread213445.html). Cependant, pour mon cas la charge se translate de "façon transversale". Faut-il que j'utilise les mêmes formules?
    Quelle tige filetée dois-je choisir? (entrainement par bille, tige fileté au pas standard avec couple de matériau bronze/acier ou autres....)
    Par ailleurs, toute idée de guidage à faible coût et robuste est la bienvenue.
    Le guidage ne demande pas une grande précision (du millimètre), il doit être actionné de façon manuelle et la fréquence d'utilisation sera rare.
    Merci

    -----
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    Dernière modification par tibo34 ; 30/06/2008 à 16h38.

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  3. #2
    Mr Jack

    Re : Dimensionnement tige filetée

    T'entends quoi par "actionner de façon manuelle"?
    une manivelle? un moteur?...?

    Perso, je vois pas encore ta pièce jointe, mais tu pourrais faire un guigade linéaire, et faire translater le tout avec un système de crémaillère et pour faciliter le mouvement et pas avoir besoin de couple trop important, tu mets des roulettes...
    un truc dans ce genre, dans la scierie ou je fais mon stage, ce système déplace latéralement une très grosse charge (un très gros vérin pneumatique et deux moteur de scies, plus les deux lames plus le bâti...ça doit faire plus de 100 kilo je pense...
    L'imagination de l'homme est la seule limite à sa cruauté!

  4. #3
    Mr Jack

    Re : Dimensionnement tige filetée

    effectivement je viens de voir le système...c'est obligé que le quidage soit sur le coté de la charge...avec le moment engendré par la charge...ça tient??

    Si tu limites les frottements au maximum, le couple utile ne devra pas être très élevé...je pense qu'avec une tige M10 ça suffira...
    Mais c'est au "feeling"...
    L'imagination de l'homme est la seule limite à sa cruauté!

  5. #4
    mécano41

    Re : Dimensionnement tige filetée

    Bonjour,

    Dans ton cas, on connaît

    - la charge F1 produite par la masse de 90 kg ne s'exerce pas directement sur le système vis-écrou, donc pour toi : F1 = 90 . 9,81 = 883 N
    - la distance D1 (donc pour toi, 0,6 m) entre le point d'application de la charge F1 et le plan des barres de guidage

    Il faut connaître :

    - la distance D2 (en m) entre les deux barres de guidage
    - le coefficient de frottement µ des bagues de guidage sur les barres

    Ensuite tu calcules les efforts sur les barres en considérant que l'une prend la charge + l'effort dû au couple de basculement et l'autre seulement l'effort dû au couple.

    Effort dû au couple (donc appliqué sur chaque barre):



    Effort sur première barre (c'est la résultante de F1 et F2) :



    Effort de frottement pour les deux barres :



    C'est cet effort qui va te servir à calculer ta vis.

    Pour ce genre de chose, pas la peine de faire des calculs compliqués. Si, vu la vitesse et la fréquence d'utilisation, tu choisis une tige filetée classique, tu considères un rendement de 0,3.

    Pour calculer le couple C1 sur la vis pour produire l'effort F4 tu fais simplement par équivalence des travaux :



    Avec p= pas du système vis-écrou (en m) à choisir en fonction du couple maxi désiré (n'oublies pas le rendement)

    Le pas standard te conduit à une tige filetée qui sera certainement plus grosse (ex. un pas de 2mm te conduit à une vis M16) que celle juste capable de pousser ton chariot. En revanche, jette un coup d'oeil sur la flexion des barres lorsque le chariot est au milieu...et n'oublie pas de laisser flotter l'écrou radialement...

    Cordialement

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    tibo34

    Re : Dimensionnement tige filetée

    Bonjour et merci pour vos réponses.
    Pour la déformation des barres, avec du diamètre 30 j'ai une fleche au milieu de 0,4mm sous l'effort F3.
    Au final j'arrive à un couple de 0,44N.m (entraxe entre les barres 400mm).
    Je me posait la question si je bascule le système de guidage en translation à l'horizontale (les deux axes de guidages dans un même plan horizontal) l'effort du poids est-il encaissé par les deux axes? Est-ce une meilleure solution?
    Sinon j'ai un autre type de solution utilisant un galet (voir pièce jointe).
    A votre avis est-il nécessaire d'utiliser des galets pour réaliser ce guidage. En effet, un couple de 0,5N.m ma parait acceptable pour un entrainement manuel (avec la main de l'opérateur pour Mr Jack).
    Dernière question, l'écrou flottant achat ou fabrication???
    Merci

  8. #6
    tibo34

    Re : Dimensionnement tige filetée

    OUPS!!!
    J'ai oublié le rendement dans le calcul du couple.
    On arrive donc à un couple de 1,5N.m
    Ca reste cependant dans le domaine du raisonable

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  10. #7
    mécano41

    Re : Dimensionnement tige filetée

    Bonjour,

    Cela bouge peu fréquemment et lentement, des bagues du commerce genre Metafram...etc devraient suffire.

    Mettre à l'horizontal donne un effort plus important sur la barre la plus proche de la charge pour une même distance de 0,6 m à celle-ci.

    Une remarque : le guidage ne paraît pas très long ; attention aux coincements

    Qu'as-tu pris comme longueur de barres, comme pas de vis et comme coeff. de frottement pour ton calcul? Je trouve que tes résultats sont plutôt élevés en couple et en flèche.

    EDIT : l'écrou flottant, c'est juste mettre du jeu radialement et arrêter longitudinalement

    Cordialement
    Dernière modification par mécano41 ; 01/07/2008 à 10h05.

  11. #8
    tibo34

    Re : Dimensionnement tige filetée

    OK pour les coussinets, c'est ce que je vais placer aussi bien pour le guidage en rotation de la vis que pour celui en translation de l'élément qui va translater.
    Pour le calcul, j'ai pris :
    D2 = 200mm (entraxe entre les barres de guidages)
    Longueur des barres 400mm
    Pas de vis : 2,5 (tige filetée M20) et je pense peut être placer du M30 pour avoir un carré d'entrainement à la sortie assez important. En effet, je viens épauler ma tige filetée sur les deux extrémitées pour la guider et l'arréter en translation.
    Coeff de frottement : 0,2 (acier sur acier).

    Pour terminer, je fabrique donc l'écrou flottant avec un jeu radial dans les deux axes (j'ai vu en exemple sur internet) http://pagesperso-orange.fr/christop...ou_flt_ecl.jpg

    Et Merci Mécano 41, tu es toujours de précieux conseils.

  12. #9
    mécano41

    Re : Dimensionnement tige filetée

    Effectivement, tu es passé des 400 mm d'entraxe du message #5 à 200 mm, donc c'est plus élevé. Il faut savoir que tout cela ne sera pas très rigide...voir les 0,4 mm de flèche...mais j'ai cru comprendre qu'il n'y avait aucune précision.

    Attention qu'il n'y ait pas d'efforts imprévus car c'est déjà pas mal chargé.

    Cordialement

  13. #10
    tibo34

    Re : Dimensionnement tige filetée

    La précision est de l'ordre du mm.
    Mais je souhaite avoir quelque chose de rigide. L'idée d'écarter l'entraxe entre les barres est-elle une solution pour rigidifier le système?

  14. #11
    tibo34

    Re : Dimensionnement tige filetée

    Je viens de m'apercevoir qu'il n'y avait pas la pièce jointe du post que j'ai laissé a 11h43 (je vous la joint).
    J'aimerai revenir sur le post de Mécano 41 quand vous indiquez "Mettre à l'horizontal donne un effort plus important sur la barre la plus proche de la charge pour une même distance de 0,6 m à celle-ci"
    Je ne comprend pas pourquoi?
    Ci joint le schéma de la modélisation horizontale.
    Dans le cas vertical, je calcule un effort F3 = 2850N et dans le cas horizontal, l'effort sur la première barre est de 2700N.
    Merci d'éclaircir mon cerveau
    Images attachées Images attachées

  15. #12
    tibo34

    Re : Dimensionnement tige filetée

    Bonsoir,
    voilà trois principe de solutions.
    Je vais surement faire chiffrer la 3ème solution.
    En mettant un peu de jeu au niveau des coussinets, je pense arriver à éviter le blocage.
    Cordialement
    Images attachées Images attachées

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  17. #13
    mécano41

    Re : Dimensionnement tige filetée

    Ton message #10:
    Ecarter les barres fait d'une part, diminuer les efforts et, d'autre part, réduit la flèche résultante du système. Regardons juste pour une barre : 0,4 mm de flexion sur l'une des barres avec entraxe 200 donne (à 600 mm) 1,2 mm avec des barres à entraxe 200 et 0,6 mm seulement avec des barres à entraxe 400


    Ton message #11:
    Je ne comprends pas. Sauf erreur de ma part:
    Dans le premier cas (vertical) :
    F1 = 90.9,81 = 883 N
    F2 =883.0,6/0,2 = 2649 N
    F3 = racine(F1²+F2²)=2792 N

    Dans le deuxième cas horizontal (forces parallèles):
    F1 = 883 N
    F2 = 883.0,6/0,2 = 2649 N (sur la barre la plus éloignée de la charge F1)
    F3 = F1+F2 = 3552 N


    Ton message #12:
    Dans l'idée de la deuxième image, tu peux mettre une barre plus grosse et pour le bas tu achètes un galet de came à queue excentrée, (Nadella, INA, SKF). Ce n'est pas cher et cela facilite la construction et le réglage. Le galet peut être en appui simple, dans l'idée de ton dessin, ou bien dans une rainure en cas de sollicitation à l'inverse du poids.

    Tout cela ne dispense pas d'usiner correctement (parallélisme...) les paliers de barres, les paliers de vis et la face de roulement mais avec ces dispositions et le flottement d'écrou, c'est plus simple...

    Cordialement

  18. #14
    Jaunin
    Animateur Technologies et Bricolage

    Re : Dimensionnement tige filetée

    Bonjour, Tibo34,
    Je ferais juste une simple remarque sur les deux tiges de guidage, je ne connais pas toute votre étude, mais au lieu d'usiner les 2 axes, portée et filetage, je prendrais de l'acier argent au diamètre final, il a une très bonne qualité surfacique et si je me souviens bien il est h7 et je ferais une rainure de circlip de part et d'autre. Si c'est possible.
    Cordialement.
    Jaunin__

  19. #15
    tibo34

    Re : Dimensionnement tige filetée

    Bonjour,
    Complétement d'accord avec vous Mécano 41 pour le cas horizontal, j'avais oublié de calculer l'effort F3 que supporte la barre la plus proche de la masse.
    Un effort de 90Kg a 600mm était une grossière approximation, après étude, je me rend compte qu'au final, le centre de gravité du système se trouve à 335mm mais pèse plus de 150Kg. Cette fois ci, désirant prendre un coeff de sécurité, je vais partir avec 200Kg placé à 400mm.
    Pour mécano 41, après reflexion , je vais surement revoir la deuxième solution et regarder ces galets.
    Pour Jaunin, l'idée d'utiliser deux circlips autorise un jeu que je souhaiterai voir disparaitre. Par contre un circlips et un filetage, ça permet d'économiser l'usinage de la portée cependant, la dimsension de l'écrou augmente.
    Je vous tiens au courant de la suite.
    Cordialement

  20. #16
    mécano41

    Re : Dimensionnement tige filetée

    Si les charges augmentent, la barre va grossir. Selon la longueur de ton chariot, attention au rapport de la longueur de guidage par rapport au diamètre de barre et à la position de poussée (entraxe barre/vis) en fonction du coeff. de frottement (arc-boutement)

  21. #17
    tibo34

    Re : Dimensionnement tige filetée

    Ok merci, je vous tiens informé des que je passe à l'arc boutement

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