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calcul resistence au choc d'une soupape?



  1. #1
    Eric DUPONT

    calcul resistence au choc d'une soupape?


    ------

    Bonjours,

    Comment calculer la vitesse a laquelle une soupape peu atterrir sans se déformer au niveaux du siège?

    il y a bien la masse de la soupape, la vitesse d'impact et la surface mais quel énergie est capable d'absorber chaque cm2 de surface en contact?

    -----
    brevet 2018 moteur générateur à azote liquide pour le stockage énergie.

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  3. #2
    Zozo_MP

    Re : calcul resistence au choc d'une soupape?

    Bonjour

    quel énergie est capable d'absorber chaque cm2 de surface en contact
    Ce serait plutôt une question de RDM, d'élasticité et de résistance au matage plutôt qu'une question d'énergie.

    En plus une soupape se ferme en principe avant la pression max dans la chambre donc le siège de la soupape ne reçoit que la force de rappel du ressort force de rappel qui est quand même accompagnée par la came donc l'atterrissage (on devrait dire le soupapissage) ne doit pas être si violent que ça, puisque le ressort ne peut pas aller plus vite que la vitesse de rotation de la came. Je parle ici des soupapes classiques et pas des nouveaux système piezo ultra sophistiqué quand aux conditions de fermeture.
    Donc indépendamment de la vitesse du moteur le ressort ramènera toujours la soupape à la même vitesse.

    Voilà en première approche mais attendons l'avis éclairé des papes motoristes.

    Cordialement

  4. #3
    Eric DUPONT

    Re : calcul resistence au choc d'une soupape?

    oui, merci. effectivement c'est peu être plus de la résistance au matage. En fait ce qui m'intéresse c'est de savoir comment calculer la vitesse d'impact maximum d'une soupape sans que celle ci se déforme.
    brevet 2018 moteur générateur à azote liquide pour le stockage énergie.

  5. #4
    JeanYves56

    Re : calcul resistence au choc d'une soupape?

    Bsr ,

    Il y en a qui n'ont pas vraiment de soucis !!

  6. #5
    chatelot16

    Re : calcul résistance au choc d'une soupape?

    si il n'y a rien pour limiter la vitesse de fermeture la duré de vie est limité : c'est le cas des clapet de compresseu quand il sont trop gros : la solution est de remplacer un gros clapet par une multitude de petit plus leger ...

    pour les soupape commandé de moteur la came arondie en fin de course , non seulement reduit la vitesse d'atterisage , mais recupere une grande partie de l'energie cinetique du mouvement de la soupape

    la came recupere aussi une bonne partie de l'energie du ressort

    on doit donc mettre un ressort suffisant pour qu'il n'y ai jamais perte de contact avec la came , sauf bien sur un certain jeu quand la soupape est posé

    mais calculer ? je ne vois pas avec quel chiffre : je ne serai pas surpris que la mise au point des moteur soit toujours aussi empirique




    .
    Dernière modification par Zozo_MP ; 24/07/2010 à 09h19. Motif: correction résistive du titre

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    Zozo_MP

    Re : calcul résistance au choc d'une soupape?

    Bonjour JeanYves

    Il y en a qui n'ont pas vraiment de soucis !!
    Que veux-tu dire ?

    Cordialement

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  10. #7
    Zozo_MP

    Re : calcul résistance au choc d'une soupape?

    Bonjour chatelot

    Ceci si calcul il y a il ne doit pas être si compliqué c'est une masse en mouvement et avec un mouvement alternatif rapide.

    Ceci dit même s'il y a atterrissage il y a obligatoirement comme tu le dis un jeu disons pour être large 0,05 mm.
    Dans ce cas la course libre de la soupape serait de 0,05 mm avec un vitesse égale à la vitesse de remontée de la soupape au moment de la fin de l'amortissement.
    Donc il suffit de connaître la vitesse au moment où le jeu entre en jeu (sans jeu de mots) et de voir l'impact de la masse sur le métal 0,05 mm plus loin.

    Donc en conclusion ce qu'il faut surtout retenir c'est que la soupape à une course amortie et que celle-ci n'est jamais lâchée violemment à 1 cm de l'ouverture max avec un impact violent.

    Cordialement

  11. #8
    Eric DUPONT

    Re : calcul resistence au choc d'une soupape?

    Bonjours a tous,

    Effectivement je sais qu'une soupape peu avoir une vitesse de lever et fermeture très importante de l'ordre de 6 ou 7 m/s et que juste avant d'arriver sur son siège, la forme de la came arrondie ralentie la soupape pour que la vitesse de celle ci décroit jusqu'à une vitesse de l'ordre de 1m/s.

    Mais ce qui m'intéresse de savoir c'est pourquoi 1 m/s et pas 2 m/s ou 0,5 m/s et donc plus simplement d'être capable appréhender les efforts en jeux lorsque une pièce de la forme d'une soupape , rencontre une autre pièce de métal de la forme d'un siège de soupape. que va t'il se passer si l'on augmente cette vitesse? qu'est ce qui va casser ? mater ? fissurer? et comment calculer cette rupture et avec quel paramètres (vitesse de la soupape, masse,surface de contact, résistance matière)?
    brevet 2018 moteur générateur à azote liquide pour le stockage énergie.

  12. #9
    SK69202

    Re : calcul resistence au choc d'une soupape?

    Bonjour.

    A mon avis le jeu, n'intervient pas, c'est l'espace qu'il y a entre la came et le poussoir quand la soupape est fermée.

    La vitesse d'arrivée de la came sur son siège est aussi déterminé par le profile de la came, et elle peut être très faible.

    Il n'y a choc que si la came et le poussoir sont décollés au moment où la soupape arrive sur son siège, ce qui se produit en cas de régime moteur excessif. Il peut y avoir choc encore plus violent si le piston "aide" la soupape à se refermer, ce qui se produit à un régime à peine supérieur au précedent.


    En fait ce qui m'intéresse c'est de savoir comment calculer la vitesse d'impact maximum d'une soupape sans que celle ci se déforme.
    A mon avis, mais combien est on prêt à payer la soupape ?

    Course maximum de la soupape=> ressort envoyé à spires jointive , pas bon du tout le profile de came n'intervient plus.
    Force du ressort à spires jointives
    Masse de la soupape.
    Accélération de la soupape en fermeture, la force du ressort n'est pas constante, elle diminue vers la force qu'il exerce sur la soupape quand elle est fermée.
    Vitesse de la soupape au bout du temps qu'il lui faut pour parcourir la course (spires jointive)

    => "Pression dynamique" exercé sur le siège
    Avec cette pression on choisi les matériaux qui résistent et qui ont une influence sur la masse de la soupape et donc la force du ressort qu'il lui faut pour que le poussoir reste coller à la came, donc sur sa force à spire jointive..

    @+
    Dans les villages gaulois, ils ne sont jamais tous d'accord. Jules César

  13. #10
    polo974

    Re : calcul resistence au choc d'une soupape?

    Et pour éliminer le ressort: la commande desmodromique ...
    (bon ok, c'est obligatoirement hyperstatique donc élastique quelque part, et ch... à mettre au point)
    Daudet, tu vas nous manquer...

  14. #11
    chatelot16

    Re : calcul resistence au choc d'une soupape?

    avec un ressort , il faut de toute facon que le ressort donne une force suffisante pour toujours suivre la came : sinon c'est de la m...

    ensuite on peu essayer d'economiser le gros ressort suffisant avec la commande desmodromique : une came qui ouvre et une came qui ferme

    il n'y a pas de miracle : la came qui ferme casserait tout si il n'y avait pas d'elasticité : il doit y avoir un ressort ou autre truc elastique sur la commande qui ferme : au total ca peut etre plus leger malgré la complexité que la came classique et le gros ressort ... mais ca ne doit pas etre si bon que ca puisque ca a completement disparu des moteur actuel

  15. #12
    JeanYves56

    Re : calcul resistence au choc d'une soupape?

    Bonsoir ,

    Faut arreter de se prendre le choux avec ces petites imperfections de commande de soupapes sur les moteurs .
    Il y en bien d'autres pb à resoudre comme l'affollement et la commande variable .

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  17. #13
    chatelot16

    Re : calcul resistence au choc d'une soupape?

    justement , qu'est ce que l'affolement ? c'est quand la vitesse du mouvement de la came depasse ce que peut faire le ressort et que le poussoir ne suis plus la came : ca fini par un choc ...

  18. #14
    Jaunin

    Re : calcul resistence au choc d'une soupape?


  19. #15
    seizetheday

    Re : calcul resistence au choc d'une soupape?

    la pression de matage est valable pour un calcul statique mais pour des soupapes c'est du dynamique et il faudrait considérer les phenomènes de fatigue de compression
    donc une pression de matage 3 a 4 fois inférieure
    " La simplicité est la sophistication suprême" (Leonard de Vinci)

  20. #16
    michel dhieux

    Re : calcul resistence au choc d'une soupape?

    Citation Envoyé par JeanYves56 Voir le message
    Il y en bien d'autres pb à résoudre comme l'affolement et la commande variable .
    bonjour
    j'ajouterais la température , car l'on sait qu'en fin de détente ,il reste encore de l'énergie (donc chaleur) d'autant plus, suivant les hauts régimes moteurs, et ceci augmente la température des soupapes pour cette raison que certaine ont du sodium dans la partie la plus exposé a la chaleur d'échappement , mais cela n'arrange pas forcement la fiabilité mécanique .... (un constructeur connu s'en souvient très bien).
    d'autres part ,la commande desmodromique est une solution pour éliminer l'effet rebond des soupapes (a cause des ressorts) sur la came qui crée une ouverture de celles-ci .
    mais les honda moto de course avait des régimes maxi de 23000t/mn et uniquement des ressorts.
    il est a noter que bien souvent il y a 2 ressorts par soupape et a spire inversé par soupape, et avec de différents espaces entre chaque spire.
    cordialement
    ci-joint wiki et les ressorts:
    http://fr.wikipedia.org/wiki/Ressort
    croit-on découvrir des choses qu' on ne fait que redécouvrir.

  21. #17
    JeanYves56

    Re : calcul resistence au choc d'une soupape?

    Bonsoir ,

    Je pensais que le soucis d'Eric Dupont etait surtout le matage des soupapes et que les portées finissent par se creuser .

    Je trouve que sur les moteurs actuels les soupapes tiennent bien mieux qu'avant , sans doutes avec l'amelioration des systemes de distribution .
    Arbres à cames en tete , linguets , poussoir hydrauliques ...

  22. #18
    Zozo_MP

    Re : calcul resistence au choc d'une soupape?

    Bonjour à tous

    Je crois qu'avant de continuer de nous poser des questions il faudrait que nous sachions si Eric Dupont continue à s'intéresser à ce fil de discussion.

    Je constate qu'il a posé sa question mais n'interagit pas avec nous.

    Nous avons déjà discuté il y a quelques temps sur un de ces moteurs qui devait fonctionner, si je me rappelle bien, avec de l'azote liquide.

    Donc il faudrait déjà savoir si nous sommes dans le contexte d'un moteur classique ou d'un invention d'un nouveau moteur.

    Cordialement

    Pour la modération

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  24. #19
    Eric DUPONT

    Re : calcul resistence au choc d'une soupape?

    Bonjours à tous,

    Pour dire la vérité je suis de loin la discussion parce que vous ne répondez pas à la question et j'ose pas trop dire que vous êtes tous hors sujet mais j'avoue que si la question est simple , la réponse est tres complexe. Chatelot à apporté un début de réponse en évoquant le ressort et finalement une soupape qui tombe sur son siège, la matière qui la compose, agi comme un ressort en adsorbant de de l'énergie. alors j'essaye un peu de voir quels sont les partie de la soupape qui peuvent se deformer et donc absorber de l'energie, mais on es loin d'avoir une forme aussi simple qu'un ressort.

    Il ya aussi la résistance au matage qui fait que le siege de la soupape va avoir une capacité a adsorber de l'énergie en se déformant momentanément, j'imagine que l'angle qui donne une forme de cuvette permet d'augmenter la résistance.

    Mais en finalité tout cela reste incalculable. d'ailleurs il s'agirait en plus d'une résistance a la fatigue parce que rien ne dit que si une soupape est capable de résister a un choc a une vitesse de 1 ms elle est capable de le supporter 10 ou 100 millions de fois.

    et peu être aussi que le sujet n'a pas sa place ici puisque c'est un calcul de résistance de matériaux et la soupape était un exemple, un simple exercice de curiosité donc. quand au moteur a azote vous savez très bien qu'il n'est pas possible de l'évoquer ici.

    donc je pense si vous avez des idées de comment réagi une soupape et a quel vitesse elle est capable d'atterrir sans se faire mal mais surtout comment calculer cette vitesse ca m'intéresse.

    Merci à tous.
    brevet 2018 moteur générateur à azote liquide pour le stockage énergie.

  25. #20
    chatelot16

    Re : calcul resistence au choc d'une soupape?

    c'est vrai que dupont a disparu de la discussion depuis un bon nombre de reponse

    mais si il y a autant de reponse c'est que ca interesse d'autre personnes ...

    il n'y a pas que le calcul dans la vie : les soupapes de moteur sont des truc tres speciaux

    edit pas tant disparu que ca puisqu'il a repondu pendant que j'ecrivais ....
    Dernière modification par chatelot16 ; 28/07/2010 à 22h00.

  26. #21
    Zozo_MP

    Re : calcul resistence au choc d'une soupape?

    Bonjour

    vous ne répondez pas à la question et j'ose pas trop dire que vous êtes tous hors sujet mais j'avoue que si la question est simple , la réponse est tres complexe.
    Comment voulez vous que l'on vous donne une réponse qui vous satisfasse puisque vous ne dites strictement rien du contexte.
    Quel moteur? Quelles vitesses (un 2CV ou un formule 1 montrent de fortes disparités de contraintes) quel type de soupape, le nombre de soupape par cylindre, arbre à came et configuration, quel type de pilotage des soupapes (statique ou dynamique) etc...

    A partir d'une description extrêmement précise du cas à résoudre, il serait possible d'avancer.
    C'est à dessein que je parle de moteur de compétition car il existe pas mal de littérature sur ce sujet.
    On peut aussi essayer de comprendre les différences de fabrication d'une soupape entre le forgeage à chaud ou les nouveaux procédés de mise en forme à froid. Cela renseigne déjà sur les propriétés intrinsèques des surfaces sous contraintes à condition d'avoir un minimum de connaissance en rhéologie.

    Mais aussi il n'est pas interdit de chercher et selon le dicton populaire pour la thèse il faut aller la Mine..

    Quand on n'a compris de quel acier sont faites les soupapes le reste n'est qu'une simple question de RDM et de simulation numérique.

    Evidemment il y a une grosse différence entre une approche scientifique dans laquelle on collecte toutes les informations et ou l'on vient seulement demander un point d'éclaircissement sur un point technique ou de calcul particulier car ce n'est pas facile de tout maîtriser: et une autre façon de poser une question.

    Dans le deuxième cas on pose une question à laquelle les autres ne pourront de toute façon pas répondre de façon satisfaisante et cela permet d'en tirer des bénéfices qui n'ont rien à voir avec le forum technologique.

    Cordialement

  27. #22
    JeanYves56

    Re : calcul resistence au choc d'une soupape?

    Bonjour ,

    "donc je pense si vous avez des idées de comment réagi une soupape et a quel vitesse elle est capable d'atterrir sans se faire mal mais surtout comment calculer cette vitesse ca m'intéresse."

    Quelques elements de reponse : si on considere une voiture moyenne gamme , avec moteur 4 temps ...
    Lorsque la voiture roule à 90 km/h , le moteur tourne à 2400 t/mn , l'arbre à came tourne à 1200 t/mn , chaque soupape s'ouvre et se ferme donc 20 fois /seconde ; la levée comme la fermeture se fait sur 1/4 de tour (d'AC) environ .
    La course des soupapes est d'environ 8 à 9 mm .
    Les soupapes d'echappement , les plus sollicitées , sont en acier inox refractaire .
    Il est courant de constater que la portée se creuse d'environ 0.1 mm à environ 200 mkm , même si aujourd'hui il est tres rare de les rectifier .
    Les sieges sont generalement en fonte , maintenant souvent en acier et parfois en bronze .

  28. #23
    Jaunin

    Re : calcul resistence au choc d'une soupape?

    Bonjour, Eric DUPONT,
    Deux ouvrages qui devraient pouvoir vous aider.
    Cordialement.
    Jaunin__

    http://books.google.ch/books?id=BGZd...ed=0CDwQ6AEwAw

    http://books.google.ch/books?id=qzSm...page&q&f=false

  29. #24
    michel dhieux

    Re : calcul résistance au choc d'une soupape?

    Citation Envoyé par Eric DUPONT Voir le message
    Il ya aussi la résistance au matage qui fait que le siege de la soupape va avoir une capacité a adsorber de l'énergie en se déformant momentanément, j'imagine que l'angle qui donne une forme de cuvette permet d'augmenter la résistance.
    bonjour à tous :
    je pense rester dans le sujet , en disant justement que l'angle d'un siège ( ou d'une cuvette) ........ en fait il y a 2 angles différents ,et que le rodage des soupapes se fait sur le sommet de ces 2 angles au centre des 2 angles ; il y donc peu de portée de la soupape sur le siège , et c'est se qui donne justement l'étanchéité , et il y a moins " d'accrochage" des résidus de combustion entre siège et soupape
    cordialement
    ps :
    les constructeurs de moteurs ne fabriquent pas les sièges et même les soupapes ,tout comme les pistons etc. etc..... donc il faut chercher chez les équipementiers et leur faire confiance pour la résistance...........
    Dernière modification par michel dhieux ; 30/07/2010 à 12h35.
    croit-on découvrir des choses qu' on ne fait que redécouvrir.

  30. Publicité
  31. #25
    JeanYves56

    Re : calcul resistence au choc d'une soupape?

    Bonjour ,

    La soupape et le siege sont au même angle .
    Au rodage , on s'assure que la portée fasse 1 à 1.5 mm , quand on en fait !! aujourd'hui ce n'est plus toujours necessaire !!

    Si la portée est supérieure on fraise l'entrée du siege avec un angle superieur et/ou la sortie avec un angle inferieur .

  32. #26
    michel dhieux

    Re : calcul resistence au choc d'une soupape?

    Citation Envoyé par JeanYves56 Voir le message
    Bonjour ,

    La soupape et le siege sont au même angle .
    Au rodage , on s'assure que la portée fasse 1 à 1.5 mm ,
    bonsoir
    pour moi , je ne connais pas ,voila se que je sais :

    http://mini-racing.forumactif.com/cu...esako-t922.htm
    ou
    http://minisaddict.superforum.fr/pre...inno-t1181.htm
    si il y a contestation je peut trouver bien mieux ( si autorisation) dans les anales de la F1
    cordialement
    croit-on découvrir des choses qu' on ne fait que redécouvrir.

  33. #27
    JeanYves56

    Re : calcul resistence au choc d'une soupape?

    Bsr ,


    "pour moi , je ne connais pas ,voila se que je sais :"
    Je doutes que vous le sachiez ??
    vous coupez -coller des liens trouvés sur le net ;
    ils ne sont d'ailleurs pas en contradiction avec ce que j'ai ecrit plus haut .

    Tous ces liens , rendent les interventions " illisibles" !! je prefere nettement les temoignages pratiques , du vécu !! ....

    Voir le doc joint , ce que l'on apprend a nos apprentis mécanos .
    Images attachées Images attachées

  34. #28
    Jaunin

    Re : calcul resistence au choc d'une soupape?

    Bonjour,
    Je viens de regarder le manuel d'atelier de mon Austin mini 850, je n'ai qu'un angle de 45° pour la soupape et son siège.
    Mais c'était un moteur des années 60, je ne pense pas qu'il cherchait les grandes performances.
    Je serais intéressé, si Michel dhieux, que je salue, pouvait trouver des documents dans les annales de la F1 et bonheur suprême, un calcul de RDM d'une soupape. (On peut rêver.)
    Cordialement.
    Jaunin__

    http://books.google.ch/books?id=Xmbx...oupape&f=false

  35. #29
    JeanYves56

    Re : calcul resistence au choc d'une soupape?

    Bonjour ,


    LES SOUPAPES PORTENT SUR UN SEUL ANGLE
    Les soupapes d'echappement sont generalement à 90 ° et celles d'admission à 120 ° .
    Les 2 autres angles , dont on parle , réalisés en réparation , ont pour but de diminuer la largeur de portée .

    Revoir mon doc joint :
    "La largeur des portées ne doit pas exeder 1.5 mm , sinon les degager avec des meules taillées differemment (fig 8a , 8b , 8c )"

  36. #30
    JeanYves56

    Re : calcul resistence au choc d'une soupape?

    Sinon à la question de départ , qui est je crois , l'évaluation des choc soupape /siege et la resilience des materiaux , je pense que l'on a tous les ingredients .
    -la surface de portée des soupapes
    -la course de la soupape
    -la vitesse de l' AC
    -les differentes matieres des soupapes et des sieges

    en restant sur des moteurs courants :=))

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