Dimensionnement Moteur lent

[invite572f970c]

Bonjour à tous,

Il me faut dimensionner un moteur hydraulique afin de déplacer un chariot. (qui installe une tension nécessaire au laminage d'une toile métallique). L'effort nécessaire a été calculé à 750 kN. On souhaite déplacer le chariot à 120mm/min grâce à deux chaînes de transmission entraîné par des pignons (Ø160mm) pilotés par le moteur.

Avec V(mm/min) = Pi.Ø(mm).N(tour/min)
et C(Nm)= F(N).R(m)

je trouve une vitesse d'arbre de 0,238 tr/min et un couple nécessaire de 60000 Nm.

Mes calculs sont ils justes?
Si j'utilise un moteur à pistons radiaux, me fournira-t-il le couple annoncé par le constructeur même à une si faible vitesse ? Ou mieux vaut-il partir sur une vitesse plus élevée réduite par un rapport d'engrenage ?

Merci par avance
-----

[Zozo_MP]

Bonjour

Merci d'avoir créé un fil spécifique pour votre question, nos experts en hydraulique vont surement vous répondre.

Dites donc 60000 Nm cela commence à faire ! bonjour le diamètre des axes.

Cordialement
.

[hydrochristian]

Bonjour

La cylindrée avoisinera les 15000cm³/tr

Les moteurs ParKer/ Calzoni annoncent un couple de démarrage égal à 91%.
En ce qui concerne la régularité de la rotation à si basse vitesse il faut ce rapprocher du constructeur.
http://www.parker.com/portal/site/PA...=&fromSource=#

Il y a d'autre fabricant tel que Haggund série MARATHON

[invite572f970c]

Enfait il sagit d'une reconception (système vieux de 60ans). A l'heure actuelle l'axe est commandé par un moteur électrique qui est réduit par un important train d'engrenages (rapport = 0,000412 environ). Et ce réducteur pose problème en terme de sécurité.

Comme l'effort nécessaire au déplacement du chariot est difficilement calculable (a part peut être pour un Bac+12 ^^) je suis partit sur la puissance maximale dévellopé par le moteur (1,5kW)...et j'obtient par la relation P=C.w.... 60000Nm sur l'arbre.

Mais ta remarque est très pertinente! parceque l'axe est de Ø80mm. Je vais effectuer un calcul de résistance à la torsion pour voir, merci

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite69483f5c]

Bonsoir,

Citation : "Mes calculs sont ils justes?"

C'est difficile à dire car tu ne donnes pas le diamètre du rouleau d'entrainement.

Pour l'hydraulique, je suis septique car la vitesse de rotation est très faible.
De plus je pense que l'encombrement d'un système hydraulique sera plus important que le système actuel.

Citation : "Et ce réducteur pose problème en terme de sécurité."

Quel est le problème de sécurité que pose le réducteur ?

[invite76532345]

Bonjour

Comme l'effort nécessaire au déplacement du chariot est difficilement calculable (a part peut être pour un Bac+12 ^^)

Pas vraiment
L'installation fonctionne depuis 60 ans. Donc le constructeur ne s'est, à priori, pas "planté".
Ce qui importe, c'est le couple au niveau des pignons d'entraînement.
Le diamètre "D_p" des pignons d'entraînement du chariot. (il s'agit bien sûr du diamètre nominal) est 160 mm donc 0.16m
La circonférence mesure donc 0.16 xPi = 0.5m
Avec cette valeur il est facile de calculer le nombre de tr/mn du galet pour la vitesse de 0.12m/mn: 0.12/0.5= 0.6
On appellera cette vitesse "v_g"
Quelle est la vitesse de rotation du moteur ? (à priori ~1500tr/mn, mais c'est à vérifier sur la plaque ou par mesure)
Le moteur: 1500W à 1500tr/mn,
La formule "ISO" du couple du moteur électrique, qui permet de s'affranchir de la vitesse en rad/s est::

C = 9,55.Pn/ Vm

- C [N.m] - couple nominal
- Pn [W] - puissance nominale
- Vm [min-1] - vitesse de rotation nominale
C vaut donc 9.55 N.m

Rapport de réduction: Vm/V_g = R: 1500/0.6 = 2500 / 1 (hénaurme !!!)
Couple au galet:: C_g = C x R. 9.55 x 2500 = 23875 Nm (pas négligeable !!!!)
Ceci pour la "marche normale"et en négligeant les pertes de la chaîne cinétique qui font qu'il reste moins de 1500W au niveau du galet.
Par contre, au démarrage, le moteur électrique développe durant sa période d'accélération, un couple qui dans cette classe de puissance passe par un pic de l'ordre de 5 à 6 fois son couple nominal. Cela permet de vaincre l'inertie du système et donc de l'accélérer de "0" à sa vitesse nominale.
Mais peut être s'agit il d'un "moteur couple", certainement mieux adapté, et effectivement remplaçable par un moteur hydraulique.

Avec un pareil couple, les arbres se vrillent mais on ne connait pas la longueur des arbres d'entraînement
La contrainte admissible de cisaillement "tau", dépend de l'acier de ces arbres
tau = C / (Io/v)
C = C_g x 150/80
Io/v= pi D³ /16 pour un arbre plein

Néanmoins, si cela fonctionne depuis 60 ans, on peut penser que le dimensionnement est correct.

Bonne suite

[invite572f970c]

Merci à tous pour vos réponses.

Pour ce qui est de la longueur de l'arbre d'entraînement (Ø80) elle est de 3m75... et il ne semble pas vrillé. Par contre je ne connait pas la matière de l'arbre, très certainement un acier d'usage général.

La plaque du moteur est quasi illisible... on peut voir :
- 220/380 (bon ba pas de doute c'est la tension)
- 11451 (N° de série)
- 50 (Hz?)
- 1,5 (j'en déduit que ce sont les kW, un gars de la maintenance pense comme moi)
- et 750 (tr/min)

Je suis partit sur ces hypothèses et c'est ainsi qu'avec les 2mm/s (avance chariot) d'un côté et les 750tr/min (arbre moteur) de l'autre j'en déduit un couple maxi de 24,69 Nm sur l'arbre moteur...et donc 59 984 Nm sur l'arbre d'entrainement. Plausible ?

Pour répondre à djodjo, le réducteur est composé d'énormes roues dentées à nues, de plus les éléments ne sont pas standards....en gros si sa lache un jour, pas de laminoir pendant des mois. Donc on anticipe, on modernise....

J'ai proposé 2 solutions pour la reconception :
- moteur hydraulique => axe => pignons => chaînes
- et moteur asynchrone => vis à rouleaux => écrou solidaire du chariot
(avec des guidages linéaires bien sûr)

Après avoir consulté des fabricants, aucun ne semble pouvoir réaliser une telle Vis (pas fins, charge axiale énorme, et surtout longueur de 10m !!!)

[hydrochristian]

Bonjour

Ne pouvez-vous pas monter un nouveau réducteur et y implanter un moteur hydraulique rapide qui je pense donnera un meilleur résultat???

[invite572f970c]

hydrochristian :
D'abord merci de préter attention à cette problématique.
J'envisage la solution que vous préconisez, mais le réducteur ne devra pas être aussi conséquent que l'actuel.

Bon ba j'ai de quoi bosser pour cette fin de semaine, voir l'encombrement MAXI disponible => le réducteur MAXI que je peut placer => la raison MINI => la vitesse moteur MAXI...

...pour info cette reconception constitue mon projet professionel de BTS CPI (Conception de Prod. Indus.)

[Zozo_MP]

Bonjour

Petit conseil complémentaire à celui de hydrochristian (que je salue )

Regardez bien le réducteur actuel et toutes ces caractéristiques techniques (arbre entrée arbre sortei, nombre d'étage de réduction, car diminuer la taille d'un réducteur doit être bien réfléchi. C'est lui qui va prendre tous les efforts entrée et sortie.
Avant de regarder l'encombrement futur, regardez tout ce que les fournisseurs peuvent pour proposer à puissance égale, réducteur planétaire ou non.

Dis autrement évitez si possible de mettre la charrue avant les boeufs.

Pour information je vous suggère de regarder les harmonic drive et une vidéo qui explique le fonctionnement de cette technique original et très très compacte.

Par contre je ne sais pas si leur gamme correspond à vos puissances, mais cela vaut le coup puisque vous êtes en fin d'étude de connaître ce type de réducteur qui ont des avantages en cas de changement de sens.
Dans le même genre vous avez ceci ou encore cela.

Cordialement
.

[invite572f970c]

Milles merci Zozo !
Je n'avais pas connaissances de ces moteurs. Je n'ais pas pu regarder les videos (restriction de navigation internet dans l'entreprise), mais ce système semble bien être adapté à mon problème.
A étudier

Pour ce qui est du réducteur actuel, c'est 8 étages d'engrenages droits, petite roue sur grande roue....(avec quand même une roue de Ø910mm ! )

voici un schema cinématique que je viens de réaliser pour vous rendre compte :
(vue de dessus)

[UR xxxxxxxxxxx


Bonsoir.
C'est bien d'envoyer un schéma mais ici les images sur serveur extérieur ne sont plus acceptées depuis longtemps
Lisez SVP:
http://forums.futura-sciences.com/technologies/224028-insertion-pieces-jointes.html
En tête de cette rubrique.

[Zozo_MP]

Bonsoir

ce sont bien des réducteurs et non pas des moto-réducteurs même s'il peuvent être livrés avec le moteur adapté.

Donc adaptable sur un moteur hydraulique si les puissances peuvent correspondre.

Cordialement.
.

[invite69483f5c]

Bonsoir,

Citation post #1 : "On souhaite déplacer le chariot à 120mm/min".

Ce chariot, il se déplace sur combien de mètres ?

[invite13dff322]

Bonjour,
Avant de partir dans de multiples directions il serait peut etre bien de connaitre les puissances consommée et de demarrage ainsi que la vitesse de rotation en sortie.
Mesure des puissances à la pince amperemétrique et vitesse avec la trotteuse de la montre.
Vous pourrez ensuite comparer avec vos calculs et vous lancer par la suite dans un dimensionnement de la chaine cinématique.

Pourquoi changer un réducteur qui fonctionne depuis 60 ans ?
Traces d'usure ? (une roue dentée même de 910 mm, ce n'est pas la mère à refabriquer).

A noter par ailleurs, qu'avoir une petite vitesse en entrée pour un réducteur qui n'est pas prévu pour celà peut poser de gros problèmes de lubrification (à moins d'avoir une centrale de lub indépendante).


Vous êtes en stage, donc pour apprendre à conduire un projet et ce n'est pas le but qui compte mais le chemin pour y arriver (sinon vous appelez un constructeur de réducteur et l'affaire est pliée en 2 jours).

Sujet très intéressant.

[invite8ffec588]

Bonsoir,
Je vais peut être dire une connerie, mais si c'est un mouvement de translation, est ce que ça ne peut pas être fait par un vérin ?

[invite572f970c]

Bonsoir,
Je réponderais a certains en rappelant que la course est de 10 mètres (voilà encore une bonne contrainte de l'étude à prendre en compte)

C'est pourquoi je n'ai pas pu considérer des solutions de type vérins.

Pourquoi changer ce réducteur ?
En gros il me fallait un projet de fin d'étude et le responsable de l'atelier m'a chargé de reconcevoir le système :
- aspect sécurité : les roues d'engrenages sont "à nues" et a peine protéger par une cabine (donc là on prévoit de la cartérisation); En fin de phase un opérateur vient MANUELLEMENT enclenché la butée (sur un pignon solidaire à un des axes) empéchant tout mouvement retour.
- aspect économique oui il a 60ans et sa marche, mais aucun élément standard, même les 2 chaînes. donc autant avoir du neuf qui marche...
modernisation, maintenance préventive en clair

Donc on à ajouter: Automatiser l'ensemble (blocage fin de course) et installer un signal ( sonore et lumineux) pour prévenir toute personne dans l'atelier du déplacement en cours.

oui sujet très interessant...c'est vrai que je pars peut-être dans beaucoup de direction, mais c'est pas si évident au vu des efforts en jeu, de la longue course, et surtout de l'absence totale de document rélatif au système actuel (plusieurs incendies dans l'usine depuis la mis en place de cet atelier )

[Zozo_MP]

Bonsoir Pfel

Ne vous découragez surtout pas, nous sommes là pour vous aider dans la mesure du possible.

Nous commençons à voir à peu près ou est le problème alors que vous vous avez tout sous les yeux et que vous êtes dans le contexte.

Il faudrait aussi nous dire ce qui se passe à la sortie de l'axe du réducteur car tant qu'à changer le process autant prendre quelques éléments en plus.
Elements qui peuvent se révéler structurants.

Pourriez vous faire un schéma plus complet même à main levée ou mieux en CAO.
Les aspects sécurité dans le cas de l'hydraulique est presque un avantage. L'hydraulique s'arrête instantanément et permet des ralentissements et des accélérations mieux maitrisés qu'avec un gros moteur électrique.

Vous aurez bientôt tous les éléments constituants la chaîne mais tout le monde, sait qu'une affaire comme ça prendrait quand même du temps à une personne expérimentée.

Courage donc et on continue cela vous fera acquérir de l'expérience ou au moins des points de vues.

Cordialement.

[invite13dff322]

mais aucun élément standard, même les 2 chaînes.

si vous avez un photo des chaines et quelques dimensions je pourrais peut etre vous apporter de l'aide (c'est mon domaine)

[invite572f970c]

el_bodeguero : Pour la chaîne on envisage de la changer dans tout les cas, il me faudra donc en dimensionner une. Mais...je n'en suis pas encore là. Je n'hésiterai pas à me tourner vers vous si besoin...j'ai besoin d'expert sur l'affaire.

Zozo : J'ai joins (dans les règles cette fois) une pseudo-modélisation si sa peut vous aider à comprendre.
Ne vous inquiétez pas, je ne perds pas courage, mais le temps passe et il me faut m'arréter sur une solution...Y'a encore du boulot derrière

merci à vous en tout cas

[invite69483f5c]

Bonjour,

Je n'ai pas vu le genre de laminage, à chaud ou à froid ?

Si c'est à chaud attention à l'inflammabilité de l'huile surtout si un flexible "pète" par pulvérisation.

[Zozo_MP]

Bonjour Djodjo44

Rappelle toi le premier post de Pfel qui dit

déplacer un chariot. (qui installe une tension nécessaire au laminage d'une toile métallique).

Toile ou tôle cela n'est pas la même chose. Cela m'a tout l'air d'un fabrication spéciale cela me fait plus penser au métier à tisser et ici au tambour de tension.
Regarde ceci à la page 14 si c'est bien de la toile métallique dont on parle et tu verra que compte tenu de la raideur de la dite toile et selon le mode de tissage et le diamètre des fils, il est nécessaire d'avoir une tension au tambour importante.

Cordialement
.

[Zozo_MP]

Bonjour Pfel

Pourriez-vous faire une petite synthèse de là où vous en êtes et de tous les matériels que vous envisagez.

Dommage que l'on ne puisse pas reconcevoir une autre partie de la machine car il y aurait beaucoup à gagner en remplaçant les chaines par des crémaillères. Mais sniff ! ce n'est pas votre question !

Cordialement.
.

[invite572f970c]

Bonjour,
Oui il s'agit bien de laminage à froid de toile métallique. Le remplacement des chaînes est bel et bien envisagé, par des neuves ou par autre chose...le choix est libre mais faut que ce soit le bon.

Si on les remplace par une crémaillère il faut donc motoriser le chariot, j'me trompe ? ( car impossible de déplacer la crémaillère...de 10mètres !)

[Zozo_MP]

Bonjour

Si on les remplace par une crémaillère il faut donc motoriser le chariot, j'me trompe ?

C'est exact ! Mais la crémaillère sera cent fois plus fiable qu'une chaine et moins dangereuse (pour les 60 prochaines années).
Les conditions de sécurité sont aujourd'hui et heureusement plus draconiennes que dans le passé, il faut en tenir compte dans la solution proposée.

La surface occupée au sol est moins importante également.

D'une certaine façon il est déjà puisque le chariot se déplace, mais il est préférable de mettre une crémaillère de chaque coté pour éviter de tirer de guingois et alléger d'autant le bâti ou alors d'avoir un crémaillère centrale encastrée dans le sol (avec le chemin de câble) mais qui requière alors un guidage solide du bâti renforcé. Avec deux crémaillères l'effort et mieux réparti.

Pour info ne pas oublier l'excellent site de Pierre Provost et pour les calculs sur la crémaillère.

Vous pouvez aussi regarder les vérins à vis avec une noix mobile comme ça pas besoin de crémaillère le moteur et fixe ce qui vous évite un chemin de câble.
Par contre trouver une vis de 10 mètres dans cette gamme de puissance c'est sportif et elle nécessite de travailler en traction plutôt qu'en poussée à cause du flambage.
Notez pour mémoire uniquement qu'il est possible au prix d'un montage astucieux mais simple de travailler avec deux vis de 5 mètres en opposition et tournant en sens inverse et avec un arbre cannelé (non mobile) de 5 mètres pour faire tourner la noix commune aux deux vis dans ce dernier cas le moteur doit être mobile sur cinq mètre. Une vis est fixe par rapport au bâti fixe et l'autre pousse le chariot et se déplace sur dix mètres.

Toutefois je ne vous recommande pas cette solution car :
- vous n'êtes pas dans le cas d'utilisation de solutions standards (sur étagère)
- le montage est délicat et les vis vont couter chère par rapport à une crémaillère (mais cela existe et fonctionne très bien).

Vous pouvez évoquer cette solution pour indiquer toutes les voies que vous avez exploré.
Petite astuce de métier du chef de projet: il faut toujours avoir une "solution repoussoir" pour que les décideurs puissent dire "non" (c'est vital pour eux) et aussi deux autres solutions avec une qui est nettement moins bonne et plus chère que celle que vous voulez voir adoptée.
CQFD

Cordialement
.

PS : merci pour votre petit dessin très explicite.
De quel logiciel 3D disposez vous ?

[invite572f970c]

Merci Zozo, j'apprécie fortement ces conseils, et je tacherais de prendre en compte vos solutions.

Pour la CAO...c'est du Pro-engineer