étude d'un treuil de halage

[invite1668c21a]

Bonjour à tous,
j'ai un grand problème au niveau du démarche de calcul d'un treuil de halage:
ce treuil de halage se compose d'un chariot à 4 roues (diamètre 150mm) qui se déplace sur 2 railles à une course de 13 mètres(mini train) ( contacte entre roue et rail = 80mm)
la masse du chariot en charge est de 16 tonnes (16000Kg)
le coefficient de frottement est de 0.03.
pour rendre ce chariot motorisé j'ai pensé a un tambour rainuré accouplé a un motoréducteur
les rainures du tambour sont de sens contraire pour déplacer le chariot en avant et en arrière.
je vous demande la démarche du calcul aussi des formules qui peuvent m'aider a déterminer toutes les caractéristiques du moteur, du câble en acier, des poulies et des galets.
MERCI d'avance.

voici un schéma pour comprendre d'avantage:

-----

[mécano41]

Bonjour,

Attention, ou bien je n'ai pas compris ton dessin, ou il y a un problème.


D'abord, il faut que le câble venant de la poulie 1 arrive au-dessus du treuil et celui venant de la poulie 2 arrive au-dessous (ou l'inverse) de manière à ce que, lors de la rotation du tambour, l'un des câbles soit dévidé et l'autre avalé. Il va y avoir un dispositif à trouver pour compenser les déflexions variables du câble ...

Ensuite, pour 13 m de course, il va falloir un gros tambour afin de limiter les déflexions par rapport aux gorges et ne pas oublier de mettre un système de tendeur permanent dans le circuit. On ne connaît pas les dimensions du câble mais selon son poids et sa tension, il faudra voir la flèche qu'il prend et qui tend à lui faire quitter les gorges des poulies (voir s'il n'est pas possible d'avoir des poulies 1 et 2 à axe horizontal avec retour du câble par dessus ou par dessous - dans ces conditions, la flèche a moins d'importance).

Il serait intéressant d'avoir une idée de la température et du temps de séjour au passage dans le four ...

Il y aurait bien la solution avec une chaîne "type marine" bouclée sur cinq barbotins, dont un motorisé, mais je crains le problème du poids et de la tension sur 13 m (même avec la disposition proposée plus haut) ; il faudrait probablement quelques supports intermédiaires s'escamotant au passage du chariot...pas simple a priori...

Cordialement

[Zozo_MP]

Bonjour

Entièrement d'accord avec les remarques de mécano41 sur le dessin.

Personnellement je pense que si l'on garde votre principe en plaçant les attaches de câbles différemment vous ne seriez pas obligé d'avoir de poulie et de câble à l'intérieur du four.

Plutôt qu'un câble j'aurais pris une chaine (comme celle des vélos).
Avec une chaîne vous pouvez faire le mouvement avec seulement deux pignons de chaîne fous et un pignon d'entrainement sur le moto-réducteur (c'est d'ailleurs le motoréducteur qui rattrape le jeu de la chaîne). Vous pouvez encore réduire l'espace si vous pouvez noyer le moteur dans le sol.

De toute façon un choix que le chariot commence à rouler l'effort est moindre (Mécano41 pourra vous donner des infos a dessus ) alors on peut en tenir compte pour ne pas avoir un moto-réducteur trop gros (qui accepte une petite surcharge au démarrage) ce qui évite aussi un câble ou une chaine surdimensionnée

Mais plutôt que ce système compliqué du point de vue sécurité et maintenance j'aurais choisi une autre solution qui offre les avantages suivants :

- Un seul brin pour tirer et repousser (pas besoin de brin de retour).
- pas de problème de tension à régler
- un fois le chariot dans le four plus aucun câble qui trainent dans des rainures donc sol libre de tous apparaux en dehors de la manœuvres d'entrée et de sortie du four.
- il n'y a que les rails à encastrer pour avoir le sol libre au passage de tout engin.
- nombre de mètres du système limité à la course + 2m (le volume nécessaire au stockage du pousseur est égale à environ au 1/5ème de la course mais sur une très petite largeur pour l'encombrement)

Pour tout savoir sur cette solution c'est ici.

Cordialement

[mécano41]

Bonjour Pierre,

...Plutôt qu'un câble j'aurais pris une chaine (comme celle des vélos).
Avec une chaîne vous pouvez faire le mouvement avec seulement deux pignons de chaîne fous et un pignon d'entrainement sur le moto-réducteur (c'est d'ailleurs le motoréducteur qui rattrape le jeu de la chaîne). Vous pouvez encore réduire l'espace si vous pouvez noyer le moteur dans le sol.

Je l'avais envisagé mais avec son système à plat, pas possible ; la chaîne n'aimerait pas...ensuite il faut voir la température, d'où ma question.

...Mais plutôt que ce système compliqué du point de vue sécurité et maintenance j'aurais choisi une autre solution qui offre les avantages suivants :

- Un seul brin pour tirer et repousser (pas besoin de brin de retour)...

J'avais bien envisagé la solution SERAPID mais je me suis dit que pour 13 m de course...hum... et j'ai pensé également qu'à l'autre extrémité de son système, il y avait peut-être quelque chose d'imposé (zone de déchargement...autre enceinte...)

Enfin, c'est à voir...

Cordialement

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite1668c21a]

Bonjour mécano,

en faite le système existe déjà, mon travail consiste a le rendre motoriser ( c'est à dire je dois juste faire les calcul nécessaire pour le câble, le tambour et le moto-réducteur) la course ne peut pas être changé car il existe une zone de déchargement.
le niveau du câble et des poulies est plus bas que celui des rails de 25 cm à peu-près
pour la température du four elle dépasse pas les 300 °C

"D'abord, il faut que le câble venant de la poulie 1 arrive au-dessus du treuil et celui venant de la poulie 2 arrive au-dessous (ou l'inverse) de manière à ce que, lors de la rotation du tambour, l'un des câbles soit dévidé et l'autre avalé. Il va y avoir un dispositif à trouver pour compenser les déflexions variables du câble ..."
=> il y'a 2 galets qui ne sont pas représenté dans le dessin, ces 2 galets sont placé juste avant le tambour.

coridalement

[mécano41]

Bonjour,

...en fait le système existe déjà, mon travail consiste a le rendre motorisé

Tu aurais dû commencer par là ...

pour la température du four elle dépasse pas les 300 °C

Il faudra le préciser au fournisseur du câble qui te conseillera un câble sans âme textile ni gainage. Voir avec lui si à cette température, un câble galva. convient ou s'il faut un câble inox.

Pour l'exemple, en négligeant l'effort d'accélération dans un premier temps :
(il vaudrait mieux calculer cet effort ici et l'ajouter à l'effort ci-dessous)

Pour la traction, il faudra une force de 160000 N x 0,03 = 4800 N

Pour la tension, il faudrait, je pense, prévoir environ 10000 N dans le câble au repos (force au tendeur sur le point d'attache au chariot). Dans ces conditions, la tension minimale (à l'opposé du déplacement) serait de 10000-4800 = 5200 N et la tension maximale (du côté du déplacement) serait de 10000+4800 = 14800 N

Cela donnerait un câble de l'ordre de 10 mm de diamètre (rupture entre 80 et 88000 N) de masse 0,48 kg/m.

Dans ces conditions, la flèche du câble serait de l'ordre de 0,035 m côté déplacement et 0,1 m côté opposé.

Les poulies 1 et 2 et le tambour subiront un effort maxi de 14800 x 2 = 29600 N et les galets 14800 x 1,4142 = 20930 N

Sans tenir compte des rendements, le couple minimal à appliquer sur le tambour sera : C (en Nm) = 4800 N x Rayon tambour(en m)

La puissance dépend de la vitesse de déplacement choisie et du mode d'accélération (rappel : effort d'accélération (en N) = masse du chariot (en kg) x accélération (en m/s/s).
En fonction de l'accélération, il faut vérifier que l'effort engendré s'ajoutant à l'effort initial, on ne dépasse pas une limite fixée pour le câble. Le coeff. de sécurité est à définir mais ce n'est pas du levage ; je pense que 2,5 à 3 devrait suffire.

Attention à ne pas prendre des poulies et galets trop petits qui fatiguent le câble (voir avec le fournisseur). Il serait peut-être bon de monter les poulies sur des chapes articulées de manière à ce qu'elles orientent leur gorge au mieux en direction du câble (à cause de l'angle imposé par la forme chaînette)

Je laisse à d'autres intervenants le soin d'infirmer ou de compléter ceci...

Cordialement

[invite07f916fc]

Bonjour,

Si ton chariot roule, alors il n'y a pas de frottement surface -surface mais plutôt du roulement.
Le coefficient de roulement d'arrachement sur un rail en bon état est d’environ (5/1000) soit F=(5/1000)*M*G , en SI
Avec une masse de 16 tonnes il te faudra un effort de traction d'environ 16 000*(5/1000)*9.81=784 N.

Il te faut obligatoirement un coefficient minimal de 3 sur le câble par rapport à la charge de rupture donc tu dois chercher un câble qui tient au moins 2352 N.
A partir de là t'as ton diamètre câble.
Ton tambour doit avoir minimum 20 fois de diamètre de ton câble et tes poulies 22 fois pour bien assurer l'enroulement.
Tu devras prévoir un contrepoids pour rattraper le mou du câble et des poulies avec un système qui empêche la sortie du câble.

Il faut donc dimensionner ton moteur au démarrage car c'est là ou les efforts sont les plus élevés car il doit accélérer le système.
Au démarrage, ton moteur doit vaincre le couple résistant (C=Force de traction*rayon de la roue) et le couple d'accélération (Ca = moments d' inertie des pièces tournantes*accélération)
La puissance nécessaire pour ton moteur au démarrage peut être obtenue alors par P=(Cr+Ca)*w avec w en rad/s et les couples en Nm
Ensuite en marche, il te faudra moins de puissance étant donné que le moteur n' accélère pas donc P=Cr*w

Cordialement

[mécano41]

...le fil date du mois de mars...