calcul "couple de dévissage" (pas serrage!)

[AndreLup]

Bonjour à toutes et à tous,
j'ai besoin d'estimer le couple nécessaire pour dévisser une vis qui est insérée dans un trou.
Malheureusement mes connaissances dans ce sujet sont presque nulles; en plus, mon cas est différent de ceux qu'on peut trouver super bien expliqués sur internet, je dirais beaucoup plus simple. Donc je vous dérange avec ce message...

J'ai une vis qui est simplement vissé dans un trou borgne (avec le taraudage correspondant) et elle ne sert pas à fixer des matériaux différents.
Donc ce n'est pas un cas où la vis sert à réaliser un serrage.
La vis doit juste etre dévissée, donc extraite du trou. Je suppose que le seul facteur à considérer soit la friction entre les filets... mais je n'en suis pas sur
du tout.

Je me demandais s'il y a une formule mathématique qui permet de calculer le "couple de dévissage" dans ce cas simple (permettez-moi de l'appeler comme ça, juste pour le distinguer de la couple de serrage), en considérant les paramètres géométriques de la vis et les propriétés des matériaux.
J'ai aussi dessiné la vis et je peux en afficher ici une image avec les dimensions, si ce sera nécessaire.

En tout cas, chaque indication de votre part me sera très utile pour mieux comprendre ce sujet, qui m'est encore obscure.
Merci d'avance de votre disponibilité, je vous souhaite un excellent weekend!

à bientot
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[Tifoc]

Bonjour,

J'ai une vis qui est simplement vissé dans un trou borgne (avec le taraudage correspondant)

C'est à espérer...

Donc ce n'est pas un cas où la vis sert à réaliser un serrage.

Alors là, strictement, la réponse est : le couple est nul (ou tout du moins négligeable pour tout individu normalement constitué).

Mais je suppose que si vous posez la question, c'est que vous avez le cas en face de vous et que la vis résiste...
Dans ce cas elle peut être :
- serrée au fond du trou borgne;
- oxydée;
- collée au frein de filet;
- forcée dans un taraudage qui n'était pas le sien (même s'il en avait l'air) !
- ...
Mais si c'est ça, mauvaise nouvelle : il n'y a pas de formule !

[Jaunin]

Bonjour, AndreLup,
Encore bienvenu sur le forum de Futura-Sciences.
Votre question me semble un peu étrange, avez-vous tout dit sur votre problème ?
Quelles sont les dimensions de vos vis (M 200 ?)
Je confirme les déductions de Tifoc, que je salue.
Cordialement.
Jaunin__

[Zozo_MP]

bonsoir

degripoil + huile de coude + vraisemblablement jurons pour sortir le goujon de là

Ou écrou contre écrou avec une rondelle rover sur le goujon puis en devisant avec deux clés les deux écrous simultanément.

Il y a d'autre techniques mais est-ce bien votre problème de sortir le goujon du trou ???

Cordialement

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite15b1b1e1]

.

La vis a été serrée à un certain couple, qu'on devine inconnu à la lecture du problème.

Si aucune pollution des contacts de filetage ne s'est produite depuis le serrage, le couple de desserrage de cette vis est égal à celui du serrage.

Pour connaître le couple de desserrage, se renseigner auprès du serreur de la vis. S'il a serré la vis avec une clé dynamométrique et qu'il a noté le couple de serrage constaté pour ce faire, ce couple est celui du desserrage.

Sinon, prendre une clé dynamométrique et appliquer le couple nécessaire pour desserrer la vis en surveillant l'aiguille de la clé pour noter le couple qu'elle indique au moment où la vis cède. Ce couple est par définition celui du desserrage de la vis.

Je sais, c'est bête ...

.

[Sanglo]

Si c'est pour le démontage de cette vis, se poser la question du sens du pas de la vis ... pas à gauche ou pas à droite?
Le couple de dévissage est identique ... mais pas le sens.

[trebor]

Bonjour,
Si j'ai bien compris, cette vis est un bouchon ?

Et comme l'a bien expliqué Tifoc, il faut voir si il y a une rondelle sous cette vis et si oui le type et sa matière ( acier, cuivre,...).

Avec le temps, l'adhérence est plus forte que lors du serrage originel, car cela a tendance à coller ( gripper ).

Il faudrait faire l'essai sur différents type de vis assemblées de différente manière pour voir si le couple est identique pour le serrage et le desserrage.

Lorsqu'on serre des vis de culasse d'un moteur, le serrage se fait sans accoue, mais au desserrage, souvent ça par d'un coup sec en claquant ( indice du collage du filet et de la surface de pose ).

Bonne journée

[AndreLup]

Bonjour à tous et merci bien de vos nombreuses réponses!! C'est très gentil de votre part
Je vais essayer de répondre à chaque point qui a été soulevé... Mais avant j'essaie de mieux expliquer le problème.

En fait il s'agit d'un modèle théorique (pour mon projet de doctorat), je n'ai aucune vraie vis sous les yeux.
Par contre, on sait que la vis a ces caractéristiques:
- diamètre nominal 5 mm.
- pas à droite 0.8 mm.
- longueur (en prise) 4 mm.
- tete bombée.
- matériau: titane.
Je dirais donc qu'on peut l'approximer à une vis normale de type M5.

Je trouve cette vis déjà vissée dans son écrou (qui est en titane lui aussi) et je veux l'extraire.
La vis se trouve (je ne suis pas français donc j'espère qu'on peut dire comme ça) "en fin de course", c'est à dire que la vis a été vissée jusqu'à la fin du filetage. Une fois atteinte la fin du filetage, donc avec la vis qui ne peut plus descendre (sa tete touche la surface externe du trou), aucun effort ultérieur n'est pas effectué sur elle.
En fait la vis ne doit rien soutenir, donc il n'y a pas besoin de l'avoir serrée d'une façon super solide.

Comme il s'agit d'un modèle théorique, je doit tout définir et donc je suis obligé à quantifier le couple (ou au moins son ordre de grandeur) qui serait nécessaire à dévisser la vis à partir de cette configuration.

Je me suis renseigné sur le couple de serrage et j'ai trouvé par exemple ce site internet.
Il dit que:
Couple de serrage = couple de frottement sous tête + couple de frottement du filetage + couple produisant l'allongement de la vis + couple produisant l'écrasement de la pièce (écrou).
Bien évidemment ces facteurs sont à considérer dans le cas du serrage.
Pour le cas du dévissage simple, mon idée c'est qu'on pourrait avoir une formule comme ça:
Couple de dévissage = couple de frottement sous tête (a vaincre initialement) + couple de frottement du filetage.
Il y a un autre site internet qui est très joli et offre un outil de calcul du couple, mais je n'arrive pas à trouver une solution (comment remplir les cases?).

Je sais que c'est bete, mais ce serait génial si j'arrivais à mieux comprendre comment aborder le problème... c'est pour ça que vos réponses m'aident beaucoup en fait, comme je n'ai aucune idée des facteurs à considérer et de l'effective faisabilité du système!
Ok, maintenant je vais écrire un deuxième message (pour clarté je le sépare de celui-ci) pour répondre aux points que vous avez soulevés!

Merci encore et bonne journée à tous

[Tifoc]

Bonjour,

En fait il s'agit d'un modèle théorique (pour mon projet de doctorat)

Ben... on peut pas tout théoriser non plus...

Je dirais donc qu'on peut l'approximer à une vis normale de type M5.

S'en est une, sans approximation !

je suis obligé à quantifier le couple (ou au moins son ordre de grandeur)

Allez, à la louche, 5 mN.m...

Pour le cas du dévissage simple, mon idée c'est qu'on pourrait avoir une formule comme ça:
Couple de dévissage = couple de frottement sous tête (a vaincre initialement) + couple de frottement du filetage.

Oui ! La "formule" est bonne.

Franchement, une vis enfilée à fond dans son écrou, ça se dévisse les deux doigts dans le nez, même littéralement !
(surtout qu'en titane, elle a même pas pu rouiller)

[AndreLup]

Alors là, strictement, la réponse est : le couple est nul (ou tout du moins négligeable pour tout individu normalement constitué).
Mais je suppose que si vous posez la question, c'est que vous avez le cas en face de vous et que la vis résiste...

eheh effectivement, comme je viens d'écrire dans mon message précédent, je n'ai pas de modèle physique.
Mais si on imagine d'avoir un trou avec la vis dedans, elle ne se dévisse pas toute seule! J'aurai bien besoin d'un tournevis pour la faire tourner, et puis je pourrai terminer le travail avec mes doigts une fois qu'on sera près de l'extraction complète. Donc je dois appliquer un couple avec le tournevis, tout d'abord. Et voilà, c'est exactement ce couple que je veux quantifier

Bonjour, AndreLup,
Encore bienvenu sur le forum de Futura-Sciences.
Votre question me semble un peu étrange, avez-vous tout dit sur votre problème ?
Quelles sont les dimensions de vos vis (M 200 ?)
Je confirme les déductions de Tifoc, que je salue.

Merci du bienvenu Jaunin! Oui, la question est étrange mais c'est ça qu'on obtient quand on choisit ingénierie
Pour les détails, je t'invite à lire mon message précédent.

degripoil + huile de coude + vraisemblablement jurons pour sortir le goujon de là
Ou écrou contre écrou avec une rondelle rover sur le goujon puis en devisant avec deux clés les deux écrous simultanément.
Il y a d'autre techniques mais est-ce bien votre problème de sortir le goujon du trou ???

Merci beaucoup de tes indications, je suis sur que comme ça je réussirais bien à dévisser la vis/le goujon
En fait je suis intéressé à définir un modèle théorique du système, en définissant les forces et couples en jeu!

La vis a été serrée à un certain couple, qu'on devine inconnu à la lecture du problème.
Si aucune pollution des contacts de filetage ne s'est produite depuis le serrage, le couple de desserrage de cette vis est égal à celui du serrage.
Pour connaître le couple de desserrage, se renseigner auprès du serreur de la vis. S'il a serré la vis avec une clé dynamométrique et qu'il a noté le couple de serrage constaté pour ce faire, ce couple est celui du desserrage.
Sinon, prendre une clé dynamométrique et appliquer le couple nécessaire pour desserrer la vis en surveillant l'aiguille de la clé pour noter le couple qu'elle indique au moment où la vis cède. Ce couple est par définition celui du desserrage de la vis.
Je sais, c'est bête ...

Parfait, tout est clair! En fait je pourrais bien réaliser un modèle physique du système et faire une mesure directe avec la clé dynamométrique... mais ça ne me permettrait pas de généraliser le problème, ce qui je cherche c'est une façon de connaitre à priori la valeur du couple de dévissage selon les paramètres géométriques de la vis et les propriétés des matériaux.
J'ai eu une idée: et si on considérait le problème à l'inverse? Je veux définir le couple de vissage de la vis, que je veux visser dans le trou. Donc je commence avec les doigts et je termine avec un tournevis, en approchant une valeur maximale de couple nécessaire à continuer la rotation. Bref, je voudrais une formule pour calculer cette valeur.

Bonjour,
Si j'ai bien compris, cette vis est un bouchon ?
Et comme l'a bien expliqué Tifoc, il faut voir si il y a une rondelle sous cette vis et si oui le type et sa matière ( acier, cuivre,...).
Avec le temps, l'adhérence est plus forte que lors du serrage originel, car cela a tendance à coller ( gripper ).
Il faudrait faire l'essai sur différents type de vis assemblées de différente manière pour voir si le couple est identique pour le serrage et le desserrage.
Lorsqu'on serre des vis de culasse d'un moteur, le serrage se fait sans accoue, mais au desserrage, souvent ça par d'un coup sec en claquant ( indice du collage du filet et de la surface de pose ).
Bonne journée

Oui, pourquoi pas, on peut voir la vis comme un bouchon qui ne peut bouger qu'en suivant son filetage.
Pas de rondelle, juste l'adhérence titane-titane entre le bouchon et l'écrou.
Bonne journée à toi aussi, et à vous tous!

et merci encore!

[AndreLup]

Allez, à la louche, 5 mN.m...

Juste 5 milliNewton.mètre?
Merci! Mais... Comment ça? C'est une valeur qu'on peut trouver dans des tableaux quelque part? Ou juste expérience?

Franchement, une vis enfilée à fond dans son écrou, ça se dévisse les deux doigts dans le nez, même littéralement !
(surtout qu'en titane, elle a même pas pu rouiller)

Le choix du titane c'est juste pour éviter le rouillement. Mais alors ça veut dire que le mouvement de rotation est super réversible? Je veut dire, est-il aussi facile de dévisser la vis que de la visser à nouveau avec un si faible couple?

Merci bien et bon weekend à tout le monde!

[invite15b1b1e1]

.


Il faut chercher du côté de la résistance des matériaux : À quel couple de serrage la composante traction dû au pas de vis PEUT placer la vis à la limite séparant le domaine élastique et le domaine indéformable du titane (cas d'une vis réutilisable, c'est-à-dire dans la plupart des cas) (car il y a aussi le cas des vis sciemment serrées dans le domaine de déformation permanente et qu'il faut toujours jeter après dépose).

Le résultat indique évidemment le couple de desserrage maximal et pas forcément celui, réel, qui dépend du couple de serrage réel.

Une vérification du résultat du calcul peut s'effectuer sur les fiches techniques communiquées par les producteurs de fixations de l'industrie aéronautique. Une recherche Goggle sur « Aircraft Fasteners » permet en principe de trouver ces fiches.


.

[invite15b1b1e1]

.

P.-S. : Il existe deux normes de filetage dans l'industrie des fixations. Attention à ne pas les confondre ...

.

[Jaunin]

Bonjour,
Au point de vu métallurgie que trouve t-on sur Titane/Titane ?
Cordialement.
Jaunin__

[Tifoc]

C'est une valeur qu'on peut trouver dans des tableaux quelque part? Ou juste expérience?

Oui, l'experience en quelque sorte. Dans le cadre de ce que vous décrivez (ou alors je n'ai rien compris), un etelle vis se desserre à la main, du bout des doigts !

Mais alors ça veut dire que le mouvement de rotation est super réversible? Je veut dire, est-il aussi facile de dévisser la vis que de la visser à nouveau avec un si faible couple?

Oui, c'est pareil tant qu'on ne sert pas fort. Parce que 0=0 et donc presque 0 = presque 0 !
Attention : le terme reversibilité pour un assemblage vis-ecrou ne signifie pas ce que vous dites. L'usage normal est de tourner la vis pour qu'elle se translate. La reversibilité signifie que si on "pousse" la vis dans le sens de l'axe, alors elle va tourner. Une vis classique (filet ISO comme M5) n'est pas réversible.

[AndreLup]

.Il faut chercher du côté de la résistance des matériaux : À quel couple de serrage la composante traction dû au pas de vis PEUT placer la vis à la limite séparant le domaine élastique et le domaine indéformable du titane (cas d'une vis réutilisable, c'est-à-dire dans la plupart des cas) (car il y a aussi le cas des vis sciemment serrées dans le domaine de déformation permanente et qu'il faut toujours jeter après dépose).
Le résultat indique évidemment le couple de desserrage maximal et pas forcément celui, réel, qui dépend du couple de serrage réel.
Une vérification du résultat du calcul peut s'effectuer sur les fiches techniques communiquées par les producteurs de fixations de l'industrie aéronautique. Une recherche Goggle sur « Aircraft Fasteners » permet en principe de trouver ces fiches.

P.-S. : Il existe deux normes de filetage dans l'industrie des fixations. Attention à ne pas les confondre ....

Ok, je vais essayer de faire un calcul et puis je vérifierai en suivant tes indications merci beaucoup!
Quelles sont ces deux normes de filetage dont tu parles?

Bonjour,
Au point de vu métallurgie que trouve t-on sur Titane/Titane ?

Bonjour, sur internet on trouve que le coefficient de friction titane-titane est de 0.36 (statique) et 0.30 (cinétique). Mais peut etre que je n'ai pas vraiment répondu à votre question..?

Oui, l'experience en quelque sorte. Dans le cadre de ce que vous décrivez (ou alors je n'ai rien compris), un etelle vis se desserre à la main, du bout des doigts !
Oui, c'est pareil tant qu'on ne sert pas fort. Parce que 0=0 et donc presque 0 = presque 0 !
Attention : le terme reversibilité pour un assemblage vis-ecrou ne signifie pas ce que vous dites. L'usage normal est de tourner la vis pour qu'elle se translate. La reversibilité signifie que si on "pousse" la vis dans le sens de l'axe, alors elle va tourner. Une vis classique (filet ISO comme M5) n'est pas réversible.

Merci de ces précisions, Tifoc! Oui c'est clair, sinon Ikea n’existerait pas La non-reversibilité des vis est garantie par le filetage ISO ou est-elle une caractéristique de n'importe quelle vis? Je veux dire, si je dessine ma vis avec le dimensions qui me conviennent, c'est à dire par exemple une vis M5 mais plus courte, puis-je etre sur de son "bon fonctionnement" en termes de non-reversibilité?

Merci encore à tous et bon début de semaine!

[Jaunin]

Bonjour, Andrelup,

Au point de vu métallurgie que trouve t-on sur Titane/Titane ?

Je pensais à une réaction chimique entre le même métal, (collage, fusion, oxydation) je n'ai plus en tête (il se fait tôt), mais un mélange de ions+ou- avec l'humidité ?
Cordialement.
Jaunin__

[invite15b1b1e1]

Quelles sont ces deux normes de filetage dont tu parles?

Il y a le filetage fin, utilisé en mécanique de précision (automobile, aviation) et le filetage grossier (ossature d'acier de construction de ponts, d'immeubles, de grues, etc. ).

Il est fort probable que la vis de ton problème soit dotée d'un filetage fin, à cause du titane, qui n'est utilisé qu'en mécanique de précision. Le filetage fin a un pas plus petit et permet en conséquence à couple de serrage égal d'exercer des efforts plus importants en tension sur la vis.

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[AndreLup]

Je pensais à une réaction chimique entre le même métal, (collage, fusion, oxydation) je n'ai plus en tête (il se fait tôt), mais un mélange de ions+ou- avec l'humidité ?

En fait il s'agit d'un alliage de titane, comme Ti6Al4V (Titane Grade 5) ... je n'ai pas pensé à ça, tu trouves que c'est un grand souci?
Je dirais que là on est plus sur le coté du bricolage... d'ailleurs j'ai déjà une autre question que peut-etre je vais poser dans la section Bricolage
Ce dont tu parles, est-ce qu'il arrive meme si l'écrou et la vis sont de deux matériaux différents? Fin, question bete je crains, il faut toujours vérifier les interactions entre les matériaux qu'on pense d'utiliser, n'est-ce pas?

Il est fort probable que la vis de ton problème soit dotée d'un filetage fin, à cause du titane, qui n'est utilisé qu'en mécanique de précision. Le filetage fin a un pas plus petit et permet en conséquence à couple de serrage égal d'exercer des efforts plus importants en tension sur la vis.

Oui, tout à fait, c'est un filetage fin!
En fait j'ai un bon niveau de liberté pour le dimensionnement de la vis, je peux décider le matériau et ses dimensions selon les critères le plus raisonnables en termes de faisabilité (par exemple, j'imagine, j'évite un matériau qui provoquerait une friction trop forte et donc un couple trop grand). Disons que je dois "optimiser" le dimensionnement de la vis en choisissant ses paramètres et caractéristiques.

Merci encore à tous et bonne journée!

[Tifoc]

Bonjour,

Par contre, on sait que la vis a ces caractéristiques:
- diamètre nominal 5 mm.
- pas à droite 0.8 mm.
- longueur (en prise) 4 mm.
- tete bombée.
- matériau: titane.
Je dirais donc qu'on peut l'approximer à une vis normale de type M5.

Ca c'est un pas normal (et non fin !)
Il me semble que vous devriez en dire un peu plus sur votre cahier des charges pour qu'on puisse vous répondre correctement...

[AndreLup]

Merci Tifoc, mais sur internet j'avais trouvé que le pas 0.8 mm c'est fin. évidemment je me suis trompé et maintenant je n'arrive pas à trouver aucun tableau de valeurs qui puisse me montrer la valeur limite à laquelle le pas normal devient fin. C'est pas grave, gardons le pas 0.8 mm (qui me convient) et continuons.
Je ne voulais pas compliquer les choses mais pourquoi pas, on peut aller un peu plus loin avec la description du système vis-écrou

J'attends des données plus précises mais cependant je raisonne avec les valeurs qui suivent.
Alors, l'écrou est dans un plateau rectangulaire de dimensions 70 mm (longueur) x 50 mm (hauteur) et épaisseur 4 mm.
Ce plateau (en titane) est fixé sur un plan horizontale et donc l'axe du trou est vertical.
Quand la vis est complètement vissée, sur sa tete (qui "sort" de la surface du plateau foré) il y a un deuxième plateau, de dimensions identiques mais moins épais (2 mm).
Les deux plateaux sont superposés et la vis sert à régler le soulèvement du plateau supérieur par rapport à celui en bas.
Donc, si on fait tourner la vis, elle produit un déplacement vertical qui a l'effet de soulever le plateau en haut.
Pendant cette opération de soulèvement on peut pour l'instant négliger la présence du plateau supérieur, qui peut etre enlevé et puis remis à sa place après la rotation de la vis.
Le nouveau positionnement doit etre solide et capable de résister à des grands poids (donc efforts en compression) de 130-150 Kg.

Et voilà, en gros, le problème.
Le système vis-écrou me semblait un bon compromis entre bonne résistance aux efforts en compression et simplicité de design.
Je n'avais pas précisé ces détails avant parce que je voulais mieux dimensionner le couple nécessaire à faire tourner la vis.
C'est ça le vrai interet, parce que en fait le vissage devra etre fait à distance, donc sans contact, mais avec une interaction magnétique (donc il faudra équiper la vis avec matériaux métalliques/magnétiques).
Comme vous pouvez bien comprendre il s'agit d'une application très compliquée et ma question avait le but d'en investiguer un seul aspect, pour vérifier en premier sa faisabilité
Donc, encore une fois, merci à tous de vos réponses

[Tifoc]

Re-

C'est, un peu, plus clair ! A deux ou trois détails près...
Il n'y a qu'une seule vis ? Le plateau supérieur tient comment sur ses autres points d'appui ?
Si on admet que le plateau est enlevé pour dévisser, je maintiens que le couple est extrêmemnt faible, quasi nul. Si vous laissez le plateau en place, ça change tout. Ceci pour répondre à la question telle que vous l'avez posée.

Maintenant... ce que vous décrivez n'est pas réaliste ! Quand on regle (et c'est "grossier") une hauteur de cette façon, il faut nécessairement utiliser un contre écrou pour bloquer ensuite le système. Sinon votre vis va se revisser toute seule, ne serait-ce que sous l'effet de vibrations, même imperceptibles. Et le reglage suivi d'un contre serrage rend très difficile un positionnement précis.

J'ajoute que 150kg sur la tête de vis, c'est pas rien... J'espère que la charge est bien verticale...

Enfin pour info : filetage iso M5 :
- pas fin : 0,5
- pas normal : 0,8
- pas anglais : (pardon, j'ai pas pu m'empêcher... )

Cordialement,

ps : il n'y a pas deux normes de filetage iso, c'est la même qui définit les deux pas.

[AndreLup]

C'est, un peu, plus clair ! A deux ou trois détails près...
Il n'y a qu'une seule vis ? Le plateau supérieur tient comment sur ses autres points d'appui ?

Il y a deux vis, positionnées l'une à coté de l'autre latéralement, près du coté plus court du plateau de base et centrées par rapport à ce coté.
Je peux dimensionner la tete de la vis de façon que la surface de contact entre les vis et le plateau supérieur puisse garantir équilibre et empecher les oscillations.

Si on admet que le plateau est enlevé pour dévisser, je maintiens que le couple est extrêmement faible, quasi nul. Si vous laissez le plateau en place, ça change tout. Ceci pour répondre à la question telle que vous l'avez posée.

Imaginons de n'enlever pas le plateau supérieur mais de devoir le soulever juste avec la force développée par la vis qui monte. En considérant les dimensions petites du plateau supérieur et le fait qu'il est très léger (titane), c'est vraiment un grand changement? ça sonne bete mais vraiment, au niveau pratique je suis nul donc je vous demande ça tout simplement et humblement

Maintenant... ce que vous décrivez n'est pas réaliste ! Quand on regle (et c'est "grossier") une hauteur de cette façon, il faut nécessairement utiliser un contre écrou pour bloquer ensuite le système. Sinon votre vis va se revisser toute seule, ne serait-ce que sous l'effet de vibrations, même imperceptibles. Et le reglage suivi d'un contre serrage rend très difficile un positionnement précis.

Moi j'ai pensé à ça et en effet l'idée (sur laquelle je n'ai plus travaillé car en premier je pense au mouvement de la vis) c'était de modifier le filetage et le taraudage et en réaliser un type particulier, spécifique pour cette application, avec des petits "dents" (comme un profil à scie). C'est à dire que la vis pourrait tourner juste dans un seul sens, avec ces dents qui empecheraient la rotation contraire (et donc la descente du plateau).

J'ajoute que 150kg sur la tête de vis, c'est pas rien... J'espère que la charge est bien verticale...

La charge sera toujours perpendiculaire à la surface supérieure du plateau supérieure, et en compression. Donc sur la vis on aura la projection verticale de cette force.

Enfin pour info : filetage iso M5 :
- pas fin : 0,5
- pas normal : 0,8
- pas anglais : (pardon, j'ai pas pu m'empêcher... )

Cordialement,

ps : il n'y a pas deux normes de filetage iso, c'est la même qui définit les deux pas.

Merci beaucoup de ces précisions. Je me rends compte de n'etre pas super précis avec la description de ce problème mais en fait j'attends une série de conversations avec mes encadrants pour leur demander les détails plus techniques... dès que j'aurai parlé avec eux je pourrai etre plus précis
D'ailleurs ça m'embete de ne pouvoir etre précis déjà maintenant... merci encore!

[Tifoc]

Ok, c'est de plus en plus clair... mais pas encore assez pour contiunuer cette discussion sans parler dans le vide.

Il faudrait :
1 - un dessin ! (avec quelques cotes importantes)
2 - un cahier des charges plus précis : fréquence des réglages, précision attendue, nature de la charge, etc

Rq 1 : le plateau est peut-être très leger, mais 150 kg ça ne l'est pas (surtout sur une vis de 5 !)
Rq 2 : n'essayez pas "d'inventer" une vis ou tout autre système : ça existe forcément déjà ! (et c'est l'interêt de ce forum : on ne va pas inventer à votre place, mais il y des chances pour qu'un intervenant puisse vous aiguiller sur un système qui réponde à votre besoin. A condition de l'expliciter pleinement, ce besoin)

[AndreLup]

Il faudrait :
1 - un dessin ! (avec quelques cotes importantes)
2 - un cahier des charges plus précis : fréquence des réglages, précision attendue, nature de la charge, etc

Merci Tifoc, j'apprécie ta disponibilité et je vais suivre tes conseils.

Voilà un petit dessin vite fait:
sketch.JPG

et ici la vis à laquelle j'avais pensé initialement (je suis en train d'en dessiner une nouvelle, avec des petits changements, mais les dimensions ne changent pas beaucoup):
Vis_dim.jpg

L'application est biomédicale: ces plateaux font partie d'une prothèse du genou.
Le soulèvement du plateau supérieur sert à corriger le déséquilibre ligamentaire: ça suffit de gagner 2-3 mm en hauteur et le changement d'inclinaison fait le reste (mais pour ça j'attends toujours de parler avec mes encadrants... toujours occupés).
Donc les charges sont les forces tibiofémorales. Pendant la marche normale et dans la moyenne, ces forces peuvent atteindre la valeur de 2600 N (force résultante, nette). Ces forces sont toujours perpendiculaires à la surface du plateau supérieur, où elles agissent.
Le but c'est alors de trouver une façon de régler la hauteur du plateau supérieur. Il faut le faire à distance, sans contact direct (cette régulation est faite après la réhabilitation du patient, on peut pas ouvrir à nouveau le genou pour le faire à la main). Comme j'ai déjà écrit, j'avais pensé au système de la vis magnétique pour sa simplicité et bonne résistance.
Je me suis dit: sera-t-il possible de faire une vis magnétique?
Au lieu que vérifier la faisabilité de cet actionnement magnétique, j'ai décidé de mieux comprendre la faisabilité éventuelle du système de la vis.
Et voilà comment l'histoire s'est déroulée

En tout cas, le réglage doit etre précis (pas de données spécifiques encore sur la fréquence des réglages) et doit garantir une très bonne solidité.
Si on envisage deux vis, on peut dire que les 2600 N seront distribués uniformément sur elles. Donc en gros 1300 N - 1500 N sur chaque vis, d'où les 150 Kg dont je parlais.

Une autre façon de régler la hauteur du plateau supérieur c'est avec un micromoteur et une structure mécanique spécifique à la transmission du mouvement. Mais là les choses se compliquent car le volume disponible n'est pas suffisant à contenir un micromoteur, le système pour l'activer à distance (meme une petite bobine à activer par induction) et la circuiterie nécessaire à son control.
C'est difficile mais je suis bien motivé à trouver (pour l'instant, continuer à chercher) une solution faisable

[Zozo_MP]

Bonjour Andrélup

Avec le dessin c'est déjà mieux.
Mais deux vis je ne le sent pas bien il faudrait quatre vis serait mieux en tout cas trois vis minimum si vous voulez descendre la charge droite. Si vous n'utilisez que deux vis il faut que le centre de gravité de la charge soit strictement dans l'axe des deux trous sinon cela risque de partir de guingois.

Si vous nous disiez à quoi va servir de monter la plaque puisque vous parlez de micro moteur.

L'absence de place n'est pas un motif suffisant? Il y a des solutions simples à envisager.


Je ne sais pas ce qu'en pense Tifoc ou d'autres collègues mais mettre 150 kg sur une vis ca va très sérieusement freiner le vissage ou dévissage.

Je vois qu'en plus votre vis est filetée jusque sous la tête donc ce n'est pas trop fameux car votre vis ne restera jamais centré sur les trous donc les bords vont frotter sur l'alésage du trou.
Si vous voulez calculer la force nécessaire au dévissage il faut en tenir compte.
Comme vous dites que ce sont des calculs pour un DEA il faut tenir compte de tous les paramètres ou tout du moins de faire les vérifications pour éliminer certains points superfétatoires.

De plus 150 Kg il est probable que la tôle va se creuser légèrement d'une façon ou d'un autre. Il faudrait vérifier ce point car les appuis sous la tête pourraient être légèrement changés.

De plus votre vis à tête bombée (que j'espère au minimum à six pans creux) ça ne va pas être facile pour le desserrage mais à mon avis difficile avec ce type de vis si vous voulez resserrer.

Courage

Cordialement

[Zozo_MP]

Bonjour Andrélup


Excusez moi mais je n'avais pas lu le texte nouveau sous votre dessin.

Je vais être brutal mais ce n'est pas méchant. Votre système à deux vis n'est pas la bonne solution pour le raisons suivantes.
Ma femme est kine en rééducation tramato et enseignante et elle me confirme mes pressentiments.

Tout dabord les efforts ne seront pas toujours strictement verticaux du fait de la marche normale et aussi pour des phénomènes liés à la rééducation les patients par appréhension ou douleur réelle ou supposée ont tendance à ne pas s'appuyer verticalement sur le genou opéré.

Voilà comment je vois les choses (ça ce discute bien sûr)

- Il faudrait montre la plaque en situation avec sa position par rapport aux appuis sur les os. Et nous dire si vous travaillez sur les LPA les LCP, les LLI ou les LLE.
- indiquer si les deux plaques restent toujours strictement parallèles lors du réglage ou si l'on met éventuellement une inclinaison (un coté légèrement plus long que l'autre puisqu'il s'agit d'un recalage ligamentaires qui fatalement ne sont pas symétrique.
- Le réglage doit se faire par manipulation de l'extérieur sans ré-ouvrir le genoux (les infections nosocomiales adorent ça) et donc à travers le derme, les muscles sans toucher les ligaments.
- Le réglage pourrait se faire sous anesthésie de surface pour permettre à l'outil de mettre un système en rotation ou en traction.
- le système de réglage ne doit pas blesser d'une façon ou d'une autre les consitants internes du genoux (ligament, nerfs, muscle, circulation sanguine, et autres durites et câbles)
- pour la phase de réglage on peut considérer que l'effort peut être ramené à zéro si l'on met le patient en extension traction légère juste ce qu'il faut pour annuler la traction des ligaments dont vous ne parlez pas.
Vous n'avez pas que les efforts de charge mais vous avez aussi les efforts de tractions qui évite que l'articulation ne se déboite.


Voilà si ça vous inspire c'est dans ce sens qu'il fait continuer.
J'ai déjà une ou deux idée mais il faut la vue des plaques en situation dans le genou. (dessin ou radio post-op)

Pour mes collègues mécaniciens il y a différents moyens coniques à concevoir et qui bien sûr n'utiliserait pas de vis vis de tournevis d'électricien ce qui n'est pas très compliqué mais c'est intéressant à réfléchir. Le plus délicat sera de passer au travers du derme et le reste de la tripaille sans rien blesser, ni provoquer d’inflammation.

Voilà à vous lire.

Cordialement

[Tifoc]

Bonjour,

Merci et bravo à Zozo_MP pour le recadrage : je n'osais pas intervenir !
C'est qu'on touche à du sensible là... et je ne suis pas mal placé pour le savoir (pas en tant que professionnel du corps médical, mais en tant que... patient !)
Les contraintes physiologiques sont les plus importantes et le post de Zozo_Mp va dans ce sens.
Quant aux contraintes mécaniques, elles sont bien plus nombreuses et rédhibitoires que celles annoncées au départ. Alors en vrac comme ça me vient :
- 150 kg c'est énorme (je l'ai déjà dit);
- cette force ne sera pas verticale parfaitement (comme zozo_MP l'a déjà dit);
- surtout elle sera variable en direction et en intensité : on va droit vers des contraintes alternées;
- un genou ça vibre ! et pas qu'un peu;
- gros problèmes en perspective dans les guidages (avec deux vis, ça tient de l'opération du Saint Esprit);
- la précision va être serrée : au mieux du centième (au mieux point de vue de l'étude mécanique s'entend);
- etc...

Cordialement,

ps : Une radio serait effectivement pas mal; j'imagine mal une plaque de cette dimension dans un genou (en tout cas dans le mien )

[Zozo_MP]

Bonjour

Pour ceux qui ne serait pas familier de la chirurgie ligamentaire voilà des images qui montrent ou se situe à peu prêt de problème de place et de passage dans ce labyrinthe. (Source Nord genoux)


Cordialement

[AndreLup]

Bonjour Zozo_MP et merci de ton intervention, j'apprécie les critiques parce qu'il faut que je me rends compte de tous les facteurs en jeu, donc j'aime bien avoir quelqu'un de plus expert qui me les signale
Je vais essayer de répondre à toi et à Tofic avec la meilleure précision que je peux offrir en ce moment.

deux vis je ne le sent pas bien il faudrait quatre vis serait mieux en tout cas trois vis minimum si vous voulez descendre la charge droite. Si vous n'utilisez que deux vis il faut que le centre de gravité de la charge soit strictement dans l'axe des deux trous sinon cela risque de partir de guingois.

Moi aussi j'avais pensé à quatre vis, ou au moins trois, pour etre sur de bloquer le plan où les forces agissent. Je vais demander des infos plus précises sur l'espace effectivement disponible et bien sur si on a la possibilité d'utiliser 4 vis ce sera mieux pour la stabilité.

Si vous nous disiez à quoi va servir de monter la plaque puisque vous parlez de micro moteur.

Le problème à résoudre c'est le déplacement du plateau supérieur, comme la première figure que j'ai mise montre.
Au début j'avais pensé d'exploiter un micromoteur, qui pouvait développer la force nécessaire à produire le mouvement désiré. Pas de vis, juste une structure mécanique activée par un micromoteur.
Ma recherche sur les micromoteurs m'a fait comprendre que soit le micromoteur est petit, soit il est puissant. Le micromoteur, en effet, doit assurer aussi le blocage de la structure qu'il fait bouger.
En plus, l'alimentation à distance du micromoteur ne serait pas trop facile... et les micromoteurs qui garantissent un haut niveau de précision ont besoin aussi d'un module électronique (comme un microprocesseur) pour etre controlé, donc il s'agirait toujours de quelque chose à ajouter dans la prothèse ... et on n'a vraiment pas d'espace!
Alors j'ai commencé à penser à un système passif: quelque chose d'assez petit pour rester dans la prothèse sans créer problèmes et capable d'etre activé au moment opportune.
Bref, je trouvais que la vis pourrait etre une bonne solution.
J'ai essayé aussi de mélanger les deux: une vis actionné par un micromoteur pas à pas... mais à nouveau les problèmes des micromoteurs retournent.

Je ne sais pas ce qu'en pense Tifoc ou d'autres collègues mais mettre 150 kg sur une vis ca va très sérieusement freiner le vissage ou dévissage.

ça n'est pas un problème, comme pendant le mouvement de la vis le patient se trouverait en position allongé. Alors on n'aurait pas de charges sur les plateaux. En plus, j'ai lu que le chirurgien peut éventuellement écarter un petit peu l'articulation du genou à la main (j'ai lu ça sur internet, il semble assez commune comme manoeuvre).
Comme j'avais écrit, donc, la charge est appliquée une fois que le nouveau positionnement du plateau supérieur est obtenu. Bien sur que ça devrait durer longtemps (15 ans) après cette correction.

Je vois qu'en plus votre vis est filetée jusque sous la tête donc ce n'est pas trop fameux car votre vis ne restera jamais centré sur les trous donc les bords vont frotter sur l'alésage du trou.

Le sketch que j'ai joint c'est un dessin vite fait; comme j'avais écrit avant, je considère une vis de dimension standard M5, où le filetage est fait pour assurer qu'elle reste centrée par rapport au trou. J'ai ajouté aussi que je peux dimensionner la tete de cette vis pour répondre aux nécessités de stabilité. La tete bombée me semblait une bonne façon de "controler" le contact entre la tete elle-meme et la surface inférieure du plateau supérieure.
D'ailleurs, on peut continuer la discussion en considérant la vis M5 comme typologie adoptée.

Comme vous dites que ce sont des calculs pour un DEA il faut tenir compte de tous les paramètres ou tout du moins de faire les vérifications pour éliminer certains points superfétatoires.

Excusez-moi, je ne voudrais pas me tromper avec les acronymes français, DEA indique quoi précisément? (je suis italien)

De plus 150 Kg il est probable que la tôle va se creuser légèrement d'une façon ou d'un autre. Il faudrait vérifier ce point car les appuis sous la tête pourraient être légèrement changés.

Oui, il faudra vérifier ça.

Tout d'abord les efforts ne seront pas toujours strictement verticaux du fait de la marche normale et aussi pour des phénomènes liés à la rééducation les patients par appréhension ou douleur réelle ou supposée ont tendance à ne pas s'appuyer verticalement sur le genou opéré.

La prothèse doit etre bien alignée à l'axe mécanique du membre inférieur pour une bonne installation. Cet axe n'est pas vertical, mais représente la direction d'action des forces tibiofémorales.
Normalement les tissus articulaires assurent une complète distribution de ces forces. Lorsqu'on a une prothèse, elle doit garantir les memes fonctions. Les charges tibiofémorales seront alors distribuées sur les différents composants prothétiques.

- Il faudrait montre la plaque en situation avec sa position par rapport aux appuis sur les os. Et nous dire si vous travaillez sur les LPA les LCP, les LLI ou les LLE.

La plaque inférieure est le composant tibiale. il est fixé au tibia. Je n'ai pas d'image, c'est un prototype de prothèse pour un cas général.
On ne travaille que sur les deux ligaments latéraux. Donc on veut corriger l'équilibre ligamentaire ML (Medio-Latéral).

- indiquer si les deux plaques restent toujours strictement parallèles lors du réglage ou si l'on met éventuellement une inclinaison (un coté légèrement plus long que l'autre puisqu'il s'agit d'un recalage ligamentaires qui fatalement ne sont pas symétrique.

Comme ma première figure montre, on peut avoir le cas de vouloir soulever le plateau supérieur d'un seul coté. C'est tout à fait comme vous dites, si on mesure un déséquilibre d'un seul coté il faut apporter une correction de ce coté seulement.

- Le réglage doit se faire par manipulation de l'extérieur sans ré-ouvrir le genoux (les infections nosocomiales adorent ça) et donc à travers le derme, les muscles sans toucher les ligaments.
- Le réglage pourrait se faire sous anesthésie de surface pour permettre à l'outil de mettre un système en rotation ou en traction.
- le système de réglage ne doit pas blesser d'une façon ou d'une autre les consitants internes du genoux (ligament, nerfs, muscle, circulation sanguine, et autres durites et câbles)

Là j'avais pensé à la vis métallique/magnétique dont je parlais, à faire tourner de l'extérieur sous l'action d'un champ magnétique.
Je suis en train de vérifier la faisabilité de ça (il faut aussi garantir la biocompatibilité).

- pour la phase de réglage on peut considérer que l'effort peut être ramené à zéro si l'on met le patient en extension traction légère juste ce qu'il faut pour annuler la traction des ligaments dont vous ne parlez pas.
Vous n'avez pas que les efforts de charge mais vous avez aussi les efforts de tractions qui évite que l'articulation ne se déboite.

Pour mieux comprendre ces contraintes "anatomiques", j'attends de pouvoir parler avec un chirurgien orthopédique qui suivi le projet. En fait j'ai beaucoup de questions à lui poser, il pourra éclairer un peu la question et j'aurai une idée plus précise sur l'entité des puissances en jeu.

Voilà si ça vous inspire c'est dans ce sens qu'il fait continuer.

Bien sur que ça m'inspire! Meme si c'est vraiment difficile pour moi et ma formation, je suis bien motivé par ce projet et je suis content d'avoir trouvé assistance sur ce forum
Je vous remercie à nouveau de votre grande patience et disponibilité,
à bientot