Question Mecanique

[invitecc138eed]

Bonjour a tous, alors j'ai un projet qui consiste a faire monter ou descendre un support qui pèserait 60Kg max ( en fonction de ce qu'on pose sur ce support )
Ce serait un support rectangulaire qui monterait ou descendrait a l'aide de 4 tiges filetées ( vis sans fins ) de 1m de hauteur, ces 4 tiges serait placé a chaque coin du support ( une tige au coin en haut a gauche , une 2eme en bas a gauche, une 3eme en bas a droite puis la 4eme au coin en haut a droite ). Il y aurai un moteur au centre qui serait relié avec les autres tiges a l'aide d'une courroie ( genre chaine de vélo ) qui ferait tourner les tiges ( il y aura des poulies aux tiges ) pour mieux comprendre le dispositif voici un schéma représentant le moteur et les tiges :
Mais il faudrait faire monter ou descendre ce meuble en 30s

Mais plusieurs problèmes ce posent a moi et je n'ai pas les réponses,
Il me faudrait trouver quel moteur serait le plus approprié afin de faire monter le support en 30s et qu'il soit assez puissant pour faire monter ce support de 60KG maximum. Il me faudrait savoir le couple, la puissance, la vitesse en tr/min ( enfin tout ce qu'il faut pour trouver le moteur adéquat au système ), mais vu que le moteur est relié a 4 tiges par une courroie je ne sais pas si il faut multiplier ou diviser par 4, ou même si la courroie ne modifie pas la puissance ni le couple ni la vitesse..

J'ai tenté de faire des calculs :
J'ai dis que pour une charge maximale de 60kg a lever, on avait 60/4tiges= 15Kg par tiges. On a donc 1m de hauteur , on voudrait faire monter ou descendre le support en 30s, sachant qu'on a 15Kg par tiges :
15kg=15*9.8= 147N
(147*1)/30=4.9W
Il nous faudrait donc un moteur de 5W par tige mais on veut qu'un seul moteur du coup il faut faire 5*4= 20W ? ou laisser 5W ? ( si mon raisonnement est juste )
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[mécano41]

Bonjour,

... mais vu que le moteur est relié a 4 tiges par une courroie je ne sais pas si il faut multiplier ou diviser par 4, ou même si la courroie ne modifie pas la puissance ni le couple ni la vitesse..

Puisque, de toutes façons, il faut soulever le bazar à la même vitesse, le moteur devrait avoir, dans l'absolu, la même puissance quel que soit le nombre de vis-écrou, cependant, comme avec un système vis-écrou, la puissance nécessaire pour vaincre les frottements (vis écrou ordinaire) est très supérieure à celle nécessaire pour lever la charge à une vitesse donnée (mauvais rendement), il faut procéder autrement : on divise la charge par 4, on calcule un seul système vis-écrou supportant 1/4 de la charge, on multiplie par 4 puis on divise par le rendement du moto-réducteur. En fouillant un peu, tu devrais trouver sur le forum des calculs de systèmes vis-écrou que j'ai déjà mis plusieurs fois...

Cordialement

[invitecc138eed]

Bonsoir,
Ok donc je vais voir ce que je peux trouver et les vis sans fins que j'utilise sont de diametre 12 avec un pas de 1.5 de longueur 1m, il me faut faire tout les calculs pour trouver quel moteur est le plus approprié au systeme...

[invite1fc93821]

Boujour, par experience une tige fileté s'use assé vite si tu la sollicite beaucoup, je veut dire par là que l'ecrou n'est pas fait pour faire 100 allé et retour sur 1 metre avec une charge. bien que ton idée est bonne , je te conseillerrai de te procurer des tiges filetées comme celle des cric automobile donc le filetage est bien plus " épais " .
Pour le calcul je ne saurais vraiment t'aider, je commencerai sans doute par calculer le nombre de tours que le tige fileté doit effectué pour que l'ecrou parcours 1mètre sur la tige.
et ensuite nombre de tour obtenu divisé par 30 seconde. Tu aura déjà une idée sur le nombre de tr/min que tes tige fileté doive effectué pour respecté ton cahier des charge.
a vu de nez il me parrai evident qu'il te faudra une reduction entre ton moteur et tes tige fileté.

Cordialement.

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteeab58958]

[QUOTE=TeKniiK;4002214]Bonjour a tous, alors j'ai un projet qui consiste a faire monter ou descendre un support qui pèserait 60Kg max ( en fonction de ce qu'on pose sur ce support )
Ce serait un support rectangulaire qui monterait ou descendrait a l'aide de 4 tiges filetées ( vis sans fins ) de 1m de hauteur, ces 4 tiges serait placé a chaque coin du support ( une tige au coin en haut a gauche , une 2eme en bas a gauche, une 3eme en bas a droite puis la 4eme au coin en haut a droite ). Il y aurai un moteur au centre qui serait relié avec les autres tiges a l'aide d'une courroie ( genre chaine de vélo ) qui ferait tourner les tiges ( il y aura des poulies aux tiges ) pour mieux comprendre le dispositif voici un schéma représentant le moteur et les tiges : Pièce jointe 179640


Attention au montage des écrous, le moindre écart angulaire entre les poulies ( jeu divers, tension de chaine…) risque de conduire au coincement du systéme…

[invitecc138eed]

Bonjour, merci pour vos aides,
Je vous montre donc où j'en suis :
J'ai pris au lieu de 1m de hauteur, 1.05m ( ça simplifiera les résultats pour la suite ) donc j'ai fais le calcul pour une seule tige de 12 de diamètre avec un pas de 1.5 ( soit 1.5*10^-3m)
On sait que pour : 1 tour de tige <=> 1.5*10^-3 m
x tours de tige <=> 1.05m
Donc x = (1.05*1)/(1.5*10^-3)
x = 700 tours

il faut donc 700tours pour faire monter ou descendre la tige de 1.05m
Nous voulons cela dans un délai de 30s soit 0.5min
Donc 700/0.5 = 1400tr/min

j'ai donc la vitesse pour une tige, mais je voudrais trouver la puissance ainsi que le couple pour pouvoir déterminer le bon moteur a mon projet,
j'utilise donc la formule : P = C * w
P la puissance en W
C le couple en N.m
w la vitesse angulaire en rad/s

J'ai 1400tr/min , w = (pi*1400)/30
w ≈ 146.6 rad/s

J'ai ainsi w mais pour me manque la puissance pour calculer le couple et la je bloque, si on pouvait m’éclairer..

[mécano41]

Bonjour,

En cherchant un peu comme je te l'ai dit plus haut, tu aurais pu trouver ce que j'avais mis plusieurs fois dans des sujets divers (Elévateur, Ascenseur, Monte charge, Vis-écrou...)

Il y est ici au message #5 :

http://forums.futura-sciences.com/te...vis-ecrou.html

Cordialement

[invitecc138eed]

La force vis/ecrou en N c'est le poids qu'il y a sur une tige ? on a 60/4= 15kg par tige
P=mg
P=15*9.8=147N donc je mets 147 comme force en N

Et pour la vitesse translation vis/ecrou en m/s je me sers des tr/min que j'ai trouvé precedemment ? c'est a dire 1400tr/min
or 1tr/min = (2.pi.R) / 60 = ( 2.pi.(12/2)) / 60 ≈ 0.628m/s donc je mets ca comme vitesse de translation ?

J'aurais préféré résoudre ce problème a l'aide de calcul posé sur la feuille a l'ancienne, j'aimerais detailler mes calculs..

[invitecc138eed]

Bonjour,
Me faut chercher la puissance et le couple nécessaire a une tige pour ensuite trouver le moteur qu'il me faut ( avec le couple de ce moteur ainsi que sa vitesse, et sa puissance ) et je sais pas comment faire..

[mécano41]

Bonjour,

Tu as tout ce qu'il faut ...

Tu mets tes valeurs (par vis) dans les cellule jaunes :

Fv = 147 N (prévois peut être une marge...)
Vz = 0,033 m/s si 1m en 30 s mais attention, cela fait tourner la vis à 1142 tr/min et pour une vis de 12 et de 1m, ce n'est pas bon du tout même avec une charge pendue qui la met en tension alors avec une charge en compression...je ne te dis pas...
Diamètre = 12 mm
Pas = 1,75 mm
Hauteur écrou = à voir - j'ai mis 18 mm
Alpha = 60° si filet triangulaire ordinaire (pas très bon ...)
f = ? cela dépend des deux matériaux en présence. J'ai laissé 0,13 (acier/bronze)

Ensuite tu lis les résultats dans les cellules vertes, en particulier la puissance Pm (19,5 W avec les valeurs ci-dessus) qui est à multiplier par 4 (4 vis) et à majorer en fonction du rendement du système de transmission...

Tu vérifies la pression mais tu ne devrais pas avoir de problème de ce côté. Le gros problème c'est la vitesse de rotation comme indiqué plus haut...

Si tu tiens à faire les calculs à la main, tu as toutes les formules écrites à côté du tableau des calculs intermédiaires...

Cordialement

[invitecc138eed]

Bonsoir, et merci beaucoup Meccano pour ton excel, mais j'ai encore quelques petites questions, dont une concernant la courroie, que change la courroie au niveau du couple, de la puissance, de la vitesse ? Faut il que je multiplie toutes les valeurs finales que je trouve dans mon tableau excel tel que la puissance, le couple, la vitesse pour une tige par 4 pour determiner quel moteur choisir ?

[mécano41]

Bonsoir,

Comme tu as considéré 1/4 de la charge totale par vis, le calcul donne le couple pour cette charge. Dans ton principe, tu relies les 4 vis (ou les 4 écrous) par une courroie ou une chaîne passant sur 4 poulies (de même diamètre surtout! car 1cm de déplacement de courroie doit provoquer la même rotation sur les 4 vis de même pas!). Ensuite, si la 5ème poulie (motrice) a le même diamètre que les autres, sa vitesse devra être celle de rotation des vis pour la vitesse de déplacement verticale prévue et le couple nécessaire sera 4 fois celui trouvé pour une vis. Maintenant, si la 5ème poulie est deux fois plus petite, il faudra tourner deux fois plus vite et le couple sera divisé par 2. si la poulie est deux fois plus grande, ce sera l'inverse.

Il faut encore diviser cela par le rendement global de la transmission pour prévoir un couple plus élevé permettant de faire bouger le système.

Cordialement

[invite1f495538]

Bonjour,

Avant de se lancer dans des calculs de dimensionnement, je pense que la cinématique du système est à revoir.
Présente comme il l'est, avec ses 4 tiges filetées, le système ne permettra d'obtenir aucun mouvement et sera coincé.

Vous devriez rechercher une solution permettant de dissocier l'aspect guidage en translation de l'aspect mise en mouvement
Utiliser des colonnes de guidage et un système unique de montée/descente devrait vous permettre d'arriver à un concept plus simple.

Cordialement.

[invitecc138eed]

Merci de ton commentaire thierry mais c'est pour un PPE, je ne peux plus faire machine arriere donc je vais achever avec ces tiges filetées, cependant j'ai une question a demander a Mecano41, voici ce que j'obtiens au final avec le excel :
Donc je dois trouver le moteur final qui fera tourner ce systeme, j'opte pour un moteur asynchrone triphasé avec :
La puissance minimale d'une tige en montée ( 19.24 (voir excel) mais on arrondira a 19.25 pour simplifier les calculs ) donc on multiplie cette puissance par 4 soit 19.25 * 4 = 77W Il me faut donc un moteur ayant 77W au minimum
Un couple de montée qui est de 0.13 ( excel ) qui est superieur au couple de descente donc on va prendre cette valeur qu'on multiplira par 4 soit 0.13 * 4 = 0.52N.m Il me faut donc un moteur ayant egalement 0.52Nm comme couple au minimum
Une vitesse de rotation de 146.6rad/s ( voir message au dessus ) mais cette vitesse je dois la multiplier par 4 ou elle est conserver ?
Merci de me dire Mecano ou d'autre d'ailleurs si ils s'y connaissent si mon raisonnement est bon et si non m'aider a comprendre un peu mieux merci beaucoup

[mécano41]

Bonjour,


La vitesse ne se multiplie pas! Si l'une des vis tourne à N, les autres vis tourneront à N.

Pour le choix du moteur, puisque les trois sont liés dans les calculs, tu peux utiliser :

- soit le couple de sortie nécessaire et la vitesse
- soit la puissance de sortie nécessaire et la vitesse

N'oublie pas les rendements!


Pour le bon fonctionnement, je te rappelle ce qui t'a été dit plus haut concernant le calage des roues d'entraînement et les décalages possibles dus à la tension de courroie ou de chaîne...dans la pratique, on utilise plutôt des renvois d'angles liés par des arbres. Un seul calage définitif est nécessaire au départ...

Cordialement

[invitecc138eed]

Merci pour une réponse aussi rapide, mais concernant les rendements comment est ce que ça ce passe ?

[mécano41]

Pour les pignons-courroies crantés ce doit être de l'ordre de 0,9 ; il faudrait consulter les catalogues constructeurs des éléments que tu choisis...

Il ne faut pas oublier non plus les frottements des éléments de maintien des vis (paliers, butée...) en fonction des coeff. de frottement et des efforts appliqués, les joints s'il y a lieu...enfin, tout ce qui mange de la puissance...

Cordialement

[invitecc138eed]

Ah oui je me renseignerais de ça, mais je reviens sur le moteur, pour le système c'est un petit moteur qu'il nous faudrait, je sais pas si ca existe, mais vous aviez dit que ce serait bien avec un motoreducteur comment on fait pour déterminer quel motoreducteur choisir afin de savoir lequel est le mieux pour ce projet ?

[mécano41]

Pour choisir un moto-réducteur, il vaut mieux partir du couple de sortie nécessaire et de la vitesse ; ainsi, le rendement du réducteur est compris.

Il faut chercher sur internet. Regarde déjà dans le catalogue de Prudhomme Transmissions (il faut s'inscrire pour le consulter mais c'est gratuit). Tu trouveras divers modèles de petits moto-réducteurs...

Cordialement

[invitecc138eed]

Ah mais je voulais dire comment on calcul un moto reducteur, enfin comment savoir sa valeur

[mécano41]

Comme je viens de le dire... : tu fais tes calculs, rendements et frottements compris, tu trouves donc un certain couple à transmettre. Ce couple, tu dois l'obtenir, en sortie de réducteur, à la vitesse de rotation voulue sur les vis. C'est cette vitesse (en supposant que tout dans la transmission à courroies ou autres soit en rapport 1/1) que tu devras avoir en sortie de moto-réducteur ; cela te permet donc de choisir celui-ci en cherchant les deux valeurs dans les listes d'appareils des constructeurs. En choisissant un moto-réducteur tout fait, tu n'as pas à te préoccuper de la réduction puisque le constructeur te donne les caractéristiques de sortie. Le type de moteur (asynchrone, continu...) dépend de la commande que tu veux appliquer à ton système ; là, il faut interroger tes professeurs. Pour dégrossir le choix, tu peux calculer la puissance théorique en sortie si le constructeur définit ses appareils dans son catalogue, en partant de la puissance...

Cordialement

[invitecc138eed]

Je reprends donc mon sujet et j'essaye de trouver si pour une tige filetées de diametre 12 et de longueur 1m on peut trouver un pas superieur a 1.75 ?

[invitecc138eed]

finalement j'ai trouvé un pas de 2 mm sur un site de castorama

[invitecc138eed]

Meccano pourquoi dis-tu : " mais attention, cela fait tourner la vis à 1142 tr/min et pour une vis de 12 et de 1m, ce n'est pas bon du tout même avec une charge pendue qui la met en tension alors avec une charge en compression...je ne te dis pas.. " parce que 1142tr/min c'est trop pour une tige de ce genre ?
J'ai modifié légèrement mon projet et j'ai trouvé donc pour UNE tige, je précise bien une seule tige :
N = une vitesse de rotation de 950 tr/min
V = une vitesse de translation de 0.03167 m/s
W = une vitesse de rotation de 99.49 rad/s
F = un effort de 147 N appliqué sur une tige
C = un couple de montée 0.14 Nm
P = une puissance de 13.93 W environ
J'ai une formule de rendement qui est :
Rendement = ( F * V ) / ( C * W )
mais je dois me servir du rendement d'une tige ou du rendement total ( c'est a dire une fois que j'aurais tout multiplier par 4 ( sauf la vitesse bien entendu ) ) et une fois que j'ai sa valeur je m'en sers pour quoi ?

[mécano41]

Bonjour,

finalement j'ai trouvé un pas de 2 mm sur un site de castorama

En 12 mm cela m'étonnerait ...

Meccano pourquoi dis-tu : " mais attention, cela fait tourner la vis à 1142 tr/min et pour une vis de 12 et de 1m, ce n'est pas bon du tout même avec une charge pendue qui la met en tension alors avec une charge en compression...je ne te dis pas.. "

parce que 1142tr/min c'est trop pour une tige de ce genre ?

Cherche sur internet du côté de vitesse critique d'un arbre ... pour une tige mince (ici tu as un noyau de 9,8 mm) à une certaine vitesse, le milieu de la tige tournante, tenue à ses extrémités, commence à faire le ventre et cela s'amplifie jusqu'à casser...Si la tige n'est tenue qu'à une extrémité, c'est évidemment encore plus grave et si l'on est en compression, ce phénomène augmente le flambement

mais je dois me servir du rendement d'une tige ou du rendement total ( c'est a dire une fois que j'aurais tout multiplier par 4 ( sauf la vitesse bien entendu ) ) et une fois que j'ai sa valeur je m'en sers pour quoi ?

Je t'ai expliqué plus haut que tu calcules, y compris le rendement, d'abord pour 1/4 de la charge, tout ce qui concerne un sous-ensemble vis-écrou-pignon-chaîne... qu'ensuite il te faut 4 fois la valeur trouvée et que cette valeur doit être disponible après prise en compte du rendement de ce qui est unique : pignon-chaîne-réducteur-moteur...+ prise en compte d'une marge de sécurité pour le choix du moteur...


NOTA : je ne sais pas si c'est un projet personnel, un projet d'études scolaires ou un projet professionnel mais comme cela a été sous-entendu plus haut, la disposition générale tient du bricolage et aura des difficultés à fonctionner. Il est difficile de donner, par bribes et ponctuellement, des indications valables sur un système dont la construction n'est pas très cohérente ... on risque d'oublier beaucoup de choses dans les calculs. Enfin, personnellement, je ne pourrai pas t'en dire plus sur un tel sujet... mais d'autres le feront peut-être...

Cordialement

[invitecc138eed]

Je fais juste un hors sujet concernant la puissance, je trouve 2 formules : P= F*V et P=C*W or avec P=F*V=147*0.095=13.965W et avec P=C*W=0.14*298.45=41.783W
Comment ca ce fait que je ne trouve pas pareil ?
Et oui j'ai modifié les resultats, j'ai préféré prendre un temps de 10s plutot que de 30 bien que la vitesse de rotation soit assez excessive
et pour te repondre meccano, C'est un projet personnel, mais il n'y aura pas de maquette, ce n'est que de la theorie, mais la je nage

[mécano41]

Je fais juste un hors sujet concernant la puissance, je trouve 2 formules : P= F*V et P=C*W or avec P=F*V=147*0.095=13.965W et avec P=C*W=0.14*298.45=41.783W
Comment ca ce fait que je ne trouve pas pareil ?
Et oui j'ai modifié les resultats, j'ai préféré prendre un temps de 10s plutot que de 30 bien que la vitesse de rotation soit assez excessive
et pour te repondre meccano, C'est un projet personnel, mais il n'y aura pas de maquette, ce n'est que de la theorie, mais la je nage

Le couple de 0,14 Nm, tu le sort d'où? (attention à ne pas comparer une puissance théorique avec une puissance calculée d'après le couple donné par mon appli. car celle-ci introduit le frottement - qui d'ailleurs demande beaucoup plus de couple que l'effort dû à la charge à pousser)

Cordialement

[invitecc138eed]

le 0.14 je le sors de votre excel avec comme valeur :
Fv = 147
vz = 0.095
dnom = 12
P= 2
alfa = 60
H= 18
f (acier/acier ) = 0.1 mais je ne suis pas sur de quelle valeur prendre car cest une systeme vis/ecrou ( vis a bille cest mieux ) du coup j'ai pris par defaut acier acier

[invitecc138eed]

Dans mon calcul pour trouver le couple il ne faut pas que je mette les frottements ?

[mécano41]

le 0.14 je le sors de votre excel avec comme valeur :
Fv = 147
vz = 0.095
dnom = 12
P= 2
alfa = 60
H= 18
f (acier/acier ) = 0.1 mais je ne suis pas sur de quelle valeur prendre car cest une systeme vis/ecrou ( vis a bille cest mieux ) du coup j'ai pris par defaut acier acier

C'est bien ce que je craignais dans mon message précédent...Tu fais le calcul de puissance avec le couple Cm qui est le couple nécessaire en tenant compte du frottement vis/écrou et tu as comparé avec le calcul de puissance donné par F.v Si tu fais la même chose en prenant le couple Cum indiqué dans les calculs intermédiaires (en mettant plus de décimales tu trouves 0,046792) l'égalité sera bonne...

Nota1 : je te rappelle que vis de 12, pas de 2, Lr = 1 m et 2850 tr/min ne sont pas compatibles...je ne sais pas pourquoi tu fais ce calcul...
Nota2 : tu parles de vis à billes...attention, le calcul ne peut pas se faire à l'aide de l'appli...

Cordialement