Bonjour à toutes et à tous.
Contexte:
Je viens vers vous pour avoir quelques précision pour m'aider à dimensionner un système mécanique de sécurité.
Je suis ingénieur depuis peu et je dois réaliser la conception d'une système de sécurité capable d' empêcher tout mouvement d'un ensemble mobile verticalement de masse M=300kg.
Présentation système:
Il s'agit en réalité d'un portique 2 axe (horizontal et vertical), le système de verrouillage sera utilisé en cas de maintenance pour changer les moteurs et donc empêcher la mobilité verticale comme vous l'aurez compris.
L'idée et donc d'insérer un axe de diamètre Ø dans la pièce grise (fixe par rapport au mouvement vertical) et la mettre en vis a vis d'un oblong (sur règle = pièce verte, mobile verticalement).
Cependant, la sécurité impose bien entendu d'avoir un position de sécurité possible quelque soit la position verticale du portique. Ainsi, il arrive qu'en certain cas, l'axe ne trouve pas de trou oblong en face, c'est ainsi que je souhaite ajouter une nouvelle piste parallèle à la première piste d'oblong (ceci sur la même règle (=pièce verte)).
Afin de réaliser correctement cette conception, il me faut déterminer le diamètre Ø de mon axe.
J'ai déjà dimensionner en flexion celui-ci comme si il était au repos:
F=300*9.81=3000N(arrondi)
Moment flechissant maxi Mmax=F*d=3000*0.04=120N.m (d dépendant de ma conception (espace entre la règle et la pièce grise).
Avec un coefficient de sécurité s=3, quelque itération sur le choix du matériau qui sera surement du 40CMD8 (Re=800MPA), je tombe sur un Ø=0.03m (avec un peu de sécurité encore!)
Cependant, ce calcul est fait lorsque l'effort est de 3000N c'est à dire simplement le poids de l'objet à empêcher de bouger... Seulement voilà, la contrainte d'avoir une position de sécurité quelques soit y (axe vertical) impose une "chute libre" de ma partie verticale sur une distance de D=0.05m (distance trouvé après étude de la règle intégrant deux pistes de trou oblong, 0.05m étant en fait l'entre axe d'un trou oblong).
Pour faire simple dans tout ce fouillis, j 'ai besoin de calculer mtn si mon axe de Ø=0.03m résiste à un nouvel effort que je connais pas ...
Je ne sais pas comment procéder pour valider ma conception...
En ce moment, je trifouille un peu entre energie, force, ... j'avoue etre un peu perdu.
Je vais tout de même détailler ma pensée:
Ma chute libre se fait donc sur 0.05m à accélération a = 9.81m/s² j'ai donc un temps de chute de T=0.01s (=sqrt(2*0.05/9.81))
Je trouve alors une vitesse limite de Vl=0.1m/s (au choc)
A ce moment, je ne sais plus comment raisonner soit :
-je passe par une quantité de mouvement avec p=mv = 300*0.1=30N.s, et avec un temps de T=0.01s, j'ai donc F' = 30/0.01= 3000N (a ajouter a ma valeur initiale de F=3000N (poids), j'ai maintenant Ftot=F+F'=6000N) et je redimensionne mon axe...
-ou alors je passe par une méthode énergétique, avec ΔEp=-mgz=-150J, j'ai aussi Em=0 (système fermé) d'où ΔEp+ΔEc=0 et ΔEc=-ΔEp=150=0.5*M'*Vl²...je trouve M'=30000N...(masse "virtuelle" ajoutée), soit un effort de 300000N supplémentaire...
-ou alors je passe par une méthode de déformation, avec toujours ΔEp=-150J, et je cherche le travail reçu par la matière (S235(=E24.4) pour la pièce grise, soit un Re de 235MPa ) au moment du choc et un Re de 800MPa pour mon axe)... mais la le travail et de W=0.5*σ*ɛ et la ... j'avoue être un peu à la rue :/...
Est ce que qqun saurait me donner un a vis construit sur mon raisonnement et une idée de piste pour chercher, voir une solution dans le meilleur des cas, mais attention, j'aime bien la rigueur même si ça ne se voit pas dans ce poste ....
Courage amis lecteurs!
Slts,
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