Mouvement sinusoïdal par vérin

[FloL]

Bonjour,

Je cherche à faire osciller une masse en contrôlant son amplitude et sa fréquence.

Spécifications :
- Masse de 20 à 50kg
- Fréquence de 1Hz à 20Hz
- Accélération de 1g à 5g

Solutions étudiés :
- Vérin électrique pas assez performant
- Vérin pneumatique pas assez précis (compressibilité de l'air)
- Vérin hydraulique me semble le mieux

J'aurais besoin de vos lumières, pour savoir si c'est réalisable...
Et comment je dois m'y prendre pour le dimensionner correctement ?

Ce n'est pas mon domaine donc si il manque des infos, n'hésitez pas.

Cordialement,
-----

[f6bes]

Bjr à toi,
Un vérin par nature, c'est un déplacement..linéaire....dans un sens.
Faudrait nous en dire plus comment tu veux pâsser de linéaire à sinusoidal ?
Tu ne dis rien sur le débattement du vérin.
Un aller-retour pourrait s'assimiler à une sinusoide.
Mais 20kg à 20 hetrts et sans connaitre le débattement... je vois mal la chose.
Croquis schéma ded ton "idée ""?
Bonne journée

[FloL]

Bonjour f6bes et merci du retour.

En effet, je souhaite juste faire des aller-retours dans le plan vertical...
Et de pouvoir faire varier la vitesse de ces aller-retours de 1/s à 20/s avec une amplitude maximum d'environ 1 mètre (mais ajustable).

Le but est d'obtenir une Force sinusoïdale au bout du vérin qui est une valeur maximum constante quelque soit la fréquence des allé-retours.

au maximum on aurait donc ces déplacements :

Fréquence déplacement max
1 Hz 1 m
2 Hz 0,25 m
....
20 Hz 2,5 mm

Concernant l'aspect que ça pourrait avoir... dans mon idée, une pyramide avec le vérin suspendu à l'intérieur :



J'espère que mon idée est plus claire

[sh42]

Bonsoir,

C'est un genre de pot vibrant que tu veux réaliser.
Pour moi, c'est faisable en hydraulique, il faudra beaucoup d'électronique mais surtout savoir si le " pilotage " se fait en référence de déplacement, d'accélération ou de force.

[A voir en vidéo sur Futura]

[FloL]

Bonsoir sh42,

Exactement, mais je suis hors des limites du pot vibrant (en poids et amplitude).
Pour la partie électronique, je pense arriver à le gérer. Il me suffit de savoir quel signal électrique est nécessaire pour l'organe de commande hydraulique.

Mais c'est la partie hydraulique que je maîtrise beaucoup moins. Quel vérin ? quel débit ? quel pression ? quel organe de commande ?

Merci.

[sh42]

Bonjour,

Pour le choix des débits, pression, c'est le cahier des charges qui le fixera. 50 kg, c'est 50 bar sur un piston de 1 cm2, en hydraulique, c'est rien comme pression.
En gros, pour moi, il faudra, une pompe à débit variable, une pompe à débit fixe pour les auxiliaires, une ou 2 servo-valves en fonction des débits maxi et mini qu'elles acceptent, avec 2 servos, il faut ajouter un distributeur pour faire le choix du circuit, 2 accumulateurs, un en haute pression et un autre en basse, un réservoir, un filtre, deux soupapes de sécurité, une pour la Haute Pression et l'autre pour la basse, sans doute un échangeur air/huile pour refroidir l'huile.

Nota : en fonction du nombre de cycles, il faudra peut-être voir l'échauffement de l'huile dans le vérin, car à 20 Hz et 2,5 mm de déplacement, il n'y a pas beaucoup de renouvellement et s'il faut faire 500 mégas cycles d'un seul trait, cela risque d'être dur, il faudra alors passer à 2 vérins.

[FloL]

Merci... tu me donne plein d'information qui m'aide beaucoup à faire mûrir mon idée.

Qu'est ce que tu entend par les "auxiliaires" ?
Pourquoi 2 circuits : haute pression et basse pression ?

Les cycles de fonctionnement seront assez courts, de l'ordre de la minute maximum. En étant large, je dirais 2000 Cycles d’affilé maximum. Il me semble donc qu'on ai pas trop de problème d'échauffement.

Est ce que 20 déplacements de 2,5 mm allé + 2,5 mm retour par seconde avec une charge de 50kg, ça nécessite un vérin particulier ? ou est ce que c'est un ordre de grandeur classique ?

[sh42]

Les auxiliaires, ce peut être la circulation de l'huile dans le filtre et le refroidissement, cela aurait pu être le balayage du circuit vérin pour refroidissement, mais cela tombe à l'eau pour une minute.

Le vérin doit avoir un bon glissement pour éviter les problèmes de déplacement par saccades surtout sur 2,5 mm et donc de l'asservissement.
Prévoir de travailler avec une faible pression, ( 50/100 bar ), de façon à limiter l'usure de tout les matériels, les problèmes d'étanchéité du vérin.

[penthode]

c'est beaucoup de complication pour fabriquer un mouvement sinus....

d'autant qu'il faudra un asservissement du vérin !

[Dynamix]

Salut

Quel vérin ? quel débit ? quel pression ? quel organe de commande ?

Et quel groupe moto pompe ?
C' est pas donné ces machins la .

[albi69]

Bonjour
La génération hydraulique n'est pas un problème. Il faut en premier définir exactement le besoin. 1 HZ sur une course d 1 mètre, c'est énorme. Un vérin standard du commerce n'est pas capable d'assurer la fonction.
Pour la fonction sinusoïdale, c'est plus compliqué, je ne sais pas ce qu'est une force sinusoïdale. Le vérin peut procurer une force, elle est fonction de ce qui se trouve en face.
Produire un mouvement linéaire sinusoïdal, c'est facile, mais selon la précision demandée, ça peut devenir très compliqué. Il faut souvent des connaissances très poussées en hydraulique pour définir les composants faisant l'objet du post de sh42, pompes servo-valves accus.

Citation : Le but est d'obtenir une Force sinusoïdale au bout du vérin qui est une valeur maximum constante quelque soit la fréquence des allé-retours.
Avant de penser qu'il est possible d'asservir un vérin à la fois en vitesse et effort, essayez de le faire manuellement en déplaçant une masse verticalement et faisant évoluer de manière différente l'effort et la vitesse. C'est impossible. L'effort est le résultat de la vitesse.

Concernant le bilan thermique, n'oubliez pas que toute l'énergie achetée chez votre fournisseur se transformera intégralement en chaleur.

Citation : Pour la partie électronique, je pense arriver à le gérer. Il me suffit de savoir quel signal électrique est nécessaire pour l'organe de commande hydraulique.
Il suffit d'un signal en 4-20 mA

[penthode]

il serait donc bon de faire un peu de maths et de physique avant de te lancer dans des projets complexes.

[Zozo_MP]

Pouvez-vous poster trois ou quatre images de votre système dans les différentes positions.

Si vous le faite je vous ferez un gif animée ou une vidéo du système.

Si je comprend cela me rappelle le mouvement que fait le grand encensoir à St Jacques de Compostel.

A peluche

[FloL]

@albi69 Merci pour les infos, mais je ne comprend pas... d'un côté tu dis que c'est facile mais que ça peut être compliqué

Produire un mouvement linéaire sinusoïdal, c'est facile, mais selon la précision demandée, ça peut devenir très compliqué.

Et de l'autre

...asservir un vérin à la fois en vitesse et effort, essayez de le faire manuellement en déplaçant une masse verticalement et faisant évoluer de manière différente l'effort et la vitesse. C'est impossible.

Il s'agit bien d'asservir un vérin à la fois en vitesse et en effort. C'est 2 grandeurs sont interdépendantes :
La vitesse, l'accélération et le déplacement sont liés par les équations du mouvement. La masse, l'accélération et la Force sont liés par les équations de la relativité générale. Et si on mélange tout ça on obtiens l'équation entre l'effort et la vitesse en fonction du temps.

@penthode Oui, les maths et la physique c'est bien sur le papier, mais pour l'instant, j'essais de faire appel à vos expériences en hydraulique pour essayer d'identifier et d'anticiper les problèmes que je peu rencontrer. De jauger de la faisabilité du projet

@albi69 1 HZ sur une course d 1 mètre, c'est énorme. Un vérin standard du commerce n'est pas capable d'assurer la fonction.

ça c'est une information qu'on ne trouve pas dans le livre de Math. Merci albi69

@Zozo_MP Ce n'est pas le mouvement de pendule que je souhaite reproduire, mais juste une translation verticale.

[sh42]

Bonjour,

Personnellement, je ne vois pas pourquoi le vérin à utiliser pour l'application ne pourrait pas travailler à 1 Hz, car la charge est petite même en considérant l'accélération de 5g. Ce qui signifie que mis à part la longueur de déplacement, le vérin n'a pas besoin d'être gros en diamètre, ce qui signifie un débit d'huile qui peut être généré.

Perso, j'ai connu voilà 30 ans un vérin qui a fait des millions de cycles à plus de 1 Hz sans problème particulier. Il était piloté par une servo-valve ce qui était le mieux pour les amortissements en bout mouvement, car l'hydraulique, cela peut être très brutal.

[albi69]

Bonjour.
Dans la réalisation d'un mouvement sinusoïdal, ce qui est compliqué, c'est le respect de la forme sinusoïdale et de la course. Nous n'avons pas de précision sur les tolérances.

La vitesse, l'accélération et le déplacement sont liés par les équations du mouvement. Il est donc possible d'asservir un vérin en effort, le mouvement sera le résultat. Il est possible de l'asservir avec l'effort qui sera le résultat. Mais il est impossible de l'asservir à la fois en effort et en vitesse.

@ sh42. Pour la fréquence de 1 Hz, ce n'est pas le débit qui pose problème. Pour une course de 1 mètre, il faut calculer la vitesse maxi du vérin en fonction de la forme de la sinusoïde et trouver dans les catalogues le joint qui est capable d'affronter une telle vitesse.

[Dynamix]

La vitesse, l'accélération et le déplacement sont liés par les équations du mouvement. La masse, l'accélération et la Force sont liés par les équations de la relativité générale.

Je ne pense pas qu' Einstein soit vraiment utile pour ton problème .
En fait , la masse , la force , la vitesse, l'accélération et le déplacement sont liés par les lois du mouvement de Newton .

[sh42]

Bonjour,

Certes 1 Hz et 1 m, cela fait 7,2 km/h, mais un joint spy sur un arbre de 30 mm et 3000 tr/min, cela fait 17 km/h.

[Jaunin]

Bonjour,
Oui, mais pas dans le même sens.
Cordialement.
Jaunin__

[le_STI]

Salut.

Est-ce que la position de ta tige doit très précisément être décrite par une fonction sinusoidale au cours du temps?

Sinon, je partirais plutôt sur un système bielle-manivelle, qui me parait a priori beaucoup plus simple à mettre en oeuvre.

PS:

une valeur maximum constante quelque soit la fréquence des allé-retours

S'il s'agit de mettre une masse en mouvement, ce n'est pas possible (Cf Newton).

[Dynamix]

Certes 1 Hz et 1 m, cela fait 7,2 km/h

Oui , 2 m/s en vitesse moyenne , mais avec des pointes à 2pi m/s (6,2 m/s)

[Forthman]

et un moteur hydraulique + bielle ?

[FloL]

@Dynamix, Merci pour ta correction...

les lois du mouvement de Newton

@Forthman, @le_STI :
Le principe de la bielle pose deux problèmes.
- Le mouvement de rotation du moteur pour activer la bielle entraîne un couple, qui parasite la force verticale recherchée,
- L'amplitude des déplacements (d) d'une bielle de masse (m) est fixe. Donc la Force (F) résultante augmente avec le carré de la fréquence (f)... F=m.d.(2pi.f)²

=> Et je recherche une force constante, donc avec un vérin je peux modifier l'amplitude (d) pour compenser l'augmentation de la fréquence (f) et garder une force F constante en faisant varier la fréquence (f).

[Dynamix]

Si tu nous disais ce que tu veux faire exactement , tu aurais de bien meilleures réponses .

[le_STI]

- Le mouvement de rotation du moteur pour activer la bielle entraîne un couple, qui parasite la force verticale recherchée,
- L'amplitude des déplacements (d) d'une bielle de masse (m) est fixe. Donc la Force (F) résultante augmente avec le carré de la fréquence (f)... F=m.d.(2pi.f)²

=> Et je recherche une force constante, donc avec un vérin je peux modifier l'amplitude (d) pour compenser l'augmentation de la fréquence (f) et garder une force F constante en faisant varier la fréquence (f).

1. D'où vient la force dont tu parles?

2. La formule que tu as écrite donne la force centrifuge due à la rotation d'une masse "m" qui se situerait à une distance "d" du centre de rotation, mais je ne vois pas bien le rapport avec le mouvement décrit par la tête de bielle, si c'est ce que tu entend par "amplitude des déplacements", ni avec la force qui lui est appliquée.

[le_STI]

J'ajouterais qu'avec un système bielle-manivelle, tu pourrais faire varier l'amplitude en modifiant la longueur de la manivelle.

Pour ce qui est du couple, si le moteur et le guide du "piston" sont liés au bâti "pyramide", tu ne devrais pas avoir trop de problème.

[FloL]

@Dynamix
Je vais essayer de formuler la chose autrement... Je veux déplacer une masse sur un axe verticale en pouvant contrôler l'amplitude du déplacement et sa vitesse. Faire faire des allé-retour (de type sinusoïde) à la masse plus ou moins vite.

La masse serait de 20 à 50 kg

Fréquence----Vitesse max ---- amplitude de déplacement
1Hz-------------6,3 m/s-----------1 m
2Hz-------------3,2 m/s-----------0,25 m
....
20Hz------------0,32 m/s----------2,5 mm

Et aujourd'hui, mes questions sont plus sur les spécifications des vérins (à priori un système hydrauliques) qui pourrait convenir et le type de technologie pour contrôler ce vérin (à priori un système de servo-valve).

@le_STI
Mon besoin est de faire varier l'amplitude et la vitesse en continue. Modifier la longueur de la bielle, nécessite d'arrêter le système pour modifier la longueur ?!

[Jaunin]

Vous voulez soumettre un ou des appareils à diverse accélérations ?

[Dynamix]

- Le mouvement de rotation du moteur pour activer la bielle entraîne un couple, qui parasite la force verticale recherchée,

Un couple qui parasite une force ?
Curieux , vu que par définition , un couple correspond à une force résultante nulle .

@Dynamix
Je veux déplacer une masse sur un axe verticale en pouvant contrôler l'amplitude du déplacement et sa vitesse. Faire faire des allé-retour (de type sinusoïde)

Oui , mais LA question de fond c' est :
A quoi ça sert ?

[Jaunin]

Et oui.
c'est la question.