Calcul puissance moteur entrainement vis a billes

[invite449bca05]

Bonjour,

je cherche a dimensionner le moteur pour l' entrainement d' une vis a billes.

la masse à déplacer est de 150 kg, le sens de déplacement est horizontale et la masse repose sur 2 rails trapézoïdale à patins, parallèle.
La vis a billes est au centre de c'est 2 rails.

cette vis a une longueur de 1000mm un diamètre de 32mm et un pas de 32mm.

Mon problème est que, j' ai du mal a savoir quoi choisir comme vitesse et comme temps pour atteindre cette vitesse pour les calculs.

Et j'ai peur de complètement me tromper a ce niveau la.

En fait je voudrais pouvoir faire bouger cette masse sur 1m de distance en 2 seconde , et en déduire la puissance moteur nécessaire a celà.

Si quelqu'un veut bien me conseiller,
Merci.
-----

[Jaunin]

Bonjour,
C'est juste pour information pour l’instant, si pas déjà vus.
Cordialement.
Jaunin__

https://docs.google.com/viewer?url=h...-Speedline.pdf

https://docs.google.com/viewer?url=h...is-a-bille.pdf

[invite449bca05]

Bonsoir,

Merci pour les liens.

De mon côté j'ai trouvé ceci :

Couple nécessaire pour déplacer l'autre élément (transformation de rotation en translation:

Ma = (Fmax *p*s)/(2000*pi*rendement)

et
puissance motrice nécessaire:

Pa= (Ma*n)/9550


avec Fmax = charge max en N
p = pas de filetage mm
s = facteur de securité (1.25 à 2)
rendement >0.9
Ma =couple nécessaire
Pa = puissance moteur kW
n = vitesse de rotation tr/min

ce qui donne pour une vis a billes avec p =32 mm , fmax = 1500N , n = 2500tr/min et s =1.25

Ma = 10.61 Nm
Pa = 2.169 kW

Alors, est ce correct ?
et donc avec ces résultats j'en déduis que avec un moteur de cette puissance et cette vitesse de rotation la masse 150kg se trouvant sur les rails se déplacera a une vitesse de :
2500tr/min > 41,66 tr/s * pas de 32 mm = 1333.12 mm/s.

Quelq'un peut il vérifier ma théorie )???
Merci.

[invite896757ff]

Déplacer 150Kg à 1,33m/s avec 2Kw paraît aussi optimiste que le rendement >0,9 (sauf à ce que le tout baigne dans l'huile), sans parler du couple au démarrage avec un pas de 32mm; en attendant les experts...

[A voir en vidéo sur Futura]

[Jaunin]

Avez-vous tenu compte de l'accélération de départ pour la distance de 1.0 [m] en 2 [s] et de son freinage ?

[invite449bca05]

Non bien-sûr je n'ais pas tenu compte de cela pour l'instant.
je veut juste savoir en régime établi si je fais pas fausse route.

[invite449bca05]

Pardon je n'ai pas pu modifier mon erreur sur le résultat de Pa (trop tardé)qui est en fait de Pa = 2.77kW

[mécano41]

Bonjour,

Sauf erreur d'interprétation de ma part, tu as dit que le mouvement était horizontal et plus loin, tu calcules la force en partant du poids ; ce serait vrai en déplacement vertical. La force à prendre en compte n'est pas le poids mais l'effort qu'il faut pour déplacer l'objet soit : poids x coeff. de frottement de roulement.

Ensuite, il faut ajouter l'effort d'accélération. Si tu n'as pas de contrainte particulière de vitesse maxi tu considères une accélération sur la moitié de la course pendant la moitié du temps. Cela suppose ensuite que la commande de ton moteur pilote celui-ci selon cette loi.

Cordialement

[mécano41]

Pas sûr d'avoir été clair...

.... Si tu n'as pas de contrainte particulière de vitesse maxi tu considères ...

Tu calcules ainsi mais si la vitesse maxi trouvée dépasse celle fixée pour le moteur, il y aura une phase accélération, une phase à vitesse constante et une phase décélération.

Cordialement

[invite449bca05]

Je suis un peut perdu là...

je vais essayer de partir autrement:

admettons que j' ai un moteur de 500w 24V 20A 2500tr en sortie d' arbre et que je peut jouer sur le rapport de réduction avec les poulies courroie.

quelle vis a billes peut me permettre la meilleur accélération sur 50 cm de déplacement de la masse de 150kg qui au départ est statique?

[invite449bca05]

le coeff de frottement rail/patin est donné pour 0.004

[mécano41]

Bonjour,

Il ne faut pas partir dans tous les sens...Tu avais des données de départ, il faut faire avec et ne les modifier que si un premier calcul te dit que cela ne va pas bien.

Tu as :

- une masse m qui se déplace horizontalement sur rails
- un espace e à parcourir
- un temps t de déplacement total (accélération, palier s'il y a lieu et décélération)

Il faut d'abord calculer l'accélération a minimale pour répondre aux critères de temps et d'espace. Pour cela il faut considérer un accélération sur la moitié de la course et une décélération sur l'autre moitié :

a=2.e/t² avec tes valeurs t=1 s et e=0,5 m, tu as a=1 m/s/s

ensuite, vérifier qu'avec le vis utilisée, le moteur ne tourne pas trop vite pour la configuration choisie :

La vitesse maxi du chariot sera : V=a.t soit, avec tes valeurs : V= 1 m/s

La vis ayant un pas p de 0,032 mm, elle tournera à : N=1/0.032 = 31,25 tr/s soit 1875 tr/min

Efforts :

Pour accélérer, il faut Fa=m.a soit, avec tes valeurs : Fa=150.1 Fa=150 N
Pour le frottement des patins, avec µr=0,004 on a Ff=m.g.µr ou Ff=150.9,81.0,004 Ff=5,88 N mais il y aura des joints, de la précontrainte dans les patins... etc je multiplie par 5 (cela joue peu) ce qui donne Ff=30 N d'où un effort total F=180 N

Puissance P=F.V = 180 W et un couple C=F.p/(2.pi) C=0,92 N.m à 1875 tr/min (il faudrait aussi calculer l'inertie de la vis et son accélération puis le couple d'accélération à ajouter)

Qu'il faut affecter d'un coeff. x2,5 pour rendement, sécurité...soit une puissance de 450 W et un couple de 2,3 N.m angulaire pour voir le couple d'accélération à ajouter

Ce qui veut dire qu'il faut un moteur qui donne au moins une puissance de 450 W à 1875 tr/min (pour un moteur à courant continu, sa vitesse à vide devrait être de 3700 tr/min et son couple de blocage de 4,6 N.m si l'on considère qu'on l'utilise à sa puissance maxi)

Ce sont juste des indications à vérifier ... d'autres confirmeront ou infirmeront.

Cordialement

[polo974]

le coeff de frottement rail/patin est donné pour 0.004

un coeff pareil est assez improbable pour un glissement...

[le_STI]

Salut,

je pense que TONYGTI16 parle de patin à recirculation de billes (ou rouleaux), pour lesquels cet ordre de grandeur ne me choque pas.

[mécano41]

Salut Polo,

un coeff pareil est assez improbable pour un glissement...

Pour ses patins à billes, SKF donne entre 0,003 et 0,005 mais, comme je l'ai précisé, il faut tenir compte en plus : des joints, de la précharge etc...Je suppose que TONYGTI16 parle aussi de patins à billes, sinon, évidemment ça va grimper!

EDIT : grillé par le-STI

Cordialement

[invite449bca05]

Oui ce sont bien des patins billes à recirculation.

mécano41...WHAOOOUUU!!!

Un grand merci,
je vais étudier ça...

[invite449bca05]

ed Power: 500W
Style : Brushed Motor
Reversible: Yes
Current Draw (Loaded): 26.7A
Current Draw (No Load): 2.5A
Rated Speed (With Load): 2500 RPM
Rated Speed (No Load): 3000 RPM
Torque: 1.91Nm
Efficiency: Greater than 75%
Number of teeth: 11, Pitch 6.35 #25 Chain
Weight: 4.1kg

[invite449bca05]

Je vais essayer de recalculer tout ça.


Dans tous les cas J'ai le choix entre c'est 2 moteurs car je ne peut pas monter à plus de 33v sur mes carte électronique de commande du moteur donc je ne peut pas choisir un moteur en 36v a part en le sous alimentant.

Je pense qu'un moteur à 24v bien alimenté sera plus efficace q'un 36v à 33v.

Il faut que je vois dans ces conditions le pas de la vis a billes le plus adapter a ce moteur 24v 500w ou celuis de 600w.

Je pensé au départ que un pas de 32mm était le mieux...mais peut être pas finalement.

Il faut que j'arrive a déterminer avec l'un ou l' autre de ces moteur quel pas me permettrais la plus forte accélération sur 1m de translation de la charge.

Merci encore pour vos dernier post.

[invite449bca05]

L' autre moteur:

Power 600W
Voltage 24V
Torque: 1.27Nm
No Load Current: 5A
Loaded Current: 33.3A
Unloaded RPM: 5000
Loaded RPM: 4500

[invite449bca05]

voici les relevé du moteur 500w:

[mécano41]

Surtout, pour choisir le moteur (une fois que tu es sûr de tes calculs), fais-toi aider par quelqu'un qui les maîtrise bien car tu peux parfois voir, affichées dans les tableaux, des performances époustouflantes mais il y a aussi le temps de fonctionnement autorisé à ces valeurs extrêmes à prendre en compte. Si le temps entre deux allers-retours est court, le moteur n'a pas le temps de se refroidir ; il faut dans ce cas baisser les prétentions en termes de performances...ou prendre un moteur avec d'autres caractéristiques...

Cordialement

[invite449bca05]

Très bien,

Merci beaucoup.

[invite449bca05]

Bonjour,

Donc j'ai repris les calcul,
si je considère le relevé de fonctionnement du moteur bon.
pour mon moteur 500w:

il est donné C=1.87Nm à 2546 tr/min avec Pu=500w , rendement 81.14% , I = 25.3A , Pin= 615.96 w , V= 24.35V.

On sait que Pu = C*ohmega donc,
2546tr/min>42.43tr/s*2pi = 266.66 rad/s.

Si je raméne à la vitesse que tu a calculé mécano 41 :

Pour 1875 tr/min, >31.25tr/s*2pi = 196.34 rad/s.

C = 500/196.34 = 2.54Nm pour cette vitesse.

Si 2546tr/min équivaut a 100% de la vitesse, alors 1875tr/min équivaut a 73.64%

Donc j'en conclu que si je met un rapport de réduction de 1/4 J'aurais le couple nécessaire pour procurer l'accélération de ma masse tout en respectant le temps pour la distance en parcourir.

Y' a t- il une erreur quelque part?

[invite449bca05]

avec un rapport de réduction de 2/5 de la vitesse, j' obtiens:
1018.5tr/min>16.97* 0.032m = 0.54m/s.

[invite449bca05]

avec un rapport de réduction de 2/5 de la vitesse, j' obtiens:
1018.5tr/min>16.97* 0.032m = 0.54m/s. de vitesse de déplacement
Et un couple de 16.97*2pi =106.62rad/s >C =500/106.62 = 4.68 Nm

[mécano41]

...Si 2546tr/min équivaut a 100% de la vitesse, alors 1875tr/min équivaut a 73.64%
Donc j'en conclu que si je met un rapport de réduction de 1/4 J'aurais le couple nécessaire pour procurer l'accélération de ma masse tout en respectant le temps pour la distance en parcourir....

avec un rapport de réduction de 2/5 de la vitesse, j' obtiens:
1018.5tr/min>16.97* 0.032m = 0.54m/s. de vitesse de déplacement
Et un couple de 16.97*2pi =106.62rad/s >C =500/106.62 = 4.68 Nm

Je ne comprends pas... Si ton moteur est utilisable à 2546 tr/min pour un couple de 1,87 N.m et si tu veux que ta vis tourne à 1875 tr/min :
- la réduction à prévoir est de 2456/1875=1,358 (soit par ex. pignons moteur de 56 dents et un pignon récepteur de 76 dents soit un rapport exact de 1/1,357).

La vitesse est donc : 2456/1,357=1810 tr/min et le couple disponible à cette vitesse : 1,87*1,357=2,54 N.m

Cordialement

[invite449bca05]

Oui c'est moi qui est mal écris ce que je voulais dire.
Enfin de toute façon cela manquais de précisions.

Je vous en remercie.

[invite449bca05]

mécano41, comment arrive tu à trouver ces valeurs:

"pour un moteur à courant continu, sa vitesse à vide devrait être de 3700 tr/min et son couple de blocage de 4,6 N.m si l'on considère qu'on l'utilise à sa puissance maxi)"

[yvon l]

Bonjour,
n’oublie pas de tenir compte de l’inertie propre du rotor du moteur.
Pour ma part, Je choisis généralement un rapport de vitesse de façon à assurer une adaptation des impédances mécaniques (ici les inerties ) entre le moteur et le système à entraîner.
Pour faire simple, si vous avez un trop gros moteur, c’est son rotor qui demande beaucoup d’énergie pour accélérer par rapport à l’énergie nécessaire pour accélérer la charge (et la vis à bille.) proprement dite ( Le couple supplémentaire disponible d'un plus gros moteur augmente moins vite que son inertie propre...)

[yvon l]

Voir aussi: (feuille de calcul dans ce lien)
https://forums.futura-sciences.com/p...ml#post6184795