Résistance d'un profilé carré

[sylca2]

Bonjour,

Malgré quelques recherches, je n'arrive pas à trouver une réponse à mon problème :
J'ai une machine d'environ 500 kg et 174 cm de large, que je déplace en la mettant sur 2 roues indépendantes (bascule avec un levier pour la mettre sur les roues ou pour la poser et pouvoir enlever les roues). Une poutre à l'arrière permet de la maintenir en équilibre sur les 2 roues et de la diriger.
Cependant ce n'est pas super pratique et je voudrais pouvoir lâcher la poutre arrière sans que la machine retombe (en fait, je ne voudrais plus avoir à gérer l'équilibre, juste pousser pour déplacer).

Pour ce faire, j'ai 2 autres roues, indépendantes mais avec les roulements, qui supporte 200 kg chacune (ça devrait donc suffire). Leurs roulements font environ 8-10 cm de long.
Avec les 2 roues originales + ces 2 nouvelles, je me retrouve avec un genre de chariot à 4 roues, donc plus de pb d'équilibre.

Je voudrais juste relier ces roues par un tube de section carrée, en insérant les roulements dans le tube.
Les roulements font 12 mm de diamètre (disons 13 pour avoir un petit peu de jeu afin de pouvoir les insérer facilement dans le tube).
Le poids de la machine est réparti très près des roues (la machine est sur 2 patins, 1 de chaque côté, comme un hélicoptère).
Ce sont donc les roues et leurs roulements qui vont absorber toute la charge (environ 250 kg, donc 125 chacune), le tube dépassant à peine de la machine, les roulements étant dedans.
Le tube n'est là que pour relier les roues, les empêcher de s'écarter (via une goupille) et les maintenir à l'horizonale.

J'ai trouvé du tube acier carré de 16x16 mm et de 1,5 mm d'épaisseur (ce qui me donne bien mes 13 mm au milieu).
https://www.commentfer.fr/tube-acier...ion-16_x_16_mm
Qu'en pensez-vous ? Est-ce que ça suffit ?

Merci par avance pour votre aide bienveillante !
Sylca
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[Jaunin]

Bonjour sylca2,
Bienvenu sur le forum de Futura-Sciences.
Déjà, une première info sur votre matière :
EN 1.0215 (E220) Aciers non alliés :: MakeItFrom.com

Cordialement.
Jaunin__

[sylca2]

Merci. Par contre, n'étant pas ingénieur mécanique/matériaux, je ne sais pas lire tous ces tableaux

[JPL]

Question séparée d’une ancienne discussion.

[A voir en vidéo sur Futura]

[JeanYves56]

Bjr ,

Ce serait plus clair avec un croquis !

Votre tube de 16 x16 x 1.5 n'est pas assez costaud ,
il faudrait du 25x25x1.5

[sh42]

Bonjour,

La poutre à l'arrière qui permet de diriger la machine fait quelles dimensions ?

Pour les roues ajoutées, il y a peut-être le possibilité d'utiliser le principe de certains chariots qui ont des roues en position centrale orientable dans tous les sens, une à l'avant et une à l'arrière mais qui ne sont pas sur le même plan horizontal. Ce qui fait que la charge est toujours sur 3 points mais avec les roues orientables elle peut être tournée à droite ou à gauche.

[sylca2]

Bonjour,

Merci pour cet avis.
Ci-joint un croquis (en vert, les roues existantes, en marron, mon projet). Cependant l'idée d'un hélicoptère est bonne (les roues existantes seraient à l'arrière des patins, et je veux en mettre 2 autres à l'avant des patins), y compris pour la répartition des appuis.
Comme dit, l'essentiel du poids est à l'arrière, sur les roues existantes (puisqu'on peut maintenir l'équilibre sur ces 2 roues), et les 2 que je veux ajouter porteront une partie (certes non-négligeable) du poids, et le tube ne devra que les maintenir sur leur axe. Je n'ai pas besoin de direction, et il faut que ce soit très simple (démontable pour transporter facilement).
Comme il y a des espèces de patins, comme un hélico encore une fois, le poids est quasiment directement sur les roulements des roues. Au final, le tube sera juste "écrasé" autour des roulements, sous le poids de la machine. Il n'y aura pas de masse sur son centre, par exemple.

[JeanYves56]

Re ,


C'est quoi la machine de 500 kg ??

[sylca2]

Hello,

Un prototype de machine à ensacher/convoyer.

[le_STI]

Salut,

je ne vois pas bien comment les roulements des roues peuvent être insérés dans des tubes (tu parles certainement de leurs axes ).

..... le poids est quasiment directement sur les roulements des roues. Au final, le tube sera juste "écrasé" autour des roulements, sous le poids de la machine. .....

Il ne faut pas oublier le moment de basculement des roues (si tu ne veux pas te retrouver avec du carrossage négatif )

[JeanYves56]

Bonjour ,

Avec une charge de 250 kg portant en 2 endroits sur un tube de longueur 1.74 ,
il faut du tube de 25x25x1.5 minimum

Ensuite j'ai les memes questions que Le Sti ...à propos de la conception

[sylca2]

Bonjour,

Le_STI : En effet, les axes qui sortent des roulements sont assez longs et par abus de langage j'ai parlé des roulements au lieu des axes.
Le carrossage négatif ne sera pas un problème du fait des patins qui laissent un peu de marge au-dessus. Faut juste que le tube ne casse pas, ni ne se plie complètement (s'il devait plier/cintrer légèrement, ça ne serait pas très gênant non plus).

[sylca2]

Bonjour ,

Avec une charge de 250 kg portant en 2 endroits sur un tube de longueur 1.74 ,
il faut du tube de 25x25x1.5 minimum

Ensuite j'ai les memes questions que Le Sti ...à propos de la conception

Ok, c'est noté. Merci beaucoup !

Je vais prendre un peu de tube 16x16x1.5, car ça colle bien avec les diamètres des axes, et je le mettrai dans un tube plus gros de 25x25. Entre les 2, faut que je trouve une fourrure 6mm de cale. Avec 2 profilés plats de 3mm sur 20mm de large, soudé, ça devrait le faire.

Merci à tous d'avoir pris le temps de me répondre. Bonne continuation !

[le_STI]

Pour ce qui est du carrossage négatif, c'était plus pour te faire prendre conscience que le tube ne sera pas uniquement écrasé au niveau du patin mais qu'il y avait aussi des moments en bout de tube

[Naalphi]

Bonjour

À mon humble avis, un tube carré 16ep2 pourrait suffire :
coupe.JPG

L'ensemble restera fragile , même avec des sections supérieures : à voir si possible d'utiliser une roue à faible coefficient de frottement (imaginez peser sur le manche pour soulever l'avant du chariot, puis pivoter, et sans avoir arrêté la rotation, relâcher le manche... bonjour la contrainte sur la roue..)


+----------------------------+
| Informations sur le calcul |
+----------------------------+

Pivot minimal = 1.21619213274968E+0003

+-----------------------------+
| Flexion d'une poutre droite |
+-----------------------------+

Utilisateur : Naalphi

Nom du projet :
Date : 2 octobre 2021


+---------------------+
| Données du problème |
+---------------------+


+-----------+
| Matériau |
+-----------+

Nom du matériau = Acier
Module de Young = 210000 MPa
Masse volumique = 8000 kg/m3
Limite élastique = 250 MPa

+---------------+
| Noeuds [ m ] |
+---------------+

Noeud 1 : x = -0.900
Noeud 2 : x = -0.840
Noeud 3 : x = 0.900
Noeud 4 : x = 0.840

+-----------------------+
| Section(s) droite(s) |
+-----------------------+

Noeuds 1 --> 2

Quelconque
Aire = 2.00 cm2
Moment quadratique : Iz = 0.38 cm4
Fibre supérieure : vy = 7.80 mm Wel.z = 0.49 cm3
Fibre inférieure : vy = 7.80 mm Wel.z = 0.49 cm3

Noeuds 2 --> 4

Carré creux : c = 15.5 t = 1.8 (mm)
Aire = 0.99 cm2
Moment quadratique : Iz = 0.31 cm4
Fibre supérieure : vy = 7.75 mm Wel.z = 0.41 cm3
Fibre inférieure : vy = 7.75 mm Wel.z = 0.41 cm3

Noeuds 4 --> 3

Quelconque
Aire = 2.00 cm2
Moment quadratique : Iz = 0.38 cm4
Fibre supérieure : vy = 7.80 mm Wel.z = 0.49 cm3
Fibre inférieure : vy = 7.80 mm Wel.z = 0.49 cm3

Poids de la structure = 15.18 N (g = 10.00 m/s2)

+-----------------------+
| Liaison(s) nodale(s) |
+-----------------------+

Noeud 1 : Flèche = 0
Noeud 3 : Flèche = 0

+-------------------+
| Cas de charge(s) |
+-------------------+

Charge nodale : Noeud = 2 Fy = -1250.00 N Mz = 0.00 N.m
Charge nodale : Noeud = 4 Fy = -1250.00 N Mz = 0.00 N.m



+-----------+
| Résultats |
+-----------+


+-------------------------------+
| Déplacements nodaux [ m , ° ] |
+-------------------------------+

Noeud Flèche Pente

1 0.000E+000 -5.638E+000
2 -5.847E-003 -5.476E+000
3 0.000E+000 5.638E+000
4 -5.847E-003 5.476E+000

Dy maximal = 0.00000E+000 m , x = -0.900 m
Dy minimal = -4.59889E-002 m , x = 0.000 m

+------------------------------------+
| Efforts intérieurs [ N N.m MPa ] |
+------------------------------------+

Ty = Effort tranchant Mfz = Moment fléchissant Sxx = Contrainte normale

Noeud Ty Mfz Sxx

1 -1250.00 -0.00 0.00
2 -1250.00 75.00 153.95

2 -0.00 75.00 185.18
4 -0.00 75.00 185.18

4 1250.00 75.00 153.95
3 1250.00 0.00 0.00

Moment flechissant maximal = 75.00 N.m à 0.840 m
Moment flechissant minimal = 0.00 N.m à 0.900 m

Contrainte normale maximale = 185.18 MPa à 0.840 m
Contrainte normale minimale = -185.18 MPa à 0.840 m

+---------------------------------+
| Action(s) de liaison [ N N.m ] |
+---------------------------------+

Noeud 1 Fy = 1250.00
Noeud 3 Fy = 1250.00



Qui saurait sur quels critères RDM7 se base-t-il pour 'optimiser' la poutre ?
carr.JPG
rect.JPG

[JeanYves56]

Bsr ,

On ne calcule pas des éléments mécaniques avec de l'acier à 250 Mpa
1- l'acier ordinaire est à 235 Mpa
2- on fait les calculs avec 160 Mpa , c à d les 2/3 de la limite élastique .

Et on prend toujours un coef de securité .

[Naalphi]

Bonjour

En calculant avec l'inertie de la section à dimensions nominales , sigma devient 155 MPa , soit un coefficient de sûreté Re 235 / 1,5
Vu le decriptif : "prototype" , "l'essentiel du poids est à l'arrière" (nous pouvons donc considérer la charge de 1250 N comme pondérée) , investissement et risque d'accident (casse brutale) quasi nuls , ... , je le ferais probablement ainsi .


Ah, oui , j'ai trouvé les critères de choix qu'a fait RDM7 pour ses 'optimisations' : il a simplement choisi les plus petites sections de sa banque de données

[JeanYves56]

Bsr ,

Du tube de 25x25 est insuffisant et du 16x16x2 est très nettement insuffisant ! ...

Je pense que cette barre est soumise dynamiquement avec les manoeuvres .

Dans une barre carrée de 40 x 40 mm , la contrainte serait de 10.79 daN/mm2 , ce qui est conforme à la limite de l'acier ordinaire ( 16 daN/mm2 )
et une flèche de 6.46 mm respecte la limite ordinaire des 1/200e .

[sylca2]

Bonjour,

Le croquis "coupe" de Naalphi, c'est exactement ça.

Je vais essayer avec un tube de 16, je verrai bien si ça plie ou grince
Si ça ne va pas, alors je prendrais plus gros.

Merci pour l'analyse !

[JeanYves56]

Bjr ,

Dans les fichiers joints ce n'est pas du tube de 16x16 x2 !
, mais du tube carré de 22x2.3 qui ne convient pas

ou du tube rectangle de 50x25x2.6 qui lui convient !