Plateau rotatif immergé

[Blackloud]

Bonjour à toutes et à tous,

N'ayant pas conçu de système automatisé avec des moteur depuis le lycée, je ne vois plus comment procédé pour dimensionner mon moteur ...
En gros, j'ai un plateau de 210mm de diamètre, sur lequel seront placés trois panier contenant des composants mécaniques, on estime un poids d'environ 3 kilo grand maxi disposé sur le plateau.
En sortie il nous faut maximum 10-15 rpm.
Ce plateau est sur un axe incliné de 50° qui repose sur un guide en teflon. (Détail C)
La rotation du moteur situé en dehors de l'eau est transmise a l'air de deux engrenages avec un rapport de 1/3 qui sont ensuite lié à l'axe avec un cardan (le moteur initial utilisé est un moteur de grill de barbecue, malheureusement pas assez puissant).
De plus l'ensemble est totalement immergé.

Ayant augmenté la vitesse de x3 j'en déduis que j'ai considérablement réduit mon couple à cause de mon rapport 1/3?

Je vous ai envoyé le plan en coupe pour illustré tout ceci.

D'après des calculs empirique et extrêmement flou j'en ai déduis qu'il me faudrait environ un moteur fournissant 10Nm~~.

Merci d'avance à vous.


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[invite40271050]

Bjr à toi, On va supposer que c'est immergé...dans l'eau (mais pourquoi pas de l'huile). Donc déjà la " viscosité" du liquide à son mot à dire.
De plus on ne sait strictement rien sur "l' aéro dynamisme" (façon de parler) de ton panier et des objets se situant à l'intérieur
Donc ça freine plus ..ou moins et on ne peut le deviner.
Bonne journée

[Blackloud]

Bonjour à toi,

J'ai oublié de préciser c'est de l'eau en effet avec un produit nettoyant, qui sera chauffé pour nettoyer des objets de type visserie / goupilles ... etc de petites taille et diamètre également (maxi M6 je dirait)
Mon cahier des charges est assez peu fournis, c'est un proto donc je n'ai pas des masses d'infos de mon côté ...
Et même si le moteur est légèrement surdimensionné ca ne nous importe peu du moment que c'est fonctionnel.

[invite40271050]

Remoi,
Donc des essais pratiques successifs de divers moteurs..
Là on n'a aucune idée des masses à mettre en mouvement.
Bonne journée

[A voir en vidéo sur Futura]

[Blackloud]

Je pense que tu n'as pas fait attention a la troisième ligne, j'ai indiqué que nous aurions un poids de 3kg grand maximum sur le plateau (la visserie compris dans les panier )
3kg c'est même certainement surévalué

[Flyingbike]

si le bidule existe déjà, pourquoi ne pas le mesurer, ce couple ?

[Blackloud]

Bonjour Flying,

Alors il existe cependant nous n'avons pas d'outillage spécifique pour prendre ces mesures, de plus le système n'est pas dans notre structure pour l'instant il reviens ultérieurement et il faudrait que le nouveau moteur soit prêt à être monté à ce moment la, c'est la qu'est le hic ...

[Flyingbike]

Bonjour


Pas forcément besoin d'outillage spécifique (je pensais à une mesure de force au bout d'un levier de longueur connue, par exemple), mais si de toute façon vous n'avez pas la machine, c'est plus compliqué.

[Blackloud]

Quelqu'un aurais une idée des quelques calcul à effectuer à l'aide des informations que j'ai svp?

[antek]

Si ce sont des objets libres de leurs mouvement dans un panier on peut estimer le couple à appliquer pour la rotation , mais il faudrait connaitre la répartition des masses dans le cas le plus défavorable.

[Blackloud]

Bonjour Antek,

Je n'ai pas cette information...

Dans le cas le plus défavorable on peu dire qu'il y a 1 kg quasiment situé en périphérie du Ø210 a l'extrémité du bas quand la gravité laisse les pièces retomber ?

Après comme je vous dis même si on néglige bon nombre d'infos et qu'on "estime" en augmentant de 10/15% pour "assurer" c'est très bien aussi ...

Je cherche surtout une démarche de calcul..

[antek]

Tu as bien le volume foisonné et la masse des pièces quand même ?
Sans tenir compte des pertes et frottements la puissance nécessaire pour la rotation est couple fois vitesse selon mon chef d'œuvre en pj.
PJ à rotater horairement !

[Blackloud]

Volume foisonné?
Non je ne possède quasiment pas d'infos comme je vous ais dis précédement mis à part une masse de 3 Kg grand maximum..

[antek]

Volume foisonné ?

Volume englobant l'ensemble des pièces jetées en vrac, et non pas la somme des volumes de chaque pièce.

Avec la masse et mon beau schéma tu ne t'en sors pas ?

[Blackloud]

N'ayant que la vitesse comme donnée, je me retrouve avec deux inconnus qui sont le couple, et la puissance que je cherche à déterminer, même avec le schéma je ne vois pas comment intégré le facteur angulaire + le poids + le diamètre.
Je suis vraiment perdu au niveau des calculs.

[antek]

Avant de continuer il faut estimer le centre de masse de la quincaillerie placée dans le panier.
Cela permet ensuite de déterminer la longueur d.
En regardant le schéma dans le bon sens, et en supposant que dans le pire des cas le contenu du panier tient sans descendre vers le bas au plus jusqu'à une rotation de 90 ° (là où se trouve le point d'application de F sur le dessin de droite) on calcule le moment : Fxdx10 en N.
La puissance en W nécessaire pour faire tourner le panier est le moment multiplié par la vitesse de rotation.

Pour résumer : P = F.d.10.2.pi.(vitesse de rotation en tours/seconde)

[Blackloud]

Bonjour Antek,

Je te remercie pour ton retour

Ducoup selon moi :

M = (0.206/2) distance extrême du poids * 10
M= 1.03Nm

P= 1.03x0.055x2xpix9
P=~3.2W

Serait-ce cohérent ?

Je pense m'être trompé pour le calcul du moment..

[antek]

P en W = F.d.2.pi.(vitesse de rotation en tours/seconde) avec
F=30.sin47° soit environ 22 N
d = 0,1 m
vit. rot. = 0,4 t/s

ce qui fait environ 5,5 W

A vérifier !

[Blackloud]

Alors pour le calcule du F, je ne vois pas où tu trouves les 30

[antek]

F = P.sin(47°)
P = m.g

F = m.g.sin(47°)

m = 3 kg
g = 10 (foin des virgules . . .)

[Blackloud]

Okai j'avais tout mélanger! Il faut vraiment que je m'entraine de nouveaux a effectuer ce genre de calculs, merci beaucoup à toi en tout cas tu m'as aidé a voir plus clairement a tout ca.

D'après mes calculs en utilisant une vitesse de 27 rpm avec ma réduction de 3 pour avoir 9 en sortie je trouve 3.34W.

[antek]

D'après mes calculs en utilisant une vitesse de 27 rpm avec ma réduction de 3 pour avoir 9 en sortie je trouve 3.34W.

Vitesse de rotation du panier j'espère ? Pour le calcul de la puissance la réduction n'a pas d'importance (au rendement du réducteur près).

Quand l'égalité est bien posée les erreurs diminuent :

Puissance = m.g.sin(47°).d.2.pi.(vit.rot.) en watt , avec

m - masse de la quincaille à secouer en kg
g - prenons 10
d - distance (voir dessin) en m
vit.rot. - vitesse de rotation du panier en tours/seconde (t/s)
2.pi - prenons 6,3

Ne pas oublier qu'ici nous estimons la puissance nécessaire.

27 rpm = 0,45 t/s , que donne maintenant le calcul ? (pour moi ce n'est pas 3,34 W)

[le_STI]

Salut.

Tout d'abord j'aurais également procédé comme le propose antek (recherche du cas le plus défavorable, même s'il n'est pas très réaliste, quitte à affiner si le résultat est problématique).

F=30.sin47° soit environ 22 N

C'est cos(47°) (ce qui ne changera pas grand-chose étant donné la valeur de l'angle)

Je pense qu'il faudra appliquer un gros coefficient pour tenir compte des pertes dans la transmission et le brassage de l'eau (bien qu'à 9 tr/min sur un Ø210mm, ça pourrait être négligeable).

Concernant les applications numériques, il faudrait vous mettre d'accord sur la vitesse de rotation

Message #1, il est question de 10-15 rpm
Message #17, un "9" est évoqué (sauf qu'on parle ici de tr/s)
Message #18, 0.4tr/s=24rpm
Message #21, 27rpm au niveau du moteur pour obtenir 9rpm au panier
Message #22, 27rpm au niveau du panier

[antek]

C'est cos(47°) (ce qui ne changera pas grand-chose étant donné la valeur de l'angle)

Hé m . ! Sans tracer sur le cercle trigo je me trompe une fois sur deux.

Mes excuses !

[Blackloud]

Oui vitesse de rotation de l'axe Antek, j'ai juste précisé que après peaufinage, nous souhaitons 9rpm en sortie, avec la réduction de 3 ce qui fait 27 en sortie de moteur^^
Concernant le d c'est effectivement 0.1.
Je viens de comprendre mon erreur j'ai pris la vitesse de rotation après réduction et non la vitesse en sortie, ducoup j'ai pris 9rpm en convertissant ce qui m'a donné 0.15 et non les 0.45 que tu me préconisais

Bonjour le_sti, merci pour tes précision également, je pense que les 3 kg sont surévalué, de ce fait le coefficient est indirectement rajouté en surestimant le poids.

En prenant F=cos47 x 30 N / D =206/2mm (position extrême) / Vitesse = 0.45tr/s

Je me trouve avec un résultat de 6W ~

[antek]

m.g.cos(47°).d.2.pi.(vit.rot.) = 3x10x0,682x0,103x2xpix0,45 = 5.96 W environ

Il faudra aussi vérifier que le moteur peut fournir cette puissance à 27 t/mn (ce qui n'est pas évident !).

[Forhorse]

Si le bidule existe, perso je ferrait quand même une mesure du couple réel; parce que vu les conditions ça me parait quand même super compliqué à calculer.

La mesure du couple n'est quand même pas bien compliquée : une ficelle enroulée autour de l'axe "moteur" et on ajoute du poids au bout (un seau que l'on rempli d'eau ?) jusqu’à trouver celui qui met le bazar en mouvement.
On a le bras de levier (diamètre de l'axe où est enroulé la ficelle) et la force (le poids) on a le couple...

[Blackloud]

Bonjour Forhorse,

Alors je comprend tout à fait ton point de vue, et ta démarche qui semble totalement logique, mais ce genre de dispositif est utilisé immergé, ducoup pour faire des test dans l'eau c'est pas évident, de plus je n'avais pas l'ensemble sur le site avant le dimensionnement du moteur.

[antek]

du coup pour faire des test dans l'eau c'est pas évident
de plus je n'avais pas l'ensemble sur le site avant le dimensionnement du moteur.

Pas évident mais faisable.
Il faut valider par l'expérience une solution à un problème nouveau, disons alors que l'expérience sera faite avec le matériel définitif !

[le_STI]

Si le bidule existe, perso je ferrait quand même une mesure du couple réel; parce que vu les conditions ça me parait quand même super compliqué à calculer.

La mesure du couple n'est quand même pas bien compliquée : une ficelle enroulée autour de l'axe "moteur" et on ajoute du poids au bout (un seau que l'on rempli d'eau ?) jusqu’à trouver celui qui met le bazar en mouvement.
On a le bras de levier (diamètre de l'axe où est enroulé la ficelle) et la force (le poids) on a le couple...

Il faudra penser à faire l'expérience en faisant tourner l'arbre moteur à 27tr/min mais il y a de l'idée (les pertes par brassage ne seront pas les mêmes qu'à l'arrêt )