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Projet Conception Mécanique Eleve-Ingénieur

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Bonjour,

Travaillant actuellement sur un projet de conception d'une machine d'essai de fatigue, je suis à la recherche d'un vérin linéaire électrique.

Il s’agit d’un vérin linéaire pour une machine d’essai de fatigue sur des éprouvettes en flexion plane alternée.

Solution technologique : moteur brushless + vérins vis à bille ?? ou guidage linéaire ?? ou vérins électromagnétique ??

Le cahier des charges techniques est le suivant :

Fréquence des allers / retour du vérin : 5Hz avec une amplitude de +/- 30 mm. Si 5Hz pas possible techniquement, alors 1 à 2 Hz peuvent satisfaire. (Soit une vitesse linéaire de 150 à 600 mm/s)

Durée d’un essai jusqu'à rupture de l’éprouvette : 100-120 s

Durée de vie : 1 000 000 cycles (aller retour)

Effort : 500N

Les allers retours du vérin doivent pouvoir être paramétrables (forme sinusoïdale, ou bien aller retour à vitesse constante). (Pilotage analogique par une source externe via une carte électronique??).

Encombrement : 400 mm max de longueur.
Température fonctionnement : 15°C à 50°C

Quels solutions technologiques privilégiées ?
Quels entreprises fabriquent aujourd'hui des vérins avec de tel caractéristique ?

Merci pour votre aide

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moteur brushless + vérins vis à bille ?? ou guidage linéaire ?? ou vérins électromagnétique ??
-> les motorisations de portail ont opté pour la vis à bille dans le haut de gamme, mais c'est pour des vitesse beaucoup plus faibles. (je doute qu'à 5Hz la durée de vie d'une vis à bille soit très grande)

Perso, pour des fréquences plus élevée, on peut passer par des moyens plus basiques et éprouvés mais qui ne permettent pas de jouer sur la forme du parcours.
-> verrins pneumatiques + amortisseur + fins de course
-> un exentrique (biele manivelle)
-> un exentrique + moteur asservi via un logiciel de controle de sa vitesse (a mon avis, le mieux), Leroy Somer à p'tet déjà ça de tout fait dans ces cartons.

Aller retour à vitesse constante est impossible, il y aura forcément un temp mort et une phase d'accéléartion

Répondre à pascal16

OK merci je vais aller jeter un coup d'œil sur Leroy Somer voir qu'es qui pourrait correspondre ;)

Pour les solutions via guidage linaire (vérin sans tige) ou vérin électromagnétique, quelqu'un connait un peu les technologies?

Répondre à pichou42

Salut,
J'ai un projet similaire (machine d'essais en fatigue) en ce moment, on a opté pour de la flexion rotative 4 points (parce qu'en fait c'est bcp plus simple à réaliser...à condition que l'éprouvette soit à symétrie de révolution), je ne sais pas si ton cahier des charge impose une sollicitation alternée.
En gros ce que nous avons décidé c'est que les 2 points de contact intermédiaires soient liés à un ensemble rigide fait de 2 roulements, ensemble que nous pouvons guider vers le haut ou le bas, avec un capteur d'effort : ainsi on contrôle la contrainte, et on pourra même l'asservir car les déformations plastique de l'éprouvette vont changer la donne durant le cyclage.
Bien entendu, l'éprouvette sera entrainée en rotation par un moteur (pas encore dimensionné)

PS : je suis surpris que ton essai ne dure que 120s ! La fatigue apparait plutôt au bout de 10^7 cycles (donc en 5Hz on n'est pas couché !). La difficulté pour nous est de trouver des pièces qui ne fatiguent pas avant l'éprouvette.

------------------------------ Ce qui est affirmé sans preuve peut être nié sans preuve.
Répondre à abel_b

oui mon éprouvette est à symétrie de révolution (diamètre max 2mm et 50 mm de longueur).

Par contre c'est de la flexion plane alternée et non rotative alternée.... Donc machine d'essai complètement différente...

Dans mon cas les 120s proviennent des résultats expérimentales sur un prototypes.

Même problème que toi, trouver des pièces pour des longues durées de vie ! la plupart des vérins/moteurs linaires du commerce ne sont pas conçu pour cette utilisation.

Répondre à pichou42

Citation :

Les allers retours du vérin doivent pouvoir être paramétrables (forme sinusoïdale, ou bien aller retour à vitesse constante). (Pilotage analogique par une source externe via une carte électronique??).


S'il n'y avait pas cette contrainte là, la solution de l'excentrique me semble effectivement la meilleure...Sinon, tu peux faire un arbre avec 2 cames dont la forme de la surface donne pour l'une une vitesse "pseudo-constante" (développante de cercle ?) et l'autre une vitesse sinusoïdale (un cercle excentré)....reste à trouver un moyen de les sélectionner.

Pour palier au pb du retour (un systeme par cames ne fait pas les retours), tu pourrais utiliser une forme creuse où l'éprouvette passerait, entrainée en rotation par le moteur...il suffirait de faire une fenetre rectangulaire pour le mvt sinus et une fenetre "je ne sais pas quoi" (petite étude géométrique à faire) pour le mouvement "pseudo constant"...
L'avantage de tout ça c'est qu'on peut atteindre des fréquences plus élevées et que c'est bcp plus simple à piloter (un moteur on le branche et ça tourne...à qques choses près :d)
L'inconvénient est qu'il y aura du frottement entre les surface...donc la durée de vie je ne sais pas trop ce que ça va donner.

------------------------------ Ce qui est affirmé sans preuve peut être nié sans preuve.
Répondre à abel_b

Pour le deuxième paragraphes c'est cette solution la ? :

http://www.univ-lemans.fr/enseigne [...] erect.html

Si oui effectivement un rectangle me donne une sortie linaire sinusoïde, et un fenêtre xy me donnerais une sortie "pseudo linéaire".

Problème : le paramétrage de la course de sortie ne pourra se faire que de façon discrète en changeant les pièces mécaniques...

La bielle manivelle sans paramétrage des vitesses allers retours pourrait être une solution (on peut jouer sur la course de sortie facilement en modifiant le rayon de manivelle)

Faut que j'en discute avec mes profs... peut être revoir le cahier des charges...

Merci pour les infos

Répondre à pichou42

Citation :

Problème : le paramétrage de la course de sortie ne pourra se faire que de façon discrète en changeant les pièces mécaniques...


Pas si sûr !
Tu peux superposer le cadre rectangulaire avec un cadre d'une autre géométrie, il suffira de translater la came "vers nous" (cf : animation) si on veut qu'elle épouse une forme différente. Bon bien sûr ça ne pourra pas se faire en pleine phase de fonctionnement, il faudra arrêter la machine pour changer de mode...ou a la limite, tu fais une cavité où l'évolution entre rectangle et l'autre forme est continue..ainsi tu pourras déplacer le tout en pleine phase de fonctionnement...mais bon...faut voir ton cahcier des charges et si les machines d'usinage permettent de faire cela à moindre coût...:d..

Le pilotage de la contrainte ne sera pas très facile par contre, mais le pilotage du déplacement sera simple...(le souci est que la loi de Hooke initiale marche de moins en moins bien au fil du cyclage)

------------------------------ Ce qui est affirmé sans preuve peut être nié sans preuve.
Répondre à abel_b

Oui pour la sinusoïde il suffit de jouer sur la distance entre le centre de rotation et le centre de la pièce blanche, mais pour la vitesse linéaire sa devient chaud !! voir impossible lol :/

Pour mon cas, si j'ai bien compris la manip, je pilote seulement en vitesse/position/fréquence.

La on est plus parti sur des machines linéaires (vérins électromagnétiques) ou vis à bille + moteur qui serait asservi en position.

Je cherche sur le net et contacte les entreprises pour voir ce qu'ils peuvent me proposer...

Répondre à pichou42
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