Calculer la force en Newton

  • Auteur de la discussion Castor24
  • Date de début
Castor24
Castor24
Compagnon
13 Mar 2017
900
Périgord noir
  • Auteur de la discussion
  • #1
Bonjour,

Je voudrais motoriser un axe de machine outil, actuellement mu par une manivelle, mais je ne sais calculer/estimer la puissance en Newton qu'il est nécessaire.
L'objectif étant ensuite de trouver le motoreducteur qui va bien.

L'un d'entre vous saurait il me donner un moyen de calculer ça ?
 
bendu73
bendu73
Compagnon
18 Sept 2013
1 226
SAVOIE
Il faut déjà des informations sur l'entrainement de ton axe. De même, ton motoréducteur dépend de ton moteur et vis versa.
 
Castor24
Castor24
Compagnon
13 Mar 2017
900
Périgord noir
  • Auteur de la discussion
  • #3
Bonjour Bendu73,

Pour l'instant, je n'ai que la longueur de la manivelle, pour le moteur et le motoréducteur c'est une autre affaire.
Je cherche juste à calculer le nombre de newton nécessaire, pour activer l'axe de cette manivelle.

Il y a un rapport, entre la force que j'exerce sur cette manivelle et la force transmise à l'axe, ça je saurai le calculer,
mais comment déterminer, même de façon empirique, ce que j'applique à la manivelle ?
 
Castor24
Castor24
Compagnon
13 Mar 2017
900
Périgord noir
  • Auteur de la discussion
  • #4
Si je place ma manivelle à l'horizontale et que j'accroche à la poignée un poids de 1 Kg et si la manivelle tourne jusqu'en bas, puis je en déduire que la force exercée est ~10 Nm ?
 
G
gaston48
Compagnon
26 Fev 2008
9 631
59000
Bonjour,
Il faut que tu estimes le couple nécessaire à l'entrainement de la manivelle
la manivelle horizontale à une distance D connue, tu accroches un bidon d'eau au bout d'une ficelle
tu remplis le bidon d'eau jusqu'à entrainement.
tu pése le bidon en Kgp cela va te donner un couple sous la forme Kgp.rayon ou daN.rayon tu convertis bien les unités en N et mètre
et tu rentres ta valeur ici:
en fonction de la vitesse de rotation souhaité, tu auras la puissance nécessaire.

http://www.toutcalculer.com/mecanique/puissance-couple.php
 
KITE
KITE
Compagnon
25 Déc 2008
3 433
Pas de Calais
Tu mets ta manivelle perpendiculaire au sol (à supposer que ton axe est parallèle au sol), un bout de ficelle et une série de poids. La longueur de la manivelle et le poids nécessaire à faire tourner l'axe vont te donner une première approximation du couple nécessaire.
Kite
 
Castor24
Castor24
Compagnon
13 Mar 2017
900
Périgord noir
  • Auteur de la discussion
  • #8
Merci Gaston48, ton lien est instructif et ta réponse claire, j'ai à présent ce qu'il me faut pour faire mon calcul.

Merci à tous de vous êtes penchés sur mon petit problème,
 
serge 91
serge 91
Lexique
18 Fev 2010
6 930
FR-91 Brétigny sur Orge
Bonjour,
Attention, c'est le couple minimum pour faire avancer la table a vide!
Il faut y ajouter celui nécessaire à l'usinage.
 
Castor24
Castor24
Compagnon
13 Mar 2017
900
Périgord noir
  • Auteur de la discussion
  • #10
Serge,

Ce n'est pas ma table, mais mon Z que je veux motoriser, mais merci d'avoir fait cette remarque ça pourrait être utile.
 
Castor24
Castor24
Compagnon
13 Mar 2017
900
Périgord noir
  • Auteur de la discussion
  • #11
@gaston48,

Je me lançais dans de petits calculs, quand je vois un truc qui me chiffone dans ta remarque.

Tu dis que si ma manivelle fait 30 cm, je multiplie par 0.3, j'ai l'impression que tu dis que la force nécessaire à la rotation de l'axe est de 3 Nm dans ce cas,
mais à mon sens, la force à exercer sur l'axe doit être plus importante que sur la manivelle et donc ce ne serait pas plutôt 10/ 0.3 soit 33 Nm à l'axe en considérant son diamètre null ?
 
G
gaston48
Compagnon
26 Fev 2008
9 631
59000
j'ai l'impression que tu dis que la force nécessaire à la rotation de l'axe est de 3 Nm dans ce cas,
le couple nécessaire, l'association d'un bras de levier avec une force
il te faut une force beaucoup plus grande avec un petit bras de levier
10 N avec 30 cm = 3 N avec 100 cm
avec un petit bras de levier il te faut une force plus grande, mais la distance parcourue au bout du bras de
levier de 30 cm est plus faible qu'au bout du bras de levier de 100 cm donc le "travail" est équivalent
 
L
Loulou31
Compagnon
21 Jan 2010
1 978
Toulouse.. coté Est
Bonjour,

Ce n'est pas une force en N(ewton)que tu as besoin pour calculer la "puissance" de ton moto reducteur mais bien un couple; c'est bien 3m.N si à 30cm (longueur du bras de la manivelle) tu appliques une force de 10N ( 1kg environ) . Un kg ce n'est pas énorme...
Un réducteur mécanique augmente le couple disponible...si ton moteur fait 0.5 m.N sur l'arbre avec un réducteur par 50 par exemple tu auras 25m.N en sortie réducteur .. un peu moins avec les pertes.

Jean-Louis
 
osiver
osiver
Compagnon
7 Sept 2013
12 003
Une fois le couple minimum défini, il ne faut pas hésiter à le multiplier au moins par 2.
En effet :
- le couple peut être plus ou moins élevé en fonction de la position de l'axe
- on doit ajouter un couple d'usinage éventuel
- on doit ajouter la perte de transmission éventuelle
- le couple indiqué pour le moteur est dans les conditions optimum
- la machine peut (va) vieillir, les réglages de jeu peuvent augmenter les frottements ...
 
gégé62
gégé62
Compagnon
26 Fev 2013
2 911
Harnes (Pas de Calais)
Une fois que tu as déterminé le couple moteur, tu le multiplies par la vitesse de rotation pour avoir la puissance requise en bout d'arbre. Le plus simple est de rester dans les unités "qui vont bien", donc couple en N.m et vitesse en radians par seconde. Un tour fait 2*PI rad soit environ 6.28 rad.
Attention, il faut tenir compte du rendement de transmission (moteur et réducteur) qui est bien iinférieur à 1. Les petits moteurs ont un rendement souvent médiocre, et les réducteurs encore pire surtout s'il y a une vis et roue tangente. On arrive vite à une puissance multipliée par 10, en général ce n'est pas génant car c'est de toutes façons une faible puissance, il n'y a pas de notion de gaspillage d'énergie.
 
PUSSY
PUSSY
Lexique
25 Oct 2010
6 207
FR-17800 Charente maritime
Bonjour,

S'agissant du "Z", donc d'une vis, il y a cette relation pour déterminer la puissance nécessaire pour faire tourner la vis :
https://www.usinages.com/threads/motorisation-petit-chariot.22326/#post-258944

Ensuite, tu as un renvoi d'angle entre la manivelle (que tu veux motoriser) et la vis.
Il faut connaître le rapport et appliquer un rendement (je dirais 0,5) pour estimer la puissance au niveau de la manivelle.
A partir de cette puissance, tu connaîtra le couple nécessaire et pourras comparer avec les essais de poids en bout de manivelle.
Et trouver un motoréducteur de puissance au moins double avec la bonne vitesse.

Cordialement,
PUSSY.
 
Castor24
Castor24
Compagnon
13 Mar 2017
900
Périgord noir
  • Auteur de la discussion
  • #17
le couple nécessaire, l'association d'un bras de levier avec une force
il te faut une force beaucoup plus grande avec un petit bras de levier
10 N avec 30 cm = 3 N avec 100 cm
avec un petit bras de levier il te faut une force plus grande, mais la distance parcourue au bout du bras de
levier de 30 cm est plus faible qu'au bout du bras de levier de 100 cm donc le "travail" est équivalent
On ne parle évidement pas de la même chose, moi j'ai besoin de déterminer le couple nécessaire sur l'axe, là où est fixé la manivelle.
Si j'applique 10 Nm en bout de manivelle, je vais devoirs appliquer 10/0.3 sur l'axe, j'aurai donc besoin d'une force motrice d'au moins 33 Nm
plus un coef de fonctionnement que je vais calculer, les motoréducteurs étant généralement fourni avec le couple moteur en sortie de réduction.
 
G
gaston48
Compagnon
26 Fev 2008
9 631
59000
On ne parle évidement pas de la même chose, moi j'ai besoin de déterminer le couple nécessaire sur l'axe,
c'est toi qui mélange couple et force !
que tu le mesures avec un bras de manivelle qui fait 10 mètres et une petite force ou 10 centimètres et une grosse force,
tu aboutiras à une valeur identique quand elle sera convertie et exprimée en N force que multiplie 1 mètre .
 
Castor24
Castor24
Compagnon
13 Mar 2017
900
Périgord noir
  • Auteur de la discussion
  • #19
@osiver
-Tu as parfaitement raison sur tous les points et je les ai bien pris en compte.

@gégé62
Merci mais ce calcul m'importe peu, comme je dis ailleurs, les motoréducteurs (réducteur et moteur) que j'envisage me sont fournis, avec le couple en sortie de réduction.

@PUSSY
Je n'ai pas de renvoie d'angle, mais il y a effectivement un ensemble de paramètres à prendre en compte, comme l'a également souligné osiver.

En tout cas, merci à tous pour votre participation à la résolution de ce petit problème.
 
PUSSY
PUSSY
Lexique
25 Oct 2010
6 207
FR-17800 Charente maritime
Si j'applique 10 Nm en bout de manivelle, je vais devoirs appliquer 10/0.3 sur l'axe, j'aurai donc besoin d'une force motrice d'au moins 33 Nm
Ne confondez pas force et couple !
couple.jpg

Si ta manivelle mesure 30 cm et si une force de 10 N (un poids de 1 Kg) la fait tourner, alors il faut exercer un couple sur l'axe de 10 x 0,3 = 3 mN !
Si tu utilise la manivelle, tu te trouve dans le cas de la figure ci-dessus, c'est à dire que tu exerceras bien le couple souhaité, mais tu exerceras aussi un effort (tournant) sur cet axe !
Un motoréducteur, lui, exercera qu'un couple pur !
Pour exercer un couple "pur" à la main, il faudrait que deux forces opposées agissent :
couple2.jpg

En espérant avoir été clair dans mes explications,
Cordialement,
PUSSY.
 
PUSSY
PUSSY
Lexique
25 Oct 2010
6 207
FR-17800 Charente maritime
@PUSSY
Je n'ai pas de renvoie d'angle, mais il y a effectivement un ensemble de paramètres à prendre en compte, comme l'a également souligné osiver.
Au vu de ton message (https://www.usinages.com/threads/fraiseuse-warco-gh-universal.99427/page-5#post-1149800), comme elles se ressemblent comme deux gouttes d'eau, j'ai pensé que tu avais le même système de commande de l'axe "Z" :
renvoi.jpg


veuilles bien m'excuser si je me suis trompé.
Cordialement,
PUSSY.
 
Castor24
Castor24
Compagnon
13 Mar 2017
900
Périgord noir
  • Auteur de la discussion
  • #22
c'est toi qui mélange couple et force !
que tu le mesures avec un bras de manivelle qui fait 10 mètres et une petite force ou 10 centimètres et une grosse force,
tu aboutiras à une valeur identique quand elle sera convertie et exprimée en N force que multiplie 1 mètre .
C'est possible, que je me trompe, je n'ai aucune prétention là dessus, mais je ne comprends pas ce que tu essayes de m'expliquer.
Ce qui m'importe c'est de calculer le couple de mon motoréducteur.
L'objectif étant de déterminer d'une manière empirique le couple que je déploie manuellement en bout de manivelle pour ensuite calculer celui nécessaire sur le diamètre de l'axe.
La manivelle agissant comme un bras de levier, la force nécessaire, est moins importante en bout de bras que sur l'axe.

Mais c'est peut être moi qui est mal expliqué mon problème: Il s'agit de supprimer la manivelle, de conserver l'axe sur lequel elle est fixée, de mettre sur cet axe un pigon mené,
puis de placer un motoreducteur, fourbi d'un axe lui aussi, sur lequel sera monté une roue menante entrainant le pignon indiqué avant.
Je parle de roue et de pignon, car je crois qu'on a la même formation technique, mais en fait le rapport sera 1/1.

Je suis bien d'accord que plus le bras est important, moins la force nécessaire est importante, mais ça je le sais comme tout le monde et je ne vois pas ce que ça m'apporte dans mon problème,
puisqu'il n'y aura plus de bras, excepté le négligeable rayon de l'axe de 10 mm (et si plus de bras plus de chocolat :mrgreen:).
 
G
gaston48
Compagnon
26 Fev 2008
9 631
59000
Ton raisonnement qui part de la mesure 10 N.30cm et qui aboutit à 33 N.m est faux
je n'arrive pas à te l'expliquer ...
 
Dernière édition:
PUSSY
PUSSY
Lexique
25 Oct 2010
6 207
FR-17800 Charente maritime
Il s'agit de supprimer la manivelle, de conserver l'axe sur lequel elle est fixée, de mettre sur cet axe un pignon mené,
puis de placer un motoréducteur, fourbi d'un axe lui aussi, sur lequel sera monté une roue menante entrainant le pignon indiqué avant.
Si tu veux que ton motoréducteur crée un "couple pur" sur ta commande, accouple directement l'axe de sorti à l'axe de la manivelle (joint de oldham ou flector ou cardans) sans passer par des pignons intermédiaire !

Cordialement,
PUSSY.
 
osiver
osiver
Compagnon
7 Sept 2013
12 003
Je suis bien d'accord que plus le bras est important, moins la force nécessaire est importante, mais ça je le sais comme tout le monde et je ne vois pas ce que ça m'apporte dans mon problème,
puisqu'il n'y aura plus de bras, excepté le négligeable rayon de l'axe de 10 mm (et si plus de bras plus de chocolat :mrgreen:).
C'était l'explication pour évaluer le couple nécessaire. Le motoréducteur aura (aux facteurs de sécurités évoqués plus haut, près) la force rotative nécessaire qui s'exprime en couple. C'est à dire que s'il fait 10Nm, il saurait soulever un peu moins d'un Kg au bout d'un manche de 1m en négligeant le poids du manche :wink:
 
Castor24
Castor24
Compagnon
13 Mar 2017
900
Périgord noir
  • Auteur de la discussion
  • #27
Au vu de ton message (https://www.usinages.com/threads/fraiseuse-warco-gh-universal.99427/page-5#post-1149800), comme elles se ressemblent comme deux gouttes d'eau, j'ai pensé que tu avais le même système de commande de l'axe "Z" :


veuilles bien m'excuser si je me suis trompé.
Cordialement,
PUSSY.
Je ne t'excuse pas, car c'est bien ça :mrgreen:

C'est moi qui m'excuse, car je n'avais pas saisi ce que me disais @gaston48 et toi.
Mon couple, est constant dès l'instant que je l'ai déterminé, c'est juste que je dois "calculer la force nécessaire" pour ensuite en déduire le couple.
Il a fallut que je mette ça noir sur blanc avec mes petits calculs pour comprendre où était mon erreur.

Merci à tous les deux de vous êtes acharnés pour me sortir du trou.
 
G
gaston48
Compagnon
26 Fev 2008
9 631
59000
j'avais vu PUSSY mais pour moi ton explication est encore plus confuse
 
Castor24
Castor24
Compagnon
13 Mar 2017
900
Périgord noir
  • Auteur de la discussion
  • #30
Gaston48 T'inquiètes, j'ai compris et c'est le principal et toi tu sais donc je ne vais pas tenter de te ré expliquer ce que tu sais.
 
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