calculs de force levier/bielle pour presse de rechargement

[AVN]

Bonjour
Depuis pas mal d'années ( > 30) je m'intéresse à une machine élémentaire, la presse de rechargement des cartouches dans sa version la plus simple: un bâti qui se fixe sur un établi et un bélier qui monte sous la poussée d'une bielle actionnée par le levier de manoeuvre. La course verticale de ces machines est de l'ordre ou un peu plus de 100 mm et la force maximale délivrée en bout de course de 1500 à 3500 kg.
La quasi totalité de ce genre de matériel est de conception et fabrication US; il a cependant existé une production française, LYNX, dna l'intervalle 1975/1985 environ.
Maintenant, la question.
Bien qu'on puisse logiquement croire que tout est dit et connu sur les diverses combinaisons de leviers qui équipent les presses, il apparaît que ce n'est pas si clair que cela. J'ai publié sur un forum spécialisé une note exposant mes remarques et formules mais, récemment, j'ai eu un contradicteur qui cependant a abandonné la discussion sans lui-même conclure.
En conséquence, car sur le forum en cause c'est l'écran noir, peut-être que sur USINAGES, ce sujet pourrait-il retenir l'attention d'un amateur de calculs de leviers à qui je demanderai son opinion sur ce que j'ai avancé.
De toute évidence il me serait très désagréable d'apprendre que je me suis royalement trompé mais je ne pourrais qu'être reconnaissant à celui qui saurait - le cas échéant - me remettre sur la bonne voie .
Les calculs concernent essentiellement des forces et leurs projections et relèvent de la trigonométrie.
Les contacts par MP sont les bienvenus mais des contacts directs par mail sont quasiment indispensables pour certaines transmissions.
Merci d'avoir tout lu.
PS : A changer de rubrique si cela paraît souhaitable.

 

[victorjung]

aller, j'ai un peu de temps haha, je veux bien voir à quoi ca ressemble, et si je reste motivé, je veux bien me pencher dessus.

 

[AVN]

Bonjour
Depuis pas mal d'années ( > 30) je m'intéresse à une machine élémentaire, la presse de rechargement des cartouches dans sa version la plus simple: un bâti qui se fixe sur un établi et un bélier qui monte sous la poussée d'une bielle actionnée par le levier de manoeuvre. La course verticale de ces machines est de l'ordre ou un peu plus de 100 mm et la force maximale délivrée en bout de course de 1500 à 3500 kg.
La quasi totalité de ce genre de matériel est de conception et fabrication US; il a cependant existé une production française, LYNX, dna l'intervalle 1975/1985 environ.
Maintenant, la question.
Bien qu'on puisse logiquement croire que tout est dit et connu sur les diverses combinaisons de leviers qui équipent les presses, il apparaît que ce n'est pas si clair que cela. J'ai publié sur un forum spécialisé une note exposant mes remarques et formules mais, récemment, j'ai eu un contradicteur qui cependant a abandonné la discussion sans lui-même conclure.
En conséquence, car sur le forum en cause c'est l'écran noir, peut-être que sur USINAGES, ce sujet pourrait-il retenir l'attention d'un amateur de calculs de leviers à qui je demanderai son opinion sur ce que j'ai avancé.
De toute évidence il me serait très désagréable d'apprendre que je me suis royalement trompé mais je ne pourrais qu'être reconnaissant à celui qui saurait - le cas échéant - me remettre sur la bonne voie .
Les calculs concernent essentiellement des forces et leurs projections et relèvent de la trigonométrie.
Les contacts par MP sont les bienvenus mais des contacts directs par mail sont quasiment indispensables pour certaines transmissions.
Merci d'avoir tout lu.
PS : A changer de rubrique si cela paraît souhaitable.

Envoyé informations par MP 10H20

 

[Dodore]

Je ne pense pas pouvoir t'aider
Mais
Je ne sais pas de quoi tu veux parler
Je pense que peu de monde peut te comprendre, à moins que je sois le seul qui n'est pas compris
Je ne sais pas ce qu'est une presse à charger des cartouches et à quoi est-ce que ça ressemble .. ( d'ailleurs ... Cartouche de fusil ou cartouche d'encre)
Comment ça marche ?
Qu'est ce qu'il faut calculer?
Des liens, des images, des explications sur le fonctionnement ou sur les calculs seraient bienvenu, à moins que ce soit un langage pour initiés

 

[vax]

Ben, très franchement, si tu pouvais poster ne serait-ce qu'un croquis fonctionnel cela permettrait un bel exercice pour ceux que ça intéresse (dont moi qui suis assez.... Nul ?... Oui je crois...)

 

[AVN]

MP envoyés en réponse.

 

[brise-copeaux]

MP envoyés en réponse.

Salut,

Oui mais si tout se passe en MP...c'est pas peine de continuer ce topic...autant le fermer.

@ +

 

[Albert le Belge]

Bonjour,
je rejoint Brise-copeaux sur sa remarque.

Pourquoi donc passer en MP ?
Si tu ne sais pas comment afficher sur le forum, il suffit de le faire savoir. Au pire, tu fais une copie d'écran et tu envois sous forme d'image.

 

[fafnir70]

Bonjour,

Qui s'intéresserait à ce genre de calculs ?
AVN, 24 Avril 2016, à 09:19

Envoyé informations par MP 10H20

Si tu ne veux pas louper ton train, je te conseille de mettre ta montre à l'heure d'été.
Et je ne pourrai pas te venir en aide, je n'y connais rien en maths.

Bernard

 

[AVN]

Effectivement, difficile de répondre à partir des bases indiquées.

 

[stanloc]

Bigre, je comprends que tu sois réticent à en faire un résumé.
Je tire mon chapeau devant ceux qui auront le courage de tout lire et en plus en essayant de comprendre pour y relever d'éventuelles erreurs.
La façon archi-connue d'exercer une force en économisant les siennes tout en restant dans des mécanismes à base de leviers, consiste à mettre en oeuvre le jeu de l'arque-boutement. C'est ce que l'on fait si on veut pousser un gros meuble alors qu'on a la chance d'avoir un mur à proximité. On s'assoie parterre le dos contre le meuble et les pieds contre le mur. Si on a les jambes seulement légèrement pliées, on peut décupler ses forces aisément en tendant à allonger ses jambes. Le problème c'est que la course est assez faible.
Stan

 

[FB29]

Bonjour,

Comme stanloc ... Le facteur d'amplification est directement proportionnel à la course ... dans le dernier modèle présenté le facteur d'amplification tend même vers l'infini lorsque les deux bras de levier rouge et les biellettes noires sont alignés puisque le déplacement du piston tend alors vers 0 ...

C'est le même principe qui est utilisé dans les pinces étaux ... les efforts sont tellement importants que la pince tient fermée toute seule sous l'effet de la déformation élastique des différentes pièces de la pince ...

Après c'est une question de disposition des leviers qui permet de faire varier la loi de transfert des forces entre le levier de commande et le piston en sortie ... il y a peut-être des disposition plus ou moins convenables suivant le résultat à obtenir ... le plus simple pour départager les solutions entre-elles semble effectivement de tracer les courbes de transfert comme on le voit dans le site en référence ...

Par contre ce qu'il me semble manquer dans cette étude c'est l'expression du besoin ... quelle est la courbe force / déplacement souhaitée en sortie ... sachant qu'en entrée on a un déplacement limité (en gros 180 °), un bras de levier de longueur limitée pour une question de confort et une force limitée (celle de l'opérateur) ...

Intuitivement je me dis que le système le plus efficace serait celui qui fournirait le résultat escompté avec un effort constant sur toute la course du levier, puisqu'en fin de compte le travail effectué sera le même mais il serait réparti au mieux sur toute la course ...

Cordialement,
FB29

 

[JeanYves]

Bsr ,


Il est question d'une presse à genoulliere , mais ces presses ne sont pas uniquement reservées au rechargement de cartouche ,
en raison du systeme de levier , elles sont utilisées aussi pour faire de petits travaux de poinconnage , de sertissage etc ...en mecanique
quelques exemplaires ici : http://www.fenwick.fr/pdf/gechter/12-15_HKP_E_V_man.pdf

Dans une autre configuration , ce systeme de genouilliere est aussi utilisé , par exemple, sur la fermeture des moules d'injection des alliages d'alu ou des matieres plastiques , parcequ'il permet de maintenir des pressions tres elevées .

 

[stanloc]

Je n'étais pas sûr du bon terme et Jean-Yves me le donne. Beaucoup de dispositifs sont basés sur ce principe comme des fermetures de caisses et autres contenants.
Pour avoir une course importante tout en restant dans les conditions où la force est maximale pour un effort faible, on peut associer une crémaillère et son cliquet.
En nano-déplacements il existe des systèmes extrèmement élaborés mais basés tout bêtement sur la reptation. Une cale piézoélectrique joue le rôle du poussoir et un autre dispositif piézo se referme sur une "barre".
Stan

 

[JeanYves]

Voici un doc , à propos de la fermeture des moules .

[div=none][arrow][/arrow][/div]

 

[Chevreuil]

Bonsoir.
Les culasses des pistolets P08 et des premières Winchester se verrouillent ainsi.
Alain

 

[kultrixx]

Bonsoir.
Les culasses des pistolets P08 et des premières Winchester se verrouillent ainsi.
Alain

Pas très inspiré par le topic , mais ça , ça me rappelle les petoir de biathlon !

 

[JeanYves]

Bsr ,

Systeme tres repandu :

 

[AVN]

Relance en PDF Voir la pièce jointe USINAGES Formules à vérifier.pdf

 

[FB29]

Bonjour,

J'ai relu les formules pour la version Co-aX et elles me semblent OK ...

Pour tracer les courbes dans Excel il faut trouver la relation entre ALPHA et PHI ... en nommant d la droite entre le point de jonction de la bielle et du levier et la normale à l'axe de translation on a:
d=P sin(PHI)
ALPHA=asin(d/B)
en remplaçant d par sa valeur on obtient:
ALPHA=asin(P*sin(PHI)/B)

Et donc la formule de l'amplification est:
MA=(L/P)*COS(ALPHA)/SIN(PHI-ALPHA)
avec ALPHA=ASIN(P*SIN(PHI)/B)

Le déplacement avant point mort H est
C = P*( 1- cos(PHI)) - B*(1 - cos(ALPHA))

et on peut alors tracer facilement les courbes MA et C dans Excel Voir la pièce jointe Presse à cartouches V2.xls [div=none][arrow][/arrow][/div]

Je n'ai fait le tracé que pour un modèle de presse, mais on peut l'étendre facilement dans Excel aux autres cas (merci Billou) . Les valeurs L, B et P sont modifiables à volonté pour voir l'effet sur les courbes.

Si cela te va je pourrais sans doute étendre aux autres types de presse mais il faudrait connaître les dimensions ...

Cordialement,
FB29

 

[AVN]

Bonsoir
J'apprécie cette réponse - de grande qualité- car je n'attendais plus grand chose.
Ce recours à Excel est une solution parfaite mais hélas je maîtrise mal ce tableur et ne l'utilise pas en calculs.
Je suis évidemment satisfait de constater que tu n'as pas trouvé d'erreur et que les valeurs que tu affiches recoupent les miennes.
Bref, je te remercie vivement pour ton intervention et pour sa qualité.
Je vais d'ailleurs, si tu le veux bien, poursuivre la discussion sur un point que je ne sais comment clarifier: celui de la valeur minimale du MA ( j'en reste à la Co-Ax) qui se situe pour un angle PHI à pratiquement 111.8° avec un MA de 7.6485 ( valeur de calcul avec la formule Swanson ou la mienne ) alors que logiquement - à mon sens - ces 111.8° ne correspondent apparemment à rien.
Selon ma logique personnelle, le minimum devrait être obtenu quand bielle et palonnier forment un angle droit c'est à dire avec PHI = 115.815° et ALPHA = 25.815°et je trouve un MA de 7.678 donc supérieur.
Où est l'erreur, pour l'instant je ne peux expliquer cet écart.
Dans d'autres calculs, touchant ceux-là à la balistique, je passe par la recherche et l'utilisation de la dérivée et ça marche bien; ici dériver des fonctions trigo ... j'y renonce.
J'ai néanmoins travaillé avec un logiciel (Graph) qui permet des tracés de courbes et visualiser la fonction MA; je joins le relevé des points ( sans courbe) .Je serais très heureux de pouvoir termener cette discussion en levant ce dernier obstacle avec ta participation active et te renouvelle mes remerciements.
www.padowan.dk pour Graph

 

[FB29]

Bonsoir,

Le fichier Excel que j'ai utilisé Voir la pièce jointe Presse à cartouches V4.xls [div=none][arrow][/arrow][/div] donne les mêmes valeurs que GRAPH ... sans surprise puisque ce sont les mêmes formules qui ont été utilisées .

En ce qui concerne le fait que l'on n'obtient pas le min de MA pour un angle de 90° entre le palonnier et la biellette, ceci est dû à la dissymétrie de la courbe ...

Intuitivement on aurait pu s'attendre à une courbe symétrique mais on constate que la remontée de MA est beaucoup plus rapide du côté de PHI = 0 que de PHI = 180° ... cette dissymétrie tire donc le minimum de MA vers une valeur plus faible que celle à laquelle on pourrait s'attendre ...

A contrario lorsque l'angle entre la biellette et le palonnier est de 90°, le vecteur résultant n'est pas non plus égal à (L/P) puisqu'il faut le multiplier par le cosinus(ALPHA) pour obtenir sa projection sur l'axe du bélier de sortie ...

Le mini pourrait donc être obtenu quand ALPHA est le plus grand car à ce moment son cosinus est minimal ... manque de bol l'angle entre la biellette et le levier n'est pas 90° à ce moment là ... C'est donc en quelque sorte un compromis entre l'angle entre le palonnier et la biellette de 90° et ALPHA au max ... et cela dépend des longueurs respectives de la biellette et du palonnier ...

On voit donc intuitivement que la longueur de la biellette joue un rôle dans la dissymétrie de la courbe ... On peut imaginer que si elle était de longueur infinie, alors le vecteur force serait parallèle à l'axe de coulissement et on aurait très probablement le min à 90°. J'ai donc rajouté un jeu de courbes (en pointillé) avec une biellette de longueur tendant vers l'infini dans Excel. La courbe est alors symétrisée et on obtient bien la valeur minimale pour un angle de 90° entre le palonnier et la biellette, qui il est vrai reste parallèle à l'axe du bélier puisque la biellette a une longueur infinie ... La valeur mini de MA passe alors à 8,54 ...

J'ai également pris l'autre cas extrême avec la biellette de longueur égale au palonnier + ε et l'on voit le très fort décalage des courbes (en trait fin) vers les valeurs 180° ...

Enfin avec l'outil SOLVEUR de Excel permet de trouver en un clic quelle est la valeur de PHI qui donne le mini de MA ... alors pourquoi s'en priver ... et on obtient les courbes et les valeurs numériques ci dessous ...

Ce serait intéressant je pense de simuler dans les mêmes conditions les différentes versions de presses pour juger de leur efficacité ...
Par contre je n'ai pas encore de philosophie très claire pour juger de la meilleure solution pour l'application envisagée en fonction de la forme des courbes ...

Cordialement,
FB29

 

[AVN]

Bonjour
Pour ce qui est de l'effet du rapport P / B voici un exemple pour l'échelle des valeurs courantes; à noter que la moyenne est de l'ordre de 0.47 environ pour les modéles les plus courants. La course sur 180° est deux fois la longueur du palonnier mais à l'exception de la Co-Ax, les courses angulaires ne dépassent guère 145°.
Actuellement, à ma connaissance, les constructeurs n'innovent plus, ils utilisent le plus fréquemment le Compound déporté plus simple à réaliser que l'embiellage à appuis centrés; je n'ai hélas pas de relevés sur les presses actuelles.
PS: il faut absolument que je me mette à Excel en allant au delà des simples tabulations pour les dépenses domestiques.

 

[JeanYves]

Bjr ,

Ceci est deja beaucoup plus interessant , plus utile , à mon avis !

Un palonnier est un levier en "balance" qui permet d'equilibrer l'effort sur 2 points , c'est encore utilisé en manutention et cela existait deja sur les vieilles charrues d'antan tirées par les chevaux .

 

[FB29]

Bonjour,

Pour ce qui est de l'effet du rapport P / B voici un exemple pour l'échelle des valeurs courantes

Ce qui n'est pas clair pour moi c'est de savoir de quel côté il faut utiliser la courbe ... car on peut utiliser le mécanisme dans un sens ou dans l'autre ... quel est la partie que l'on utilise en fin de course ... c'est quand PHI = 0 ou quand PHI = 180° ? et pour quelles raisons ?

Je suis parti de la pièce jointe en #19 où le levier descend et fait monter le bélier vers le haut, l'opération étant terminée avec le levier vers le bas et PHI = 180° avec les conventions d'angles donnés ...

Par contre dans le dessin en #20 à gauche où il y a la même géométrie, le montage est inversé ... quand on abaisse le levier le bélier monte mais la fin d'opération est pour PHI = 0 ... on utilise donc l'autre côté de la courbes et comme la courbe globale est très dissymétrique les différences pour l'utilisateur semblent beaucoup plus importantes que l'influence de la longueur de la biellette par rapport au palonnier ?

il faut absolument que je me mette à Excel en allant au delà des simples tabulations pour les dépenses domestiques

C'est un bon début ! En partant d'un exemple c'est toujours plus facile ... avec les fichiers fournis c'est peut être l'occasion de démarrer pour ce genre d'applications ...
Si tu as besoin d'un coup de main, ne pas hésiter à demander !!

Cordialement,
FB29

 

[AVN]

Pour mieux répondre à FB29

1 ) Ce qui n'est pas clair pour moi c'est de savoir de quel côté il faut utiliser la courbe ... car on peut utiliser le mécanisme dans un sens ou dans l'autre ... quel est la partie que l'on utilise en fin de course ... c'est quand PHI = 0 ou quand PHI = 180 ? et pour quelles raisons ?

2) Je suis parti de la pièce jointe en #19 où le levier descend et fait monter le bélier vers le haut, l'opération étant terminée avec le levier vers le bas et PHI = 180° avec les conventions d'angles donnés ...

3) Par contre dans le dessin en #20 à gauche où il y a la même géométrie, le montage est inversé ... quand on abaisse le levier le bélier monte mais la fin d'opération est pour PHI = 0 ... on utilise donc l'autre côté de la courbes et comme la courbe globale est très dissymétrique les différences pour l'utilisateur semblent beaucoup plus importantes que l'influence de la longueur de la biellette par rapport au palonnier ?

Je reviens en essayant d’être plus précis.

§ 1
La courbe complète décrit les variations de MA selon Phi restant pour toutes le presses basées sur un levier du 1° genre, inter-appui.
Pour un embiellage classique avec point d’appui du palonnier fixe, sur le bâti, c’est la partie droite de la courbe.
Avec un point d’articulation du palonnier flottant (compound centré ou déporté) et pour la Co-AX c’est la partie gauche à pente moins raide qui s’applique.
Bien voir que l’angle Phi est la course angulaire restante avant que le bélier (embiellage compound ) arrive au PMH ou que ce soit l’étui (Co-Ax) qui y arrive, le travail de recalibrage étant terminé.
Phi dans la notation que j’ai retenue est au PMH de 0° pour toutes les presses ;au PMB ( poignée levée au plus haut), il est de 180° sur la Co-Ax et de l’ordre de 140/150° sur les autres presses compound ou non dont l’ouverture est inférieure à 180°, ceci par construction.

§ 2

Pour moi, quand le levier est en bas et la course de travail accomplie totalement l’angle Phi vaut 0° ; sur la démonstration Swanson, il vaudrait 180° (angle noté Thêta)

§ 3

C’est précisément pour ne pas travailler avec cette courbe relativement abrupte qui concentre les MA élevés sur la toute fin de course, que l’embiellage compound a été inventé par F.Huntington et utilisé par RCBS en quasi exclusivité durant toute la durée de validité du brevet. Le dépositaire du brevet couvrant la Co-Ax a utilisé un mécanisme différent mais conduisant à la même loi de déplacement ( bielle et palonnier se croisent en atteignant le PMH)
Il faut bien voir que dans le recalibrage d’un étui tiré on peut distinguer 3 phases :
L’introduction dans l’outil, pratiquement sans contact et sans aucune résistance sur la quasi totalité de la course montante ;
Le recalibrage du collet qui commence 8 à 10 mm du PMH (on resserre un tube de laiton épaisseur de quelques 1/10 mm sur 8 à 10 mm de longueur.
Le recalibrage du corps, un cône de faible pente qu’on resserrera de quelques 1/100 mm correspondant à une course de l’ordre ou peu différente de 1mm. Là, il faut un gros effort, de l’ordre de 500 à 1000 kg selon les cas.

Dans l’embiellage banal, si on regarde la courbe du MA, on voit que les grandes valeurs se concentrent sur un très faible déplacement angulaire et une course de quelque 1/10 mm : sur un compound ou la Co-Ax cette zone est notablement allongée et c’st le but de la manœuvre.

En ce qui concerne le rapport P/B les divers constructeurs se tiennent sauf de rares exception autour de 0.5 c’est un fait ; je n’ai vu que deux exceptions : une presse Lyman assez ancienne à embiellage normal ( proche de 0.7 ) et l’Ultra Mag de Redding dont les bielles sont articulées en haut du bâéti et non au niveau de la table ( autour de 0.25).

Ci-dessous un tableau des courbes de MA établi avec les mêmes valeurs numériques (L, B, P ) pour embiellage : normal simple ensuite compound centré (vaut pour la Co-Ax ou la Rock Chucker) et enfincompound déporté ( l’axe d’appui de la bielle est placé derrière le bélier) et conduit à une courbe intermédiaire.

 

[AVN]

Bonjour
Repassant " pour voir ", je suis un peu étonné par le nombre de consultations, plus de 1500, sur un sujet qui, finalement, n'est qu'à demi intéressant pour l'abonné à Usinages. Tout au plus pouvait-il susciter un peu de curiosité chez les tireurs qui rechargent leurs munitions.
Peut-être d'ailleurs qu'en consultant quelques messages, les lecteurs se rendent compte qu'ils se sont fourvoyés ...
En tous cas, l'étude du mécanisme bielle/manivelle bien que ses débuts doivent remonter au XVIII ° siècle conserve encore quelque intérêt et aspects peu connus dans certaines applications telle la conception des presses de rechargement.

 

[alainbiggun]

Une étude sur les presses..pourquoi pas?

perso,je suis nul en math..mais je maîtrise certains soft de CAO..

personne n'a pensé à une came/poussoir?

 

[AVN]

Une étude sur les presses..pourquoi pas?

perso,je suis nul en math..mais je maîtrise certains soft de CAO..

personne n'a pensé à une came/poussoir?

Bonjour
Le système à came/poussoir ne convient pas pour ces longues courses ( > 100 mm) et les autres données de ce problème.
Quant à l'étude sur les bases techniques de ces presses dédiées au rechargement des cartouches, oui pourquoi pas s'il y a des gens intéressés qui se manifestent.
je n'ai pas encore compris pourquoi le nombre de consultations continue d'augmenter sans que cela s'accompagne de quelques questions ou remarques;

 

[FB29]

Bonjour,

je n'ai pas encore compris pourquoi le nombre de consultations continue d'augmenter sans que cela s'accompagne de quelques questions ou remarques

Le titre est accrocheur ... par contre les courbes et les calculs peuvent rebuter ... et l'application reste confidentielle je pense ...

Cordialement,
FB29