Cintreuse à enroulement éléctrique

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24 Juin 2015
81
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  • #1
Bonjour à tous, depuis quelques temps je souhaite réaliser une cintreuse à enroulement dans le but de cintrer du tube 25cd4s jusqu'à 40mm de diamètre et 2mm d'épaisseur, mais de dimensionner la machine pour faire un peu plus (au cas ou :smt031).

L'idée de base était de faire comme habituellement, utiliser un vérin 12t lié à un système de crémaillère pour la rotation de mon axe, cependant j'avais sous la main un moteur triphasé avec motoreducteur et j'ai un variateur pour mon tour que j'ai fais portatif.

Ce moteur est de 2.2kW et 1440tr/min, le réducteur rapport 21.15.
En sortie de réducteur j'obtiens réelement les vitesses en tr/min suivante (visuellement car j'ai pas de tachymètre).
50Hz 72tr/min
40Hz 54tr/min
30Hz 44tr/min
25Hz 36tr/min
20Hz 30tr/min
15Hz 21tr/min

L'arbre de mon réducteur est de 40mm et selon la doc un couple max admissible de 700Nm, cependant il devrait y avoir en raison de la motorisation seulement 318Nm en sortie de réducteur.

Je rencontre plusieurs problématiques:
  • Une réduction supplémentaire
  • Le dimensionnement des arbres et choix des modules d'engrenages pour la réduction

En effet d'après ce qui existe les cintreuses ne dépasse jamais + de 3 ou 4tr/min maximum, ce qui inclus une réduction supplémentaire, au début j'avais pensé à quelques choses comme ça (en imaginant mon moteur sur le petit pignon.
plan_c10.jpg



Cependant le ratio de réduction n'est pas assez élevé avec un seul couple de pignon, il faudrait environ un ratio de 16.

J'effectue mes recherches sur plusieurs pistes:
  • Motoreducteur tout fais (trop chère et avec des axes trop petit)
  • Plusieurs réduction avec engrenages droits (me semble pas approprié)
  • Vis sans fin (Les pris sont hallucinant)

J'aimerais par vos conseils trouver une solution à cette problématiques à un coût raisonnables, ou abandonner le choix du moteur pour une version hydrauliques.

Pour l'aspect un peu plus théoriques, j'aimerais savoir si quelques aurait un ordre de grandeur pour le couple sur l'axe de la forme de cintrage ?
En effet cela me permettrait de choisir un module adapté (pour le moment je pensais à du module 4 en acier C45) et de choisir des diamètres d'axe adapté (j'étais parti pour du 40mm de diamètre en acier qu'une usine m'a donné je ne connais pas la nuance).

Je ne possède pas de rectifieuse, seulement un tour, donc il est plus simple pour moi de prendre plus gros avec un acier moins dur.

En vous remerciant d'avance, je vous souhaites une bonne journée,
Aymeric
 
V
vibram
Compagnon
15 Mar 2014
4 022
FR-74
salut,
ayant aussi débuté mon projet de cintreuse, répondant plus ou moins à ton cahier des charges, j'ai fait un peu différent
je suis parti sur un modèle qui a fait et refait ses preuves:
maxresdefault.jpg


On peut trouver les plans sur internet (je les ai meme proposé sur le forum...)
Pour info j'en ai eu pour 150€ de la decoupe des 5 pieces principales.
Pour la version automatique, il faut le fameux verin dont tu parles comme ici:
mb-105hcb_1.jpg


Je pense qu'en terme de cout, meme en achetant le verrin tu t'y retrouveras plutot que de devoir usiner ou acheter des pignons, reductions etc.
L'avantage de ce modèle, cest que les formes sont faciles à usiner

Désolé d'avoir répondu à coté, en esperant avoir fait avancer ton projet malgré tout
 
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S
stanloc
Compagnon
29 Oct 2012
5 120
Moi j'entrevois un gros problème dans le modèle à moteur électrique et engrenages, c'est la transmission du couple entre les différents étages de la réduction et évidemment entre le dernier étage et le dispositif d'entrainement du tube.
A partir de ce constat si je devais rester dans une solution électrique je regarderais la faisabilité d'un vérin électrique ce qui me ramènerait à la configuration la plus commune adoptée par les cintreuses du commerce.
Stan
 
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24 Juin 2015
81
  • Auteur de la discussion
  • #4
@vibram J'avais déjà envisagé ce type de cintreuse, cependant j'avais que la version en inch et pas métrique du coup je me suis pas trop posé la question pour l'adaptation, tu n'as pas répondu à coté, c'est une solution comme une autre qui est peut-être plus réalisable que ce que je veux faire actuellement.

@stanloc je pense qu'un vérin éléctrique n'existe pas en 12t et le prix surement trop élevé (je possède des vérins éléctrique 300/400 kg), de plus la gamme de cintreuse que j'imagine n'est pas avec un vérin directement , mais avec un vérin qui pousse une crémaillère.

Ma forme actuel
2016-010.jpg
 
V
vibram
Compagnon
15 Mar 2014
4 022
FR-74
j'ai adapté les plans inch en metrique pour tous les percages si jamais :wink:
 
S
stanloc
Compagnon
29 Oct 2012
5 120
@stanloc je pense qu'un vérin éléctrique n'existe pas en 12t et le prix surement trop élevé (je possède des vérins éléctrique 300/400 kg), de plus la gamme de cintreuse que j'imagine n'est pas avec un vérin directement , mais avec un vérin qui pousse une crémaillère.
Si un vérin de 12 T est requis pour cet usage, je ne vois pas comment avec ton moteur électrique et des trains d'engrenages tu vas développer une telle force.
Stan
 
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24 Juin 2015
81
  • Auteur de la discussion
  • #7
C'est bien l'un des problème je n'arrive pas à définir le couple nécessaire à l'arbre final
 
S
stanloc
Compagnon
29 Oct 2012
5 120
Quand les moyens dont on dispose sont modestes, il ne faut pas se lancer dans l'innovation. On se contente de copier ce qui existe et qui a été mis au point par d'autres.
Stan
 
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24 Juin 2015
81
  • Auteur de la discussion
  • #9

Il n'y a aucun moyen de comparer ce système de crémaillère à mon moteur ?

J'ai besoin de comprendre pourquoi ce n'est pas possible pour abandonner une solution

Il existe des cintreuses à moteur mais impossible de faire la façon que c'est fais
 
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24 Juin 2015
81
  • Auteur de la discussion
  • #10
Je me demandais s'il serait pas possible de faire ma réduction via une vis sans fin

Je cherche activement une façon de calculer le couple nécessaire pour le cintrage car j'ai du mal à évaluer chaque élement
 
V
vibram
Compagnon
15 Mar 2014
4 022
FR-74
Je n'ai aucune connaissance technique n'étant pas du milieu mais pour moi la cintreuse avec la crémaillère est totalement différente de ton projet non ?
Jai l'impression que cest un verrin qui pousse une crémaillère qui vient faire tourner ta forme.
Aucune considération de démultiplication ni rien...
Peux être que je suis à côté de la plaque (ou du tube ! :wink: )
 
S
stanloc
Compagnon
29 Oct 2012
5 120
Je cherche activement une façon de calculer le couple nécessaire pour le cintrage car j'ai du mal à évaluer chaque élement
C'est effectivement par là qu'il faut commencer. Quand on se lance dans un projet pour réaliser un ouvrage on commence par poser les principes physiques auxquels devra répondre l'objet et esquisser sur le papier les moyens d'y parvenir en calculant les éventuelles forces. La théorie devance la pratique et non l'inverse.
Stan
 
philippe2
philippe2
Compagnon
20 Fev 2016
995
A côté d'Orléans
Quand les moyens dont on dispose sont modestes, il ne faut pas se lancer dans l'innovation. On se contente de copier ce qui existe et qui a été mis au point par d'autres.
Stan
Bonjour,

Et d'accord sur le fond de la "sentence".

Pour la question posée des forces, couples, puissance, la première des choses pour avoir des ordres de grandeur de là où l'on met les pieds, est de procéder à des calculs de coin de table.
Pour la puissance déjà, et la motorisation il faudrait savoir pourquoi et le contexte. Les seuls intérêts que j'y vois sont la rapidité (productivité), et l'absence de pénibilité à tirer à pas mal de reprises sur un levier (loi du travail sur l'ergonomie). C'est vrai dans le domaine professionnel, à la maison moins.

Calculs de coin de table :
But : déformer dans le domaine plastique un tube de section ronde.

Données d'entrée :
Géométrie du tube, pour calcul du moment d'inertie et calcul des contraintes en flexion.
Caractéristiques du matériau, limite élastique et surtout résistance à la rupture. Si quelque chose doit casser c'est le tube et pas la machine donc c'est un des facteurs dimensionnant.
Architecture de la machine, excentration du point de poussée par rapport au centre du galet.

Méthode :
Faire un calcul de flexion, en fonction des données d'entrée ci-dessus. Cela donnera l'effort à appliquer au point de poussée. Et donc une première valeur de couple "en statique". Comme le tube glisse sur ce point de poussée il faut prendre en compte le coefficient de frottement normal à l'effort de poussée (0,3 acier sur acier à sec est une valeur communément acceptée y compris à la SNCF pour le coefficient d'adhérence des roues de locomotives sur rail sec). Donc la force résultante au point de poussée sera la somme vectorielle de la force à appliquer pour la flexion du tube et de celle due au coefficient de frottement au niveau du point d'appui.


Compte tenu de ce résultat cela te donnera une valeur plausible de couple maxi dimensionnant les organes de la machine.

Enfin c'est comme cela que j'aurai procédé dans ma vie professionnelle en première réponse.
 
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24 Juin 2015
81
  • Auteur de la discussion
  • #14
Mon tube est du 25cd4s, les caractéristiques du matériaux sont les suivantes
Rm 700/1000 N/mm²
Re 450/700 N/mm²
A% 12/15

La géométrie sera la suivante:
Diamètre 40mm épaisseur 2mm
Diamètre 30mm épaisseur 2mm
Diamètre 25mm épaisseur 2mm

Comment procéder pour avoir la force nécessaire au pliage du tube ?

schém.jpg


Ce document est issu d'une étude avec cintreuse à vérin
Ce que je cherche finalement c'est la force M
 
philippe2
philippe2
Compagnon
20 Fev 2016
995
A côté d'Orléans
Re, il manque donnée de base, c'est la cote "L" telle que sur le schéma ci dessous. Après tout devient relativement simple pour avoir un ordre de grandeur, avec comme hypothèse une poudre encastrée (deuxième doc) avec charge au niveau du galet mobile du premier schéma.
Le couple maxi estimé sera proportionnel à :
- moment d'inertie du tube le plus gros.
- Rm maxi.
Et inversement proportionnel à L.

Il faut bien sûr passer par un petit calcul linéaire faisant appel aux basiques de la RdM.
p266.gif
f6_5-2.jpg
 
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24 Juin 2015
81
  • Auteur de la discussion
  • #16
Es-que ce cas s'applique aussi pour une cintreuse à enroulement sans galet mais avec contre forme et bride du tube sur la forme mobile ?
 
S
stanloc
Compagnon
29 Oct 2012
5 120
Le dernier dessin de philippe est transposable au cas de la cintreuse à enroulement car il revient au même que ce soit le galet mobile du dessin qui se déplace ou qu'il soit fixe et que ce soit la forme au milieu qui tourne. SAUF que le galet mobile tourne sur lui-même, il roule, tandis que dans la cintreuse à enroulement la contre-forme glisse sur le tube (prévoir beaucoup de suif).
Tout le problème pour cintrer du tube c'est de l'empêcher de s'écraser et pour cela il faut que les forces qui le font fléchir soient distribuées dans tout le pourtour d'une section de tube. Il faut bien voir que la paroi intérieure au rayon de cintrage doit se contracter et la paroi extérieure s'étirer. Les meilleurs cintreuses de tube possèdent à cet effet un noyau que l'on place à l'intérieur du tube et qui se déplace au fur et à mesure que la courbure progresse.
Stan
 
philippe2
philippe2
Compagnon
20 Fev 2016
995
A côté d'Orléans
Re bien sûr avec une contre forme cela s'applique aussi. Cette contre forme si elle est articulée le L à prendre en compte est le centre de son axe d'articulation. Pour ne pas se prendre la tête on peut garder l'idée de la charge ponctuelle à ce niveau. Sinon il s'agirait de modéliser une charge uniformément répartie localement, ce qui ne devrait pas changer la face du monde et la réponse souhaitée..
Dans le contexte sans galet il faudra multiplier le couple calculé en statique par un coefficient de 1,3 à cause des pertes par frottement sec acier sur acier. Concernant la cote L du premier schéma de mon post précèdent, elle ne peut pas être égale à zéro.
La première raison est qu'il impossible avec un L=0 de générer quelque moment de flexion que ce soit.
La deuxième moins métaphysique est que toute mécanique a du jeu et fléchit sous effort. Y compris d'ailleurs le tube sous l'effort d'écrasement.

Toujours pour ce L plus il sera grand et moins il y aura de couple à fournir... Mais aussi plus la transition entre la partie cintrée et la partie droite sera moins nette, avec probablement une belle transition plus ou moins en parabole. C'est le coup classique d'essayer de cintrer avec les mains en prenant un tube en bout serré à l'étau de l'autre côté, le rayon n'est pas contrôlé car la déformation plastique du matériau n'est pas homogène sur la longueur.

Encore sur ce L il doit s'agir d'un compromis entre :
- Les forces subies par la cintreuse. Donc son dimensionnement.
- La longueur acceptable de rayon non contrôlable à la fabrication des cintres sur les tubes.

Je ne suis pas un spécialiste en outillage de cintrage, donc pour le L qui est de premier ordre il va falloir s'inspirer de ce qui marche dans le commerce, qui doit être basé sur un tas d'expériences. :wink:

Edit : croisement de posts avec stanloc qui a été plus rapide pour le frottement et a ajouté des informations complémentaires.
 
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V
vibram
Compagnon
15 Mar 2014
4 022
FR-74
Pour appuyer les dire de stanloc, on appelle ça la souris il me semble
Généralement ce sont plusieurs boules articulées afin de pouvoir les sortir une fois le tube cintré
 
S
stanloc
Compagnon
29 Oct 2012
5 120
Toujours pour ce L plus il sera grand et moins il y aura de couple à fournir... Mais aussi plus la transition entre la partie cintrée et la partie droite sera moins nette, avec probablement une belle transition plus ou moins en parabole. C'est le coup classique d'essayer de cintrer avec les mains en prenant un tube en bout serré à l'étau de l'autre côté, le rayon n'est pas contrôlé car la déformation plastique du matériau n'est pas homogène sur la longueur.

Encore sur ce L il doit s'agir d'un compromis entre :
- Les forces subies par la cintreuse. Donc son dimensionnement.
- La longueur acceptable de rayon non contrôlable à la fabrication des cintres sur les tubes.

Je ne suis pas un spécialiste en outillage de cintrage, donc pour le L qui est de premier ordre il va falloir s'inspirer de ce qui marche dans le commerce, qui doit être basé sur un tas d'expériences. :wink:

Edit : croisement de posts avec stanloc qui a été plus rapide pour le frottement et a ajouté des informations complémentaires.
Moi mon "souci" c'est de maintenir sa forme bien ronde au tube et justement le galet mobile (sur ton dessin philippe ou sur d'autres dispositifs qui reviennent au même) a comme inconvénient qu'il ne contraint pas correctement le tube dans la partie ou celui-ci est en train de plier et cela d'autant plus que la distance L est grande. On a en effet envie de l'augmenter pour diminuer l'effort par augmentation du bras de levier. Est ce que la contre-forme n'est pas un échappatoire à ce fait dans la cintreuse à enroulement ?
La contre-forme pourrait avoir une gorge façonnée de sorte que la région qui appuie sur le tubesoit éloigné du centre de courbure (L grand) mais la région de la contre-forme plus ou moins à l'aplomb du centre de courbure "pincerait latéralement le tube pour l'empêcher de s'ovaliser. Un dessin serait plus compréhensible mais je ne sais pas faire le transfert de celui que je dessine dans ma tête vers le PC
Stan
 
philippe2
philippe2
Compagnon
20 Fev 2016
995
A côté d'Orléans
Re stanloc,

Pour moi c'est clair sans dessin et oui éventuellement une forme ajustée peut permettre d'empêcher un aplatissement du tube en ellipse, probablement, et donc de le garder plus ou moins droit en sortie de ce patin de cintrage. Avec toutes les pressions de contact induites sur le guide, dont je ne sais pas comment les évaluer de façon simple, et leur impact sur un effort de glissement (même lubrifié au suif dont je ne sais pas aujourd'hui où l'on peut se le procurer... Même avec des éleveurs de moutons à côté). Ceci peut être éventuellement aussi envisagé avec des galets tournants ajusté à chaque diamètre extérieur de tube, mais toujours sans pouvoir évaluer de façon simple les forces induites.

Mes réponses précédentes avaient pour but et je le fais "brut de décoffrage" donc pas forcément agréable...
1/ D'aider avec des formules simples de RdM à faire une évaluation en macro à +/- 100% mais argumentée du couple d'entraînement nécessaire. Ce qui effectivement demande quelques réponses à des questions telles que le "L".
2/ De m'assurer que le concepteur de cette nouvelle éventuelle machine maitrise quelques bases de conception mécanique. Si avec les infos données il ne peut pas, il devrait oublier de concevoir lui-même et se contenter de copier ce qui marche, ce qui est complètement honorable.

Bien cordialement,

A+ sur ce topic si je peux contribuer...
 
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S
stanloc
Compagnon
29 Oct 2012
5 120
Pour moi les efforts dus aux frottements (lubrification au suif par exemple) seront négligeables par rapport à l'effort (au couple) pour plier le tube. Je pense que l'on peut faire le calcul de l'effort de pliage en considérant la section du tube à l'aplomb du centre de courbure, comme étant encastrée. Je vois les choses ainsi :
cintreuse.png

Stan
PS :Il y a un sujet très complet sur l'élaboration du suif fait maison sur ce forum
 
philippe2
philippe2
Compagnon
20 Fev 2016
995
A côté d'Orléans
C'est un bon résumé stanloc, pour répondre à la question dont une des données d'entrée manquante est ce fameux L. :wink:

Bien cordialement, et merci d'avoir fait simple autant qu'élégant.
 
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24 Juin 2015
81
  • Auteur de la discussion
  • #25
J'ai essayé de calculer le moment d'inertie en flexion

En commençant par l’inertie de section ou moment quadratique, avec la formule usuelle pour un tube
(Pi (R^4 - r^4))/64

Ou R est le diamètre extérieur du tube et r le diamètre intérieur du tube

Pour mon plus gros tube de 40mm épaisseur 2mm on aura donc

(Pi (0.040^4 - 0.038^4))/64 soit environ 2.33*10^(-8) m^4

Inertie section = 2.33*10^(-8) m^4
Rm maxi = 1000N/mm^2

Comment définir P dans le calcul RdM ?
Le "Taux travail maxi" correspond t-il à la valeur que je cherche ?
 
philippe2
philippe2
Compagnon
20 Fev 2016
995
A côté d'Orléans
Module d'inertie Ixx'/v et non moment quadratique pour ce calcul.
Pour le moment fléchissant MF à trouver, il faut simplement pauser MF=Taux*(Ixx'/v). avec Taux = maxi du Rm du matériau. Une fois MF trouvé, en fonction de la cote L évoquée plus loin tu auras une idée approximative (ordre de grandeur) du couple à fournir avec un calcul simple.
 
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24 Juin 2015
81
  • Auteur de la discussion
  • #27
D'accord, donc module d'inertie pour mon tube diamètre 40 ep 2mm

(Pi *( 0.04^4 - 0.038^4)/(32*0.04) = 1.16*10^(-6) soit 0.000001m^4 (Je ne suis jamais sur de l'unité)

Taux = Rm = 1000N/mm² = 1 000 000 000N/m²
MF= 1 000 000 000 * 1.16*10^(-6) = 1165.49

MF= 1165.49 Kg/m
MF=1.165Kg/mm

C'est correct ? Pour le calcul du couple je dois utiliser quel formule ? Fleche maxi ?
 
philippe2
philippe2
Compagnon
20 Fev 2016
995
A côté d'Orléans
Arghhh et re,

Je ne vais rien certifier ce soir, j'attends demain matin qui est plus mon heure. Une erreur est possible, les anciens dont je fais partie ont été dressés à la baguette à coups sur les doigts dans le système MKSA. Le kilogramme force de tes résultats n'est plus "légal", les forces sont en Newton dans le système ISO actuel. Le mm n'est pas non plus l'unité de référence.

Tout cela se résume à mettre la virgule au bon endroit. Avec comme "challenge" de ne pas que tu plantes de plusieurs puissances d'unités. Je pense qu'il faudra que je fasse ces calculs au point où nous en sommes. :wink:

Bien cordialement et bonne soirée.
 
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S
stanloc
Compagnon
29 Oct 2012
5 120
Moi d'après "mes calculs ????" je trouve qu'il faut une force de 4100 daN appliquée à l'extrémité d'un bout de tube encastré de 40x2 mm longueur 100 mm pour dépasser sa contrainte admissible. Pour connaitre le couple il faudrait depuis le début savoir sur quel diamètre on veut cintrer ces tubes.
Attention pour moi, un moteur asynchrone courant ne convient pas pour cet usage car il faut "un moteur-couple" et non pas un moteur appelé à tourner en régime constant.
Stan
 
philippe2
philippe2
Compagnon
20 Fev 2016
995
A côté d'Orléans
Bonjour,

J'ai fait de mon côté une petite feuille excel en PJ pour répondre à peu près proprement à la question. Les données sur fond vert sont les hypothèses (données d'entrée) de ce calcul de coin de table. Celles en jaune sont des conversions ou calculs intermédiaires. En bleu le résultat (conclusion) attendu(e)s.

Je t'avoue stanloc m'avoir pas mal gratté la tête en voyant mes résultats mais il me semble qu'ils sont cohérents avec les tiens. Tu a parfaitement le droit voire le devoir de me dire si je ne me suis pas planté quelque part, personne n'étant à l'abri d'une erreur.

Bien cordialement, Voir la pièce jointe Cintreuse.xlsx [div=none][arrow][/arrow][/div][div=none][arrow][/arrow][/div][div=none][arrow][/arrow][/div][div=none][arrow][/arrow][/div][div=none][arrow][/arrow][/div][div=none][arrow][/arrow][/div][div=none][arrow][/arrow][/div][div=none][arrow][/arrow][/div][div=none][arrow][/arrow][/div][div=none][arrow][/arrow][/div][div=none][arrow][/arrow][/div]

Edit : mon domaine de connaissances n'est pas dans les moteurs électriques. :wink: Mais je suppose sans remettre en cause ton avis qu'au démarrage le couple est nul, car pas ou peu de réaction en flexion. Donc à mon très modeste avis il faudrait pouvoir construire une courbe de couple en fonction du temps ou du déplacement angulaire, et là j'avoue mes limites, calculs complexes.
 
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