Dimensionnement d'un moteur entraînant une vis sans fin

  • Auteur de la discussion joel tisse
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J
joel tisse
Nouveau
25 Sept 2019
18
  • Auteur de la discussion
  • #1
Bonjour à tous
smile.png

je suis étudiant en systèmes automatisés, j'aurai besoin de vos connaissances pour résoudre un problème que je rencontre pour la réalisation de mon projet de fin d’étude intitulé Conception d'une imprimante 3D à béton. , .

En fait j'ai un système de vis sans fin situé dans une buse qui écoule le béton jusqu’à la tete de la buse pour l'impression. cette vis est entraînée par un moteur .
Mon problème est le suivant, je cherche à calculer la puissance nécessaire au moteur pour qu'il puisse entraîner la vis et le béton glissant dessus de facon verticale.
la buse complète fait 400mm de long et 100mm de diamètre.

Merci d'avance pour votre aide.
 
Jope004
Jope004
Compagnon
15 Fev 2010
1 557
FR-95 Marines
Bonjour,
:bienven:
Un dessin ou croquis en coupe de la buse pourrait aider à répondre.
Je pense qu'on peut arriver à estimer le couple nécessaire.
Pour la puissance, ça dépend principalement du débit maxi de béton (vitesse de rotation maxi de la vis sans fin).
 
C
cf63
Compagnon
13 Juil 2008
2 113
Clermont Ferrand
Bonjour joel tisse,

Un peu sommaire les éléments du cahier des charges pour se prononcer...
On a aucun idée de vitesse, débit, viscosité du produit, etc...
( Méthode pifométrique)
Vis horizontale, oblique, verticale, structure ouverte ???


La seule chose que j 'aurai comme élément de comparaison:
c'est une vis à grains qui remontait le grain (mais ou blé) dans un silo: vis Ø 100; lg environ 4m.
le moteur était situé en pied de vis, c' était un 2 cv (peut être 1000 t/mn avec réduction par poulies) entrainement par 2 courroies sur la vis.
Les frottements du produit sur le tube de la vis sont des frottements "secs" , adhérence faible du grain (ce qui ne semble pas être la cas pour du béton)
Mais j 'ai vu le moteur "caler" quand il y avait un obstacle.
Regarder les produits existants en agricole pour avoir une idée de base.

Cldt, cf63.
 
Vilozorro
Vilozorro
Compagnon
21 Mai 2018
812
Une vis d'Archimede quoi ?
Je pense que le plus simple est de calculer la puissance et d'en déduire le couple.

La puissance pour élever telle masse de béton de telle hauteur en telle durée, c'est facile à calculer.
Reste à calculer la puissance perdue par les frottements visqueux du béton sur la longueur développée de la vis. (Là c'est moins simple vu que l'écoulement a une forme tordue et morcelée...)

(Putile + Ppertes) / régime = couple
 
remi30132
remi30132
Compagnon
8 Août 2016
645
nimes
Avec le profil de la vis et le débit tu peux calculer la vitesse de rotation.
Avec la masse volumique, la différence de hauteur et le débit tu peux calculer la puissance pour déplacer le béton (hors perte du aux diverse raisons)
de la si tu estime tes perte tu peux déduire ton couple
 
A
Alex31
Compagnon
31 Août 2014
2 056
12350 et 31200
Bjr

Bonjour à tous Voir la pièce jointe 497271
je suis étudiant en systèmes automatisés,
concentre toi sur l'automatisme, l'étude mécanique de la pompe a béton ne doit pas te disperser
présente des éléments en te basant sur des caractéristique de pompes a vis réelles (voir mon paragraphe "kiloutou"
et trouve un étudiant dans un IUT/BTS/Ecole ingé qui à un projet d'étude concernant uniquement la partie caractéristique béton, (fluidité / densité/ temps de séchage) pour une impression 3D (ces sujets sont a la mode)

sinon:
d'un coté tu fais une belle note de calcul avec les éléments cités au dessus + ajoute la perte de charge due a la longueur de tuyaux entre la pompe et la bus (dont tu ne parle nulle part)

et de l'autre
tu vas faire un tour chez Kiloutou (ou autre), pour récupérer des infos sur leur pompes a beton (puissance / debit / fluidité)
et tu expliqueras pourquoi ton calcul correspond (ou ne correspond pas) à la réalité


ex (dans le descriptif) Motoréducteur 7,5 kW, 175 Tr/min (j'ai pris la 1ère trouvé sur le net, ne me dites pas que ça sert à autre chose / chape fluide / crepi de façade ou autre....)
1569412608266.png
 
J
joel tisse
Nouveau
25 Sept 2019
18
  • Auteur de la discussion
  • #7
Merci bien pour toutes vos réponses.
c'est un projet pédagogique.
Nous avons un cahier de charge assez limité. le directeur m'a demandé de moi même faire un cahier de charge approprié.

La buse a un rôle primaire d’assurer la sortie du béton sans bouchon et sans porosité.
Pour pouvoir extruder en continu sans à-coups et sans arrêt, j'ai opté pour la vis sans fin.
L’axe central est équipé d’une vis sans fin qui pousse le béton vers la buse.
L’arrivée du béton sera effectuée via une ouverture adjacente à la vis et aussi de façon . Pas besoin de pompe.

j'ai terminé la conception de la buse et de la vis d’Archimède .
la buse complète fait 400mim et 110mim de diamètre.

Mon problème se trouve au niveau du choix du moteur qui sera couplé a la vis d’Archimède.

Pour ce qui est du dimensionnement du moteurs, des calculs de pressions et tout, je n'ai encore rien fait et aucune donnée.

merci, je répondrai a vos commentaires...

et voici une image de la buse.
 
Vilozorro
Vilozorro
Compagnon
21 Mai 2018
812
Dans ce cas ce n'est pas une vis d'Archimède mais juste une hélice, il n'y a pas d'histoires de gravité et je me demande bien comment on peut calculer quoi que ce soit de manière simple
 
J
joel tisse
Nouveau
25 Sept 2019
18
  • Auteur de la discussion
  • #9
voici l'image de la buse

BUSE D'EXTRUSION.PNG
 
Jope004
Jope004
Compagnon
15 Fev 2010
1 557
FR-95 Marines
Pour une application en buse de imprimante 3d béton, il faut un débit régulier en sortie malgré les aléas (béton plus ou moins pâteux). Donc il faut largement surdimensionner le couple pour que la vitesse n'en soit pas affectée. Le couple en lui-même dépend du pas de l' hélice, de l'état des surfaces et aussi de l'effet de compression dû au petit orifice de sortie.
 
J
joel tisse
Nouveau
25 Sept 2019
18
  • Auteur de la discussion
  • #11
Bonjour,
:bienven:
Un dessin ou croquis en coupe de la buse pourrait aider à répondre.
Je pense qu'on peut arriver à estimer le couple nécessaire.
Pour la puissance, ça dépend principalement du débit maxi de béton (vitesse de rotation maxi de la vis sans fin).
d'accord merci pour ta remaque , je vais calculer la vitesse de rotation. je pense que ca pourra facilement

vis sans fin.PNG
 
J
joel tisse
Nouveau
25 Sept 2019
18
  • Auteur de la discussion
  • #12
Pour une application en buse de imprimante 3d béton, il faut un débit régulier en sortie malgré les aléas (béton plus ou moins pâteux). Donc il faut largement surdimensionner le couple pour que la vitesse n'en soit pas affectée. Le couple en lui-même dépend du pas de l' hélice, de l'état des surfaces et aussi de l'effet de compression dû au petit orifice de sortie.
ouiiii merciii , maintenant que tu le dis , je vois plus clair... je dois prendre en compte la compression au niveau de lorifice de la tete de la buse.
merci bien , je commence les calculs
 
J
joel tisse
Nouveau
25 Sept 2019
18
  • Auteur de la discussion
  • #13
Pour une application en buse de imprimante 3d béton, il faut un débit régulier en sortie malgré les aléas (béton plus ou moins pâteux). Donc il faut largement surdimensionner le couple pour que la vitesse n'en soit pas affectée. Le couple en lui-même dépend du pas de l' hélice, de l'état des surfaces et aussi de l'effet de compression dû au petit orifice de sortie.
ouiiii merciii , maintenant que tu le dis , je vois plus clair... je dois prendre en compte la compression au niveau de lorifice de la tete de la buse.
merci bien , je commence les calculs
 
J
joel tisse
Nouveau
25 Sept 2019
18
  • Auteur de la discussion
  • #14
Bjr



concentre toi sur l'automatisme, l'étude mécanique de la pompe a béton ne doit pas te disperser
présente des éléments en te basant sur des caractéristique de pompes a vis réelles (voir mon paragraphe "kiloutou"
et trouve un étudiant dans un IUT/BTS/Ecole ingé qui à un projet d'étude concernant uniquement la partie caractéristique béton, (fluidité / densité/ temps de séchage) pour une impression 3D (ces sujets sont a la mode)

sinon:
d'un coté tu fais une belle note de calcul avec les éléments cités au dessus + ajoute la perte de charge due a la longueur de tuyaux entre la pompe et la bus (dont tu ne parle nulle part)

et de l'autre
tu vas faire un tour chez Kiloutou (ou autre), pour récupérer des infos sur leur pompes a beton (puissance / debit / fluidité)
et tu expliqueras pourquoi ton calcul correspond (ou ne correspond pas) à la réalité


ex (dans le descriptif) Motoréducteur 7,5 kW, 175 Tr/min (j'ai pris la 1ère trouvé sur le net, ne me dites pas que ça sert à autre chose / chape fluide / crepi de façade ou autre....)
Voir la pièce jointe 497301
Merci bien pour la reponse.
c'est une bonne approche mais pour notre système, nous n'utiliserons pas de pompe. c'est dans notre cahier de charge . le chargement sera fait de facon manuelle. je vais quand meme tenir compte des infos de la pompe, je pourrai avoir une idée des données que mon moteur pourra utiliser pour faire tourner la vis ....

Merci bien
 
A
Alex31
Compagnon
31 Août 2014
2 056
12350 et 31200
sur le post #9, tu nous montre votre buse d'impression
c'est quoi le repère 11? un moteur? il est pas assez costeaud? quelle puissance fait-il? as tu mesuré le courant consommé?

essayez de le remplacer par une perceuse
1569485171670.png
 
J
joel tisse
Nouveau
25 Sept 2019
18
  • Auteur de la discussion
  • #16
sur le post #9, tu nous montre votre buse d'impression
c'est quoi le repère 11? un moteur? il est pas assez costeaud? quelle puissance fait-il? as tu mesuré le courant consommé?

essayez de le remplacer par une perceuse
Voir la pièce jointe 497451
la photo que j'ai envoyé représente un prototype qui avait été fait. et il n'y a pas assez de détails concernant les caractéristiques du moteur et de la buse. oui oui sur le repère 11 il s'agit d'un moteur d'essui place , maiis pour mon projet nous allons utiliser un moteur Nema 16 ou 17 qui sera couplé a la vis , juste pour entrainer le beton jusqu'à la tete de la buse donc pas besoin d'une très grande vitesse. Mon prof m'a demandé de moi meme imposer la vitesse de rotation du moteur .... c'est tout ce que j'ai .
 
J
joel tisse
Nouveau
25 Sept 2019
18
  • Auteur de la discussion
  • #17
sur le post #9, tu nous montre votre buse d'impression
c'est quoi le repère 11? un moteur? il est pas assez costeaud? quelle puissance fait-il? as tu mesuré le courant consommé?

essayez de le remplacer par une perceuse
Voir la pièce jointe 497451
merci pour ta remarque.
l'image du post 9 represente une buse deja utilisé . c'etait pour vous montrer le principe.
le repere 11 represente bel et bien un moteur (essuie glace) , mais nous allons utiliser un NEMA.
Mon problème se trouve au niveau du dimensionnement du moteur parceque je navais aucune donnée.

je devais moi meme imposer la vitesse de rotation de la vis sans fin . je me suis référé aux malaxeur de bétonet jai constaté qui tourne a environ 20tr/min ...
Donc ma vis aura une vitesse de 15 à 30 tr/ min . c'est pratiquement le meme principe à vis sans fin sur l'axe vertical. je vais surement utiliser un motoreducteur pour ajuster la vitesse du moteur à celle de la vis sans fin.

je continue mes recherche me permettant de choisir un bon moteur qui sera couplé a la vis.
 
J
joel tisse
Nouveau
25 Sept 2019
18
  • Auteur de la discussion
  • #18
Bonjour joel tisse,

Un peu sommaire les éléments du cahier des charges pour se prononcer...
On a aucun idée de vitesse, débit, viscosité du produit, etc...
( Méthode pifométrique)
Vis horizontale, oblique, verticale, structure ouverte ???


La seule chose que j 'aurai comme élément de comparaison:
c'est une vis à grains qui remontait le grain (mais ou blé) dans un silo: vis Ø 100; lg environ 4m.
le moteur était situé en pied de vis, c' était un 2 cv (peut être 1000 t/mn avec réduction par poulies) entrainement par 2 courroies sur la vis.
Les frottements du produit sur le tube de la vis sont des frottements "secs" , adhérence faible du grain (ce qui ne semble pas être la cas pour du béton)
Mais j 'ai vu le moteur "caler" quand il y avait un obstacle.
Regarder les produits existants en agricole pour avoir une idée de base.

Cldt, cf63.
Super , vraiment merciiii bien.
notre système est assez simple. il s'agit d'un moteur couplé a une vis sans fin qui permettra de conduire le béton a la tete de la buse situé au bas pour l'extrusion.
je compte utiliser un moteur electrique NEMA... Je n'avais aucune donnée et je devais imposer la vitesse de rotation de la vis donc je me suis refere aux malaxeur de ton . j'ai vu qu'ils tourne à environ 20tr/min ... c'est la meme vitesse que je vais utiliser. je vais installer un motoreducteur pour ajuster la vitesse du moteur a celle de la vitesse .

je dois maintenant déterminer le couple et continuer les calculs afin de faire le choix du moteur.
 
J
joel tisse
Nouveau
25 Sept 2019
18
  • Auteur de la discussion
  • #19
Avec le profil de la vis et le débit tu peux calculer la vitesse de rotation.
Avec la masse volumique, la différence de hauteur et le débit tu peux calculer la puissance pour déplacer le béton (hors perte du aux diverse raisons)
de la si tu estime tes perte tu peux déduire ton couple
d'accord merciiiiiiii
 
J
joel tisse
Nouveau
25 Sept 2019
18
  • Auteur de la discussion
  • #20
d'accord merciiiiiiii
Avec le profil de la vis et le débit tu peux calculer la vitesse de rotation.
Avec la masse volumique, la différence de hauteur et le débit tu peux calculer la puissance pour déplacer le béton (hors perte du aux diverse raisons)
de la si tu estime tes perte tu peux déduire ton couple

Mais normalement avec la distance et la masse volumique je peux directement calculer le couple nan?
 
J
joel tisse
Nouveau
25 Sept 2019
18
  • Auteur de la discussion
  • #21
Une vis d'Archimede quoi ?
Je pense que le plus simple est de calculer la puissance et d'en déduire le couple.

La puissance pour élever telle masse de béton de telle hauteur en telle durée, c'est facile à calculer.
Reste à calculer la puissance perdue par les frottements visqueux du béton sur la longueur développée de la vis. (Là c'est moins simple vu que l'écoulement a une forme tordue et morcelée...)

(Putile + Ppertes) / régime = couple
merciii beaucoup,,,, ca m'aiderait vraiment que tu me donne les formules. ca m'aidera vraiment pour les calculs....
merci d'avance
 
J
joel tisse
Nouveau
25 Sept 2019
18
  • Auteur de la discussion
  • #22
Une vis d'Archimede quoi ?
Je pense que le plus simple est de calculer la puissance et d'en déduire le couple.

La puissance pour élever telle masse de béton de telle hauteur en telle durée, c'est facile à calculer.
Reste à calculer la puissance perdue par les frottements visqueux du béton sur la longueur développée de la vis. (Là c'est moins simple vu que l'écoulement a une forme tordue et morcelée...)

(Putile + Ppertes) / régime = couple
la vis fait descendre le beton
 
Charly 57
Charly 57
Compagnon
21 Déc 2008
5 335
FR-57330 Moselle
Bonjour
Si j'ai bien lu, le béton descend verticalement
Donc si je ne me trompe pas il me semble que les calculs vont donner des résultats négatifs: la gravité fait descendre le béton sans aide du moteur.

Je ne sais pas calculer mais intuitivement je dirais que:
- si le béton est trop liquide, il coulera même avec le moteur à l'arrêt.
- avec un béton moins liquide, plus le pas de l'hélice sera grand, plus le béton aura tendance à couler tout seul.
- plus le diamètre de l'hélice sera grand, plus le béton aura tendance à couler tout seul.
- plus les surfaces de l'hélice et du tube seront lisses, plus le béton aura tendance à couler tout seul.

Intuitivement (mais je peux me tromper) il faudrait peut être prendre en compte
la viscosité du béton
le pas de l'hélice
le coef d'adhérence entre l'hélice et le béton
le coef d'adhérence entre le cylindre et le béton

A+
 
J
joel tisse
Nouveau
25 Sept 2019
18
  • Auteur de la discussion
  • #26
Bonjour
Si j'ai bien lu, le béton descend verticalement
Donc si je ne me trompe pas il me semble que les calculs vont donner des résultats négatifs: la gravité fait descendre le béton sans aide du moteur.

Je ne sais pas calculer mais intuitivement je dirais que:
- si le béton est trop liquide, il coulera même avec le moteur à l'arrêt.
- avec un béton moins liquide, plus le pas de l'hélice sera grand, plus le béton aura tendance à couler tout seul.
- plus le diamètre de l'hélice sera grand, plus le béton aura tendance à couler tout seul.
- plus les surfaces de l'hélice et du tube seront lisses, plus le béton aura tendance à couler tout seul.

Intuitivement (mais je peux me tromper) il faudrait peut être prendre en compte
la viscosité du béton
le pas de l'hélice
le coef d'adhérence entre l'hélice et le béton
le coef d'adhérence entre le cylindre et le béton

A+
Oui oui effectivement, et ca fait que j'ai l'impression que je dois tout prendre en compte... surtout les caracteristique du beton.
pour les calculs , je pourrai facilement calculer le couple et les puissance . jai vu un document qui maidera bien. j'ai imposé la vitesse de rotation de la vis à 20tr/min ...

merciiii bien , je pense que je dois faire une etude sur le beton que je vais utiliser ... pour ma part j'utiliserai un beton leger
 
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