Portique de manutention

[FloxX]

Salut à tous,

Pour mon premier topic, je vous présente l'idée de mon futur MOC qui me trotte par la tête en ce moment.
Je suis en train de me pencher sur un modèle réduit de type pont roulant ou plutôt portique de levage, dont le but est de manutentionner des charges très lourdes.

Voilà une photo très parlante pour voir tout de suite de quoi on parle :


Mon objectif est de pouvoir lever une charge considérable (>10kg ça me semble pas irréel) mais surtout d'avoir un rapport poids propre du portique / capacité de levage minimum afin d'optimiser la matière.
Les 3 mouvements de translation, direction, levage seront motorisé, le tout biensûr seulement avec des pièces Lego.

Pour cela, j'aimerai concevoir ma structure en la dimensionnant proprement avant de la construire réellement.
J'en suis là pour le moment, car je vais avoir besoin d'infos pour calculer, voir ce topic : RDM.

A bientot,
Florian

[doyengau]

Salut,

Pour avoir tes informations tu peux toujours trouver des indices sur le net. Je te donne un indice la matière du lego est de l'ABS.

Ensuite je pense que tu n'as besoin que de la limite élastique. Je pense que ce que tu veux c'est que ce soit pas déformé. Et partir du moment que tu dépasses la limite élastique tu arrives dans le domaine plastique et à partir de cette contrainte limite toutes déformation devient irréversible.

Enfin je pense aussi que tu peux enlever la limite élastique en traction, vu que la limite au cisaillement et flexion arrivera avant.

D'après ce que j'ai pu voir sur le net vite fait le module de young est de 2,3 GPa.

[FloxX]

Salut Doyengau,

Tu as tout à fait raison, les contraintes de rupture sont inutiles pour le calcul. C'était surtout par curiosité que je les demandait celles là.
En tout cas merci pour le nom de la matière plastique.

[doyengau]

Par contre je viens de réfléchir à ton projet. Le problème ce n'est pas la dimension de tes poutres. Je pense que ton plus gros problème c'est la démultiplication pour soulever les 10 kilos. Pas sur que les pignons résiste a 10 kilos.

[patteyn]

Très bon projet.
Moi je suis sur que tu arrivera à porté tes 10 Kgs, car il me semble que Mr Philippe Hurbain alias Philo's avait fait un Moc qui pouvait porter bien plus.

[Benny]

Philo avait effectivement levé assez lourd : http://www.philohome.com/hoist/hoist.htm

[doyengau]

Ah ouai pas mal. 19 Kg c'est vraiment beaucoup.

[FloxX]

@ doyengau

Non non ça n'est pas le plus gros problème, la démultiplication peut se faire grâce au mouflage. Si besoin après on peut encore redémultiplier avec des engrenages mais déjà en prise directe sur l'enrouleur avec un double ou triple mouflage y a moyen de lever du lourd !
Comme un petit croquis vaut souvent mieux qu'un long discours, voici un scan que je viens de faire :

On va dire qu'on a un enrouleur de treuil qui fait 2cm de diamètre, un moteur PFS XL, en double mouflage on lève un pack d'eau (9kg=90N) avec un couple C=90*2/4/2=22.5N.cm.

L'étude de Philo nous donne alors une vitesse de 110rpm, ce qui revient à une vitesse de levage =110*2*pi/60/4=2.9cm/s si on est en prise directe avec un le moteur. Donc ça devrait fonctionner sans problèmes...
Bon d'habitude j'aime bien bricoler en parallèle pour voir si ça marche à peu près et si je dis pas trop de conneries, mais là tout mes Lego sont chez mes parents (on se les partage avec mon petit frère et c'est lui qui en a la garde pour les vacances de Noël ), donc je ne peux rien monter alors n'hésitez pas à me dire si je dis n'importe quoi

Pour moi le principal soucis c'est donc plutôt la poutre du portique quand le chariot sera à mi-travée, à mon avis ça va être chaud ! (je pense partir sur une portée d'environ 50 ou 60cm, à l'échelle 1/50e ça fait un gros portique comme en photo en haut de la page)


@ patteyn & Benny

Merci pour ce lien !
Je connaissait le site de Philo pour ces études sur différents moteurs et ses test sur l'adhérence des pneumatiques Lego notamment, mais je n'avais pas vu cette page. C'est bien dans l'esprit de ce que j'entreprend donc je vais lire tout ça attentivement...

[Anio]

Si tu mènes quelques études sur les moufles les mouflages, il peut être intéressant de consulter ce topic : topic1049.html
Et d'y apporter ta contribution.

[eviblood]

salut,
je vais suivre avec attention ton MOC, car moi aussi je souhaite faire un portique un peut dans le même genre.

[Nico71]

Et pis y'a ça aussi : http://www.nico71.fr/otherpages/winchtools.html

C'est exactement ce qu'il te faut!. Par contre en terme de raisonnement c'est pas le moteur qui lève plus ou moins, mais plutôt ta structure qui supporte. Parce qu'avec un petit moteur, tu pourras toujours soulever ce que tu veux, avec beaucoup de démultiplication, et donc une vitesse linéaire réduite. La capacité de levage des grues est pas fonction des moteurs mais de la capacité de la structure à résister. Donc je serais toi, je m’intéresserais d'abord à la structure, 10kg sur une poutre de 40t de long, il faudra une bonne section. La puissance d'un levage simple, c'est P=Vitesse*force, égal à la puissance du moteur (sans frottement et mouflage). Regarde le lien sur mon logiciel, c'est tout expliqué.

Tu remarqueras que l'essai de philo, le support est une table de bois et la base du moc fait 16t donc pas de soucis pour soulever. Par contre 10kg sur une structure 100% lego, c'est pas la même du tout...

[FloxX]

Biensûr que le plus gros problème c'est la structure !
C'est ce que j'ai essayé d'expliquer à doyengau qui avait l'air d'en douter.

10kg sur une poutre de 40t de long, il faudra une bonne section.

C'est là tout le challenge !! D'ailleurs la portée sera plutôt de l'ordre de 60 à 75t


Pour le moment je suis mitigé entre deux solutions envisageables (Si vous avez d'autres idées je suis preneur ) :

* poutres massives comme sur le portique en photo dans le 1er post

- fonctionnement : barres fléchies => moment, effort tranchant
- avantage : grande rigidité ; facile à réaliser en Lego en empilant des poutres studfull
- inconvénient : lourd donc pas bon pour le rapport PP/F_levage ; difficile à modéliser car dépend de de la rigidité (=EI) et I difficile à estimer parce que la géométrie des poutres Lego est assez complexe

* poutres treillis comme ça :

- fonctionnement : les barres travaillent en traction/compression (effort normal seulement )
- avantages : structure légère (au sens propre et visuellement) ; modélisation assez facile
- inconvénient : pas évident à faire en Lego ; on sent bien que ce sont les assemblages des barres (=noeuds) en pins ou même avec fait d'axes qui seront surement le pont faible de ce type de structure.

Tu remarqueras que l'essai de philo, le support est une table de bois et la base du moc fait 16t donc pas de soucis pour soulever.

Ouai mais quand même il y a l'effort tranchant qui n'est pas à négliger sur son montage ( =poutre courte de 12t)

Pour mon projet, je vais avoir le même problème d'effort tranchant à étudier quand le chariot sera au droit des jambes du portique, mais en plus celui du moment fléchissant quand le chariot sera au milieu de la traverse

[Nico71]

Les poutres lego travaillent mieux en traction / compression qu'en flexion, tu n'auras pas de problème au niveau des pieds. Pour la structure treillis, le problème va être les pins qui résistent rien, si tu mets des axes, à la longue ça va les abîmer. Mettre une poutre pleine, c'est bien mais c'est moche (et ça sollicitera plus les poutres qu'en structure treillis).

Donc la meilleur solution c'est encore un tablier en poutre pleine (évite celle à trous) et un surbassement ou soubassement en treillis. En fait c'est un pont

[roboleo]

Dans la pratique, les calculs savants sont destinés aux projets qui sortent de l'ordinaire. Les profils métalliques du commerce limitent et imposent souvent des solutions connues par les spécialistes qui utilisent des outils de calcul et abaques simplifiés.

Pour répondre aux questions que vous vous posez, Ayez toujours le souci d'imaginer des solutions nées de l'observation de la nature ou de réalisations qui vous paraissent belles. Dépassez le PL2/8 lorsque vous dimensionnez un ouvrage (les étudiants en génie civil comprendront). Les plus beaux résultats ne se contentent pas seulement de calculs, mais aussi d'originalité.

Revenons à nos LEGO.
C'est la classique question du portique doublement mobile: charge mobile et déplacement du tout au sol.
Quelle est la meilleure réponse à une structure complexe?
Comment limiter le poids propre tout en augmentant la raideur?
Comment limiter les effets des efforts tranchants?
Comment limiter les moments fléchissants dans la poutre supportant la charge mobile?

Une réponse est dans une structure tubulaire avec encorbellement, encastrée dans deux béquilles sur rotules.
Je vous propose une section triangulaire (genre Tablerone, vous connaissez le chocolat?) la base dirigée vers le haut et constituée d'un platelage (plaques ou poutres studless) qui travaillera en compression et qui portera le chemin de roulement du système élévateur. Les deux autres côtés sont constitués par des treillis qui travailleront plutôt en traction, et se rejoignant sur une lisse longitudinale: le sommet de la section triangulaire inversée. La hauteur du triangle sera déterminée en fonction des charges (à calculer si le coeur vous en dit par la méthode du crémona).
Pour assurer un bon encastrement de la poutre triangulaire sur les béquilles, un débord sur chaque appui avec une partie en porte-à-faux. Une proportion idéale serait autour de 1, 3, 1.
Les béquilles auraient aussi une section triangulaire à treillis.
Etudier plus particulièrement l'encastrement des béquilles avec la poutre horizontale. Les efforts tranchants seront absorbés par des poutres studless en nombre suffisant.
Et pour terminer, bien entendu il faut deux portiques identiques reliés au sommet et à la base, se déplaçant sur deux trains de roues ( ou chenilles - plus compliqué).

[roboleo]

Pour ceux qui souhaiteraient relancer le sujet, voici quelques suggestions:
ceci est un module élémentaire de pont, qui peut être reproduit pour en faire une poutre de forte portance.



En reproduisant X fois ce module, on arrive à un élément de poutre de dimension respectable.
Il faut compléter la triangulation entre les modules par des éléments obliques croisés.



Le tablier serait constitué d'éléments complémentaires destinés à combler les vides. le tout consolidé par des plates de 6x6 sur lesquelles fileront des plates de 1x8 ou 6 pour constituer le chemin de roulage du chariot.



Le secret d'une bonne rigidité repose sur une triangulation parfaite. Je vous laisse le soin de réfléchir sur la construction des appuis.
Testez également les charges pouvant être supportées; vous serez étonnés des résultats.

Ah, j'oubliais! reliez bien les éléments avec le maximum de peg's pour assurer une résistance suffisante aux efforts tranchants.