Besoin d'aide : conception axe mandrin

[Antoinechpr]

Bonjour,

J'ai besoin de vos avis d'expert

Contexte : je reçois mon plastiques de serre (serre agricole) enroulé sur des mandrins PVC Ø114mm int. , donc pour le dérouler je glisse 2 axes de chaque cotés qui eux reposent sur un support me permettant donc de dérouler la longueur que je souhaite. Les bobines font 1000kg.

Le mandrin repose de chaque coté uniquement sur "la coupelle" (2), la (1) étant là pour guider l'insertion. Ces 2 pièces sont découpées dans de la tôle de 3mm et pointées sur l'axe principal (3)

Voici les dimensions de l'axe (3) :

La partie gauche de la pièce ne peut être changée ( l'épaulement de Ø25axe et la partie Ø18 à sa droite) car c'est ce qui est monté sur la dérouleuse.

Le soucis : Après plusieurs utilisations les axes finissent par plier où il y a la flèche rouge, ils plient très légèrement mais cela suffit pour qu'elle tourne plus correctement lorsque je déroule le plastique.

Le problème je pense vient de la conception, la coupelle (2) applique un effort (moment) important sur une très faible section de l'axe du faite qu'elle fasse que 3mm.

Qu'est ce que vous me conseillez pour ne plus avoir ce pb?

Merci d'avance

PS : j'en aurai une 20aine à modifier donc si des artisans/pro sont intéressé MP... une fois le pb de conception résolu je publierai sur la section correspondante du forum pour la prestation.

 

[FB29]

Bonjour, le passage à 18 mm n'est justifié que pour le positionnement du flasque 2 lors de la soudure. Tu dois donc pouvoir augmenter le diamètre jusqu'à 24, et tant qu'à faire le diamètre de 16 tu l'augmente à 22.

Passer de 18 à 24 te donnera une résistance augmentée de 77% (pas loin du double), car la résistance est en première approche proportionnelle à la section, qui elle, varie avec le carré du diamètre.

 

[sergepol]

Des rayons aux changements de section. + Suivre les préconisations de FB29. Voir a choisir la matière dans des sorties de cardans d'utilitaire réformés?
Salutations.

 

[serge 91]

Bonjour,
tu peux aussi augmenter l'épaisseur de la tôle, de 3 mm à 10...
Sinon, la longueur c'est seulement 180 mm ?

 

[Florent07]

Bonjour,
tu peux aussi augmenter l'épaisseur de la tôle, de 3 mm à 10...
Sinon, la longueur c'est seulement 180 mm ?

Je pense qu'il y a erreur sur le plan, ça semble plutôt 1800mm.

Ces rouleaux de film plastique font-ils toujours cette longueur ? si oui, pourquoi utiliser deux pièces rapportées à chaque extrémité ? pourquoi ne pas plutôt utiliser une axe plein ou un tube sur lequel ajouter des flasque à chaque extrémité, je pense que ça repartirait beaucoup mieux les effort.
Même avec des rouleaux de longueur différente il doit être possible de placer ces flasque à des endroits différents suivant la longueur utilisée, à réfléchir en ayant plus d'infos.

 

[gustavox]

Salutations,

Merci pour tes explications

Perdo j'ai du mal a m'imaginer la piece déformé tu peux mettre une photo stp ?

La prise dans le bâti est surement en cause ... Il faudrait une photo et shema de ce bati, qu'on boit comment est realise ton pivot ... Centrage long a priori mais avec jeu. flexion rotative) en vue ...

Cdt Gus

 

[gustavox]

Ps : si c'est pointé 3 points en toute rigueur ta coupelle enfin sa tranche ne touche jamais l'axe ...donc j'y crois pas trop a ton explication ! Surtout vu le 0.2 de jeu !

 

[guy34]

bonjour ,
" là où il y a la flèche " : ben oui , et l'axe pourrait rester tel quel si la dérouleuse avait de quoi soulager à cet endroit précis ; une moitié de palier en qq sorte ....
A++

 

[gustavox]

Arggggg

Jy' crois pas que la piece 1 touche pas le rouleau ! Je veux des preuves svp !

Cdt

Gus

 

[kawah2]

Arggggg

Jy' crois pas que la piece 1 touche pas le rouleau ! Je veux des preuves svp !

Cdt

Gus

oui, c'est pas possible, car une bobine de 1 tonne qui repose juste sur 2 rondelles de 3mm d'épais

ca va forcement avoir tendance a se mettre en travers, et la 1 touchera

rien n'oblige a avoir un axe de 18, il peut très bien rester a 25 si ces rondelles sont soudées dessus?

 

[ISL]

Un tube Ø 100 de 3 m , en guise d'axe traversant la bobine de part en part et reposant sur 2 chevalets , comme pour les rouleaux de câble ou de drain.

 

[yvon29]

Bonjour


Les épaulements diamètres 16 et 18 ne servent à rien d'autre apparemment qu'à positionner les disques pour la soudure...

L'épaisseur des disques en tôle n'est pas énorme, mais si ça tient... Pourquoi pas...

Le pb se trouve au droit du moment flechissant maximum dans l'axe et c'est au niveau et de chaque côté du disque 2. Et bien sur c'est le plus petit diamètre qui plie .

Je viens de faire un petit calcul :

La contrainte est maximale dans le diamètre 18 au droit du disque 2 : 87 hbar

La contrainte doit être majorée d'un KT, coefficient multiplicateur de la contrainte pour obtenir la contrainte locale.
J'ai considéré un rayon de raccordement de 0,2 mm.

Voici la courbe disponible sur le net :

Et ça donne KT = 3,5, et contrainte locale s'était donc87 x 3,5 = 304 hbar.
Soit 4 fois la limite élastique d'une acier de bonne qualité.
Donc déformations, et ensuite '' relaxation '' des contraintes qui font que la pièce à arrêté de se déformer.


Solution 1 : tu augmentes le diamètre des axes qui plient, mais il faut realeser les deux disques.
Le plus simple étant de passer à un axe lisse de 25 mm
L'inertie passe de 5 à 1,9 10**-9 et la contrainte tombe de 873 à 304 Mpa.

Pas de KT puisque que l'axe est lisse !

Donc des axes de 25 mm en acier moyen tient facilement.

Solution 2 : changer la matière de l'axe, reste à savoir en quoi il est fait... Il est peut-être déjà raide ( cette mention au plan

m'intrigue un peu, et laisse entendre un acier traité...
Typique d'une erreur de conception solutionnée en changeant la matière, pour ne pas avoir à modifier les disques...

Sauf utilisation de super alliage nickel chrome, Maraging, Inco etc... l'axe aura du mal à résister, et encore avec une durée de vie très limitée... genre 1000 chargements...


Solution 3 : redresser et renforcer en soudant des goussets sur le diamètre 25 et entre les deux disques.
Je suppose que l'axe repose sur une fourchette et qu'on peut souder des '' choses'' sur le diamètre 25 mm.

4 ou 6 triangles de 40 x 40 en épaisseur mettons 8 mm adossés de chaque côté du disque 2 permettent certainement de réduire la les contraintes à un niveau acceptable.

Le problème est qu'il faut arriver à redresser les axes => démontage sans doute + chalumeau OA + gabarit + unsoudage...
Faisable sans grand matériel ni usinage.

Si je devais le faire, ayant un tour à disposition :
Prendre de l'acier étiré mi dur de 25 de diamètre.
Récupérer les disques les réaléser à 25
Usiner la gorge.
Si les disques 1 alésés à 16 sont réutilisables en l'état, tourner à 16 le bout de l'axe ( simple et plus facile pour souder)
Créer un petit support de positionnement des disques pour faire la soudure.
Ebavurage, peinture,...

 

[enguerland91]

Il y a de nombreuses façons de réaliser cet attirail.
Perso mon axe ( du STUB) de 25 mm de diamètre x 135 mm ou plus long ,je fais la gorge comme sur le dessin à une extrémité et j'enfile un rond de PVC ou en bois diamètre adapté au tube de 114,3 mm longueur 65 mm ou plus si on veut aussi un bout d'axe en acier plus long. Pour immobiliser le rond de PVC ou bois sur l'axe en acier choisir une méthode au choix. : goupille par exemple ou frettage, enfoncé à force etc.

 

[yvon29]

Bonjour

Alors, conclusion, choix ?

@Antoinechpr, observe tu des dégâts à l'intérieur des tube mandrin ?
C'est soit le tôle qui est trop mince ( 3 mm ) ou les disques qui pourraient être écartés...

 

[Antoinechpr]

Hello,

yes merci à tous pour vos conseils, grand merci à toi @yvon29 pour ce que tu as développé vraiment intéressant!

A priori si je fais un récap (rapide) : les disques sont trop fins et la différence entre le D18 et D25 n'est pas justifié.

J'attends d'avoir la pièce devant moi demain pour mieux comprendre vis-à-vis de ce que vous m'avez dit! Et je vous détail tout ca

Merci encore!

 

[gustavox]

Salut,

Stp detaille la jonction avec le bati ( la ou s'encliquete l'arbre

et des photos de cette jonction et de la piece en etat et deformee merci

cdt

gus

 

[Alex31]

Est-ce quelque chose t'empêche d'augmenter le diam? (à combiner avec d'autres solutions ?

 

[gustavox]

Salutations

Le soucis c'est que la liaison d'un flasque avec l'intérieur du tube est linéaire annulaire ... Si en plus le centrage est cour au niveau du bati et qu'il y a eu jeu ( liaison rotule) l'ensemble BASCULE immediatement vers la position statique ou le deuxieme flasque vient doubler la lineaire annulaire pour devenir isostatique ...

Tant qu'on a une rotule a gauche les deux degres de liberté de rotations de bazculement devront etre bloque par un centrage long dans le tube (sur une longueur de plus de 200mm) OU une bare traversante ...


En bref ton assemblage n'es meme pas isostatique tu a deux rotations de libres qui ne devraient pas du fait que ton CENTRAGE est trop court (50mm) les centres des deux liaisons lineaires annulaires dont trop proches donc equivalent .a une lineaire annulaire equivalnete ....

Du coup des que tu applique du poids sur ted flasques l'ensemble bascule autour du point indique par la fleche :>flexion rotative + concentration de contraintes =ruine

Je suis ok avc lez calculs statiques proposes en haut mais je rajoute juste qu'on n'est meme pas isostatique donc ca ne marche pas.


A qui mieux mieux

Cdt gus

 

[CALCULATE]

Bonjour à tous,
Moi je fais une différence entre quelqu'un qui fait un calcul approché (en le disant) et quelqu'un qui dit que c'est inexact mais sans rien faire.
Donc bravo à Yvon29 qui a donné une idée de la situation et qui permet de voir que tel quel, le projet ne marche pas. Et en plus il donne des solutions......que demander de plus !!!!

A qui mieux mieux

Tu as raison gustavox mais en réalité tu as complètement tord....la mécanique des milieux continus s'applique en méthode Eulérienne et toi tu raisonnes en Lagrangien total. Donc si l'on veut être rigoureux c'est inexact. Mais encore une fois on est dans un forum et à mon avis la méthode de yvon29 est satisfaisante.
C'est juste une remarque que j'ai fait sans en vouloir à personne
A +
Calculate

 

[Jmr06]

Bon, je n'ai rien compris à votre charabia qui semble se contredire.
Mais là solution est simple :
- Réaléser les disques à 25,05
- prendre un axe de 25 longueur 200 et usiner la gorge de Dia 18 largeur 15 à 10 d'un bord
- souder les 2 disques, l'un à 42 de la gorge, l'autre à l'extrémité.

Cette solution est une de celles indiquées par @yvon29 qui a très bien analysé le problème.

réflexions en vrac :
- Non, les disques ne sont pas trop mince.
- Les épaulements sur l'axe sur le plan d'origine ne servent à rien.
- La distance entre les disques de 50 sur le plan d'origine est quand même un peu faible pour un emmanchement guidé dans tube de 110. J'ai proposé de l'augmenter en prenant un axe de longueur 200, ce qui fait une distance entre disques de 110, ce qui me paraît un minimum pour un emmanchement correcte.

 

[yvon29]

Bonjour

Mais encore une fois on est dans un forum et à mon avis la méthode de yvon29 est satisfaisante.
C'est juste une remarque que j'ai fait sans en vouloir à personne

Merci @CALCULATE, @Antoinechpr et @Jmr06 pour vos commentaires.

Je pense exactement comme @CALCULATE : il faut que ce qu'on partage soit compréhensible et éventuellement reproducible.

Le but des ingénieurs et autres diplômés sur un forum comme celui ci c'est de faire de la vulgarisation.

Donc inutile de sortir de grands mots ou nom propres...

Moi z'aussi j'ai fait des calculs complexes, durée de vie, propagation de fissure, analyse de rupture, vibrations, contraintes plastiques locales, fatigue vibratoires, et j'en oublie sûrement ... Pendant 37 ans !
Et tout ça appliqué à des cas réels, et le tout souvent vérifié sur banc d'essai ou en fonctionnement.