18/01/2018

Comment dimensionner les moteurs pour le mouvement vertical

2 modes de calcul : théorique ou estimatif

Parfois, nous rendons les choses plus difficiles qu'elles ne le devraient ! Bob Adams, ingénieur chez SERAPID, nous explique une règle de calcul simple pour dimensionner les moteurs pour le mouvement vertical.

Un peu de théorie :

La puissance est la vitesse à laquelle un travail est effectué. Rappelez-vous les cours de science du lycée :
1W = 1 N m / s => en d'autres termes, vous pouvez soulever 1 N à une vitesse de 1 m/s, ou 10N (1Kg) à 100 mm/s. Les deux sont égaux à 1 Watt. Dans le système impérial, on utilise le cheval vapeur (horsepower) .1hp≈750W.

Pour les besoins du calcul de la puissance requise pour l’élévation d’une charge, le modèle de puissance est facile à appliquer. Si vous savez quelle force est nécessaire à l’élévation et à quelle vitesse cela se passe, vous avez un point de départ pour déterminer les besoins en puissance du moteur.

  • La méthode classique (théorique)

Dans certains cas, la documentation et la justification par le calcul sont incontournables. Pour une meilleure fiabilité et plus de sécurité, vous devrez peut-être faire des calculs complets. Grâce aux données ci-dessus, vous avez une première base, à quelle vitesse vous soulevez et combien cela pèse. Une explication complète et détaillée serait hors-sujet dans ce blog, mais dans l’aperçu ci-dessous, vous trouverez les paramètres que vous devez ajouter :

  1. Masse -> Poids
  2. Force de friction
  3. Force d’accélération (Force = masse . accélération)

Par exemple :

Masse -> Poids

m=200Kg -> P≈2000N

Friction

Fμ=200N

Accéleration
(0,2 m/s en 1 s)

Fa=200Kg * 0,2 m/s² = 40N

Force totale requise

Ftot = P + Fμ + Fa = 2000+200+40 = 2240N

 

Cette force totale multipliée par la vitesse (ici v=0,2 m/s) définit votre puissance brute. Vous devez la modifier par le rendement de votre système d'entraînement qui se situe souvent entre 60% et 80% (0,60 et 0,80). Pour cet exemple, ε = 0,75.

Enfin, nous devons utiliser un facteur de sécurité (souvent SF = 1,3 à 1,5). Pour cet exemple, 

Sf = 1.3. En prenant tout ceci en considération,

Sf * Ftot * v / ε = 1,3 * 2240 * 0,2 / 0,75 = 777 W

Nous choisirions un moteur de 800W.

  • La méthode estimative

Dans de nombreux cas, nous n'avons pas besoin de passer du temps à faire des calculs complets, ou dans certains cas, nous souhaitons vérifier la méthode précédente. Il suffit ici de multiplier par 2 la puissance brute (nécessaire à lever la masse seule)

2* (2000N * 0,2 m/s) = 800W

Notez que les deux méthodes nous donnent approximativement la même réponse. C'est souvent le cas. C’est pourquoi la méthode estimative est souvent utilisée. Elle donne souvent un résultat approchant assez fiable, de manière très simple.

Ce calcul n'est qu'une approche très simplifiée. Il doit être affiné par rapport aux contraintes liées à votre projet et tout calcul doit être validé par le service technique SERAPID.
N'hésitez pas à contacter votre interlocuteur SERAPID pour toute information complémentaire.

Bob Adams, Responsable Technique USA chez SERAPID 

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