Mesure du couple moteur

Le Système D du Meccano.
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jpbou
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Mesure du couple moteur

Message par jpbou »

J'ai voulu savoir si le moteur livré avec la grue Hachette était costaud . Je ne suis pas déçu .
Pour commencer, il me fallait un systéme de mesure du couple moteur ; le voici :
VM64-mesure-couple.jpg
principe utilisant une partie de différentiel et un ressort de compensation; si l'axe moteur est à droite, l'effort que subit l'axe de sortie fait tourner l'ensemble de la boite à pignons et la tringle grise indique sur un écran paoier (à étalonner) le couple transmis.
Pour étalonner, on place une poulie coté moteur, sur laquelle passe une corde lestée avec des poids ; l'axe de sortie est bloqué et c'est la position de la tringle grise qui  montre le couple :
VM64-mesure-couple-2.jpg

J'ai monté le moteur Hachette sur cette maquette
IMG_0503.JPG
IMG_0502.JPG

J'ai étalonné avec la poulie de 75mm, chargée avec 6 poids (1 ressort) et 12 poids (2 ressorts), ce qui me donne 2,4 kg (200 grammes par poids de la grue)

Pour essayer, j'ai tenu le moteur à la main et freiné progressivement l'axe de sortie avec des chiffons, jusqu'à bloquer l'axe : et bien j'ai dépassé l'indication maximale (calculs plus loin) avant que l'alimentation ne bloque la tension du moteur ! (au moins il y a une protection antiblocage)

En conclusion, moteur très costaud, probablement plus que le 20V Meccano que je compte passer à ce test, mais il faudra le démultiplier à la même vitesse de 100 tours minute environ pour pouvoir comparer.


 
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JP(bou)

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jpbou
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Re: Mesure du couple moteur - calculs

Message par jpbou »

Pour ceux qui veulent des mesures, le couple s'exprime en Newtons-mètre ; ici c'est la force (en Newtons) appliquée perpendiculairement à l'axe à une distance L (en mètres) . dons mon cas, la poulie sur laquelle j'ai placé la corde portant les poids pour étalonner , a sa gorge à 35mm de l'axe, donc L = 0,035m  . le poids des 12 contrepoids est de 2,4 kg , donc 24 Newtons  (j'arrondis partout). Donc le couple maximal que mesurait ma maquette est 24 X 0.035 = 0,84 N.m  (Newtons-mètre).

Je tenais le moteur à la main et la mesure a dépassé la graduation de droite quand j'ai voulu bloquer .
c'est beaucoup, ça dépassait la possibilité de mon montage ! j'estime qu'on devait approcher le 1 N.m en blocage

Vérification avec les caractéristiques fournies avec le moteur, à 105 tours/minute. à vide , il consomme 0,4 A sous 12V, que je retirerai de la consommation "utile" : il reste 1,2 - 0,4 = 0,8 ampéres, donc 12 X 0,8 - 9,6 Watts à transformer en travail .
La puissance nécessitée pour fournir un couple C, à la vitesse V (en tours par minute) est P = C x 2 x pi x V / 60  . Ici
C = P x 60 /  (2 x pi x V) = 9,6 x 60 ( 2 x 3,14 x 105) = 0,87 N.m

ça tombe drôlement bien, les lois de la physique sont vérifiées (les chouias d'écarts sont à cause de l'imprécision du montage)  :061:
JP(bou)

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jpbou
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Re: Mesure du couple moteur - capacité de levage de la grue

Message par jpbou »

Pourquoi tous ces calculs ? voyons ce que peut soulever cette grue sans caler :
- Le treuil (diamètre 25mm) est commandé après une réduction de vitesse 1/3 (pignons 19/57 dents) , son couple est donc multiplié par 3, sa vitesse réduite à 1/3 (35 tours/minute). Le couple vaut
Ct (treuil) = 0,84 x 3 = 2,5 N,m . La force qui peut s'exercer sur le câble est donc  Ct / rayon du treuil, soit 2,5/ 0,0125 = 200 N, soit 20 Kg par brin !  Comme il y a 8 brins vers le palan , la charge maximale théorique est donc 8 x 20  , soit 160Kg  :024:
Maintenant, je ne suis pas sûr que la corde supporte 20 kg par brin et que l'axe du treuil supporte les 160Kg :032:
La vitesse de levage reste diamètre x pi x 35 /8  = 34 centimètres / minute !

(et s'il y a des erreurs dans les calculs, n'hésitez pas à les corriger :030: )
JP(bou)

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Niniou
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Re: Mesure du couple moteur

Message par Niniou »

Ça me rappelle mes années lycée tout ça...
J'avoue que j'avais un peu oublié ces formules, je n'ai guère eu l'occasion de les mettre en pratique par la suite.
En tout cas, excellent TP.

Ça compte pour le bac ?

 

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Re: Mesure du couple moteur

Message par Menzodalsegno »

Bonjour,
Merci pour cet article complet! C'est très intéressant de savoir tout ca, surtout pour les fainéants en mathématique comme moi :016:

Camille
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Re: Mesure du couple moteur

Message par Camille »

Merci pour ces données, JPBou !!!!
Je dois avouer qu'en ce qui me concerne, je retiens que c'est un moteur costaud !!!

:005: :005: :005:

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jpbou
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Re: Mesure du couple moteur

Message par jpbou »

J'aime beaucoup la physique et les maths, mais ça ne m'empêche pas d'écrire parfois une bêtise : ce n'est pas le treuil qui supporterait les 160 kg, mais bien le chariot sur la flèche . Le treuil, lui, ne voit que les 20 Kg en traction.
J'ai fait ce montage par curiosité et prochainement je passe le moteur 20V Meccano sur le banc de test , pour voir s'il peut suivre, mais j'en doute : les aimants des moteurs à courant continu ont fait de tels progrès que ces moteurs surpassent les anciens dans un volume réduit . le verdict bientôt !
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Re: Mesure du couple moteur

Message par BB2906 »

Très intéressant, merci JP

Bernard
Mon site de construction simulateur de vol : https://tabar57.blog4ever.com/
 

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jpbou
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Re: Mesure du couple moteur

Message par jpbou »

Premiers essais avec le moteur 20V Meccano des années 1960 (mais qui fonctionne bien), alimenté par une alimentation réglable de ma conception, pouvant fournir 20 V sous 4 ampères , le tout assorti d'un ampèremètre digital ....
Comme le moteur n'a pas de réducteur, je l'ai équipé d'une vis sans vis et d'un pignon57 dents, pour obtenir une vitesse comparable (à mesurer demain) sur la sortie
- à vide, sous 20 V, consommation 1,5 ampères (ça commence mal)
- si je tente un freinage sérieux, le courant monte à plus de 3 ampères, et mon indicateur de couple s'arrête à la graduation 8 de mon mesureur (c'était 12 et plus avec le moteur Hachette) , soit au moins 60 W de consommation

Conclusions imparables :
- le moteur 20V Meccano consomme bien plus que le Chinois de Hachette .....du moins en courant continu
- il a un couple moteur qui est au mieux les 2/3 de celui de Hachette
- il fait beaucoup de bruit et vibre , est moins compact

c'est vrai qu'il est un peu ancien (mais pas au rebut ! )
 
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KTX-2010
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Re: Mesure du couple moteur

Message par KTX-2010 »

J'ai lu un peu tout cela. Intéressant et à approfondir.
Je suis très surpris par les intensités du moteur à 20V. J'en utilise un à 14V (mesurés) d'un transfo Fleischmann 14VA en CA (transfo de train électrique) faute de mieux.
Parle t'on du même moteur ?

DSC_0404.JPG

Données par Meccano : Puissance mécanique env 1/100e de ch soit en gros 7 watts de puissance mécanique. Vitesse 3500 ou 4000 tr/mn en charge normale (j'ai 2 valeurs). Le transfo recommandé par Meccano, un transfo de train est un 20 V AC de puissance 20 VA. Soit 1 A si l'on s'assoit sur déphasage.
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