Meccano Créations

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 :
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 :

J'ai monté le moteur Hachette sur cette maquette

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.


 

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) 

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 
Maintenant, je ne suis pas sûr que la corde supporte 20 kg par brin et que l'axe du treuil supporte les 160Kg
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 )

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 ?

 

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

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

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 !

Très intéressant, merci JP

Bernard

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 ! )
 

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 ?


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.

Ce moteur serait alors alimenté avec le transfo , en alternatif,  50 Hertz .
il semble que les deux moteurs ne sont pas identiques, l'autre moteur est alimenté avec
une alim réglable DC

Reno  


 

Pour info, c'est un moteur universel qui fonctionne également en continu. C'est un moteur de type série.

Il est tout a fait certain qu'en alternatif il consommera moins, mais je n'ai plus de transfo abaisseur pour l'alimenter en 20 Vac. Il faut que je fouille dans mes anciennes réalisations pour espérer trouver un transfo de ce type (j'hésite à investir dans un autotransfo !).
Mon moteur est bien un modèle Meccano 20V des années 60 ; à l'époque je l'alimentais avec le transfo de commande d'un train électrique Hornby O , mais c'était un transfo en 110V en entrée .

Le fait du transfo en 110 ou 220V ne change rien à l'affaire. Apparemment, on parle d'un même moteur.
J'ai fait un essai rapide de 15 mn cet après-midi toujours en 14 V AC (nominal). Le moteur monté sur la grue mais pas à vide, vu que moteur entraine pas mal de pignons. Pas le temps de démonter
Déjà surprise, je suis à quasi 1 A avec la pignonerie toujours en prise (pas plus de 2 paliers par tringle).
Moteur bloqué, c'est 1.65 A et  14.1 V
J'ai essayé de mesurer la résistance ohmique aux bornes d'alimentation, mais là déception, pas moyen d'avoir une valeur fixe. Entre 8 et 14 ohms.
Les inducteurs font 2 fois 3.65 ohms (moyenne).
Je ferai des essais en courant continu en 14 V, pignon moteur retiré.

Sujet intéressant !

 

C'est très proche de mes mesures ..... si je parlais de mon transfo de train (antique) en 110V, c'est que je n'avais plus de transfo réducteur 220/110 , et donc pas la possibilité d'essayer ce moteur en alternatif .  Avec les inducteurs en série, soit 7,3 ohms total, on arrive bien à mes presque 3 ampères, avec le moteur bloqué sous 20 V continu . Et sous 14V continu, ce moteur est poussif, malgré 2 ampères, s'il travaille ...

C'est le même moteur ! Ce moteur est effectivement poussif ! Je suis tout-à-fait d'accord, j'en suis un peu sur le cul. Je vais voir à l'usage.

Le sujet entre les moteurs d'anciennes et nouvelles génération est intéressant. On compare également deux technologies bien différentes de moteurs, l'un série, l'autre parallèle (même si l'inducteur est à aimant).