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MODULE DES SCIENCES APPLIQUÉES

CONCEPTION D’UN POIGNET MÉCANIQUE MOTORISÉ

PROJET DE FIN D’ÉTUDE EN INGÉNIERIE DANS LE CADRE DU PROGRAMME

DE BACCALAURÉAT EN GÉNIE ÉLÉCTROMÉCANIQUE

Présenté par : M. Réda NAOR

M. Issam HESSANI

Superviseurs : M. Mohamad, SAAD ing. Stag. , Ph.D. Professeur, UQAT

Représentant industriel : M. André-Hugues GINGRAS, ing. , Équipements CARDINAL,

Angliers

Avril 2008

PFE : Conception d’un poignet mécanique motorisé ii

Naor Réda

Hessani Issam Avril 2008

REMERCIEMENTS

Nous avons fait face, tout au long de ce projet, à plusieurs compromis. En effet, nous

avouons que certains de ces compromis n’auront pas été surmontés sans l’intervention de notre

superviseur M. Mohamad Saad que nous tenons à remercier pour son soutien et sa disponibilité.

Nous remercions également M. André-Hugues Gingras ing., représentant de « Équipement

Cardinal» pour nous avoir accordé sa confiance pour la réalisation de ce projet et pour son

professionnalisme.

Finalement, nous remercions toute personne qui a contribué de près ou de loin à l’aboutissement

de ce projet.

PFE : Conception d’un poignet mécanique motorisé iii

Naor Réda


RÉSUMÉ

Les broyeurs à minerai sont fréquemment sujets d’entretien vu leur degré de sollicitation.

Les coûts d’arrêt pour les entretenir sont élevés et constituent une vraie perte pour la compagnie

minière. Pour remédier à ce problème, il faut effectuer les travaux d’entretien dans les plus brefs

délais.

Dans le cadre de ce projet, on vise à développer un poignet mécanique qui servira comme

complément au bras mécanique de Cardinal en vu de concevoir un mécanisme de deuxième

génération. Le bras en question permettra de réaliser un gain de temps considérable tout en

préservant la santé et l’intégrité des travailleurs en milieu minier.

Pour aboutir à un résultat à la hauteur des attentes du client, nous devons analyser le contexte de

travail du bras mécanique, évaluer les risques et définir toute les contraintes relatives à la

conception avant de proposer les différentes solutions possibles.

Au niveau de la conception, on se concentrera sur l’étude de la structure vis-à-vis de la charge et

sur le dimensionnement des composantes actives du poignet.

PFE : Conception d’un poignet mécanique motorisé iv

Naor Réda


ABSTRACT

The crushers are frequently subject to maintenance given their degree of solicitation.

Their maintenance time results in a high cost and represents a real loss for the mining company.

To solve this problem, it is necessary to carry out the maintenance in the shortest possible time.

This project aims at developing a mechanical wrist that will serve as a complement to the

mechanical arm of Cardinal Equipment in order to design a mechanism of second generation.

The arm in question will save the company a considerable time while preserving the health and

integrity of workers in the mining sector.

To achieve a result at the expectations of the customer, we need to analyse the work environment

for the mechanical arm, evaluate the risks and identify any constraints on the design before

proposing alternatives.

From a design perspective, we will study the structure and focus on the design of active

components of the wrist.

PFE : Conception d’un poignet mécanique motorisé v

Naor Réda


TABLES DES MATIERES

LISTE DES FIGURES ................................................................................................................ viii

LISTE DES TABLEAUX............................................................................................................... x

LISTE DES ANNEXES ................................................................................................................ xi

LISTE DES SYMBOLES ET DES ABRÉVIATIONS ................................................................ xii

CHAPITRE 1. INTRODUCTION .................................................................................................. 1

1.1 L’entreprise ........................................................................................................................... 1

1.2 Description des produits ....................................................................................................... 2

1.3 Définition du projet ............................................................................................................... 3

1.4 Mandat .................................................................................................................................. 4

1.5 Planification du travail .......................................................................................................... 4

CHAPITRE 2. DÉFINITION DU PROBLÈME ............................................................................ 5

2.1 Traitement du minerai ........................................................................................................... 5

2.1.1 Introduction .................................................................................................................... 5

2.1.2 Broyage .......................................................................................................................... 6

2.1.3 Broyeur .......................................................................................................................... 6

2.2 Bras mécanique existant ....................................................................................................... 8

2.2.1 Description ..................................................................................................................... 8

2.2.2 Opération d’entretien ..................................................................................................... 9

2.2.3 Points à améliorer ........................................................................................................ 11

2.3 Situation désirée .................................................................................................................. 12

CHAPITRE 3. ÉLÉMENTS DE CONCEPTION ........................................................................ 14

3.1 Caractéristiques du poignet ................................................................................................. 14

3.2 Entrainement direct ou indirect ........................................................................................... 14

3.3 Le mouvement du poignet .................................................................................................. 15

3.4 Normes en vigueur .............................................................................................................. 17

3.5 Éléments de calculs ............................................................................................................. 19

PFE : Conception d’un poignet mécanique motorisé vi

Naor Réda


3.5.1 Résistance des matériaux ............................................................................................. 19

3.5.2 Concentrations de contraintes ...................................................................................... 19

3.5.3 Calcul du couple moteur .............................................................................................. 20

3.5.4 Calcul des boulons ....................................................................................................... 20

CHAPITRE 4. CONCEPTION PRÉLIMINAIRE ....................................................................... 22

4.1 Contraintes relatives au poignet .......................................................................................... 22

4.2 Outils de manutention ......................................................................................................... 23

4.2.1 Cycle de travail ............................................................................................................ 23

4.2.2 Pince hydraulique-pneumatique................................................................................... 25

4.2.3 Ventouse de manutention ............................................................................................. 26

4.2.4 Autres mécanismes ...................................................................................................... 27

4.2.5 Recommandation ......................................................................................................... 28

4.3 Conception de la structure du poignet ................................................................................ 29

4.3.1 Solution I ...................................................................................................................... 29

4.3.2 Solution II .................................................................................................................... 30

4.3.3 Solution III ................................................................................................................... 30

4.3.4 Matrice de décision ...................................................................................................... 31

4.4 Conclusion et recommandation........................................................................................... 32

CHAPITRE 5. CONCEPTION DÉTAILLÉE .............................................................................. 33

5.1 Description de la solution ................................................................................................... 33

5.2 Choix des composantes ....................................................................................................... 34

5.2.1 Treuil ............................................................................................................................ 34

5.2.2 Vérin hydraulique ........................................................................................................ 35

5.2.3 Moteurs rotatifs ............................................................................................................ 36

5.3 Étude de la structure............................................................................................................ 37

5.3.1 Introduction .................................................................................................................. 37

5.3.2 Structure de l’effecteur final ........................................................................................ 38

5.3.3 Étude de la structure du poignet ................................................................................... 38

i. Introduction ........................................................................................................................ 38

ii. Joint rotatif 1 ..................................................................................................................... 39

iii. Pièce de liaison 1 ............................................................................................................. 40

PFE : Conception d’un poignet mécanique motorisé vii

Naor Réda


iv. Pièce de liaison 2 ............................................................................................................. 41

v. Joint rotatif 2 ..................................................................................................................... 42

vi. Conclusion ....................................................................................................................... 43

5.4 Dimensionnements des moteurs ......................................................................................... 44

5.4.1 Introduction .................................................................................................................. 44

5.4.2 Moteur rotatif 1 ............................................................................................................ 44

5.4.3 Vérin hydraulique ........................................................................................................ 46

5.4.4 Moteur rotatif 2 ............................................................................................................ 50

5.5 Calcul des boulons .............................................................................................................. 52

5.6 Finalisation et description de la solution améliorée ............................................................ 54

5.7 Cinématique direct du poignet ............................................................................................ 55

5.7.1 Systèmes d’axes ........................................................................................................... 55

5.7.2 Tableau des paramètres ................................................................................................ 55

5.7.3 Matrices de transformation .......................................................................................... 56

5.8 Conclusion .......................................................................................................................... 58

CHAPITRE 6. ÉTUDE ÉCONOMIQUE ..................................................................................... 59

6.1 Prix de la solution finale ..................................................................................................... 59

6.2 Profitabilité du projet .......................................................................................................... 60

CHAPITRE 7. CONCLUSION ET RECOMMANDATION ...................................................... 61

BIBLIOGRAPHIE ........................................................................................................................ 62

ANNEXES .................................................................................................................................... 63

Annexe 1.1 : Cadre logique ........................................................................................................ 2

Annexe 1.2 : Diagramme de Gant............................................................................................... 4

Annexe 2.1 : Bras mécaniques conçu par RME ......................................................................... 5

Annexe 2.2 : Bras mécaniques conçu par MC LELLAN ........................................................... 6

Annexe 3 : Comparaison des résultats de simulation de contraintes .......................................... 8

Annexe 4 : Caractéristiques techniques des moteurs et du treuil .............................................. 12

Annexe 5 : Dimensionnement du poignet ................................................................................. 13

Annexe 6 : Détail de facturation ............................................................................................... 14

PFE : Conception d’un poignet mécanique motorisé viii

Naor Réda


LISTE DES FIGURES

Figure 1.1 : Logo de l’entreprise Cardinal. ..................................................................................... 2

Figure 1.2 : Refendeuse figurant parmi les produits offerts par Cardinal. ..................................... 3

Figure 2.1 : Schéma du principe d’un circuit de traitement de minerai par flottation. ................... 6

Figure 2.2 : Identification des composantes du broyeur à boulets. ................................................. 7

Figure 2.3 : Bras mécanique conçue par Cardinal. ......................................................................... 9

Figure 2.4 : Bras mécanique durant l’opération d’entretien. ........................................................ 10

Figure 2.5 : Bras mécanique (8 ddl) conçu par RME en opération. ............................................. 11

Figure 4.1 : Convoyeur installé sur le bras mécanique conçu par RME....................................... 24

Figure 4.2 : Pince de préhension pneumatique. ............................................................................ 25

Figure 4.3 : Ventouse de manutention manipulant une charge de 3000 kg (6614 lb). ................. 26

Figure 4.4 : Mécanisme de manutention utilisé par RME pour son bras mécanique à 8 d.d.l.. ... 27

Figure 4.5 : Croquis de la solution intermédiaire I. (Réalisé sur SolidWorks). ............................ 29

Figure 4.6 : Vue de la solution intermédiaire II (Réalisée sur Inventor). ..................................... 30

Figure 4.7 : Vue de la solution intermédiaire III (Réalisée sur Inventor). .................................... 31

Figure 5.1 : Vue 3D du concept final du bras mécanique. ............................................................ 34

Figure 5.2 : Treuil électrique de la compagnie SuperWinch. ....................................................... 35

Figure 5.3 : Structure de l’effecteur final (Réalisée sur Inventor). ............................................... 38

Figure 5.4 : Résultats du maillage sur Algor................................................................................. 39

Figure 5.5 : Résultats de la simulation sur Algor. ......................................................................... 40





Figure 5.10 : Résultats du maillage sur Algor............................................................................... 42

Figure 5.11 : Résultats de la simulation sur Algor. ....................................................................... 42

Figure 5.12 : Résultats de la simulation sur Algor. ....................................................................... 43

Figure 5.13 : Pièces en rotation autour de l’axe du moteur (Axe Z). ........................................... 44

PFE : Conception d’un poignet mécanique motorisé ix

Naor Réda


Figure 5.14 : Résultats des propriétés physiques de l’assemblage de la figure 5.13. ................... 45


Figure 5. 16 : Résultats des propriétés physiques de l’assemblage de la figure 5.15. .................. 47

Figure 5.17 : Diagramme des corps libres du bloc en rotation. .................................................... 48


Figure 5.19 : Résultats des propriétés physiques de l’assemblage de la figure 5.18. ................... 50

Figure 5. 20 : Configuration des boulons pour la liaison du poignet avec le bras mécanique. .... 52

Figure 5.21 : Dimensions du poignet réalisées sur Inventor (Dimensions en mm). ..................... 54

Figure 5.22 : Systèmes d’axes de la solution finale. ..................................................................... 55

PFE : Conception d’un poignet mécanique motorisé x

Naor Réda


LISTE DES TABLEAUX

Tableau 2.1 : Comparaison des différents bras mécanique existants sur le marché. .................... 12

Tableau 4.1 : Comparaison des différents outils de manutention. ................................................ 28

Tableau 4.2 : Comparaison de différentes solutions relatives à la structure du poignet. .............. 31

Tableau 5.1 : Comparaison des différents moteurs hydrauliques rotatifs. .................................... 36

Tableau 5.2 : Propriétés physiques du matériau utilisé pour l’étude de la structure. ................... 39

Tableau 5.3 : Tableau des paramètres de D-H. ............................................................................. 55

Tableau 6.1 : Détails de facturation concernant le prix total de la solution finale. ...................... 59

PFE : Conception d’un poignet mécanique motorisé xi

Naor Réda


LISTE DES ANNEXES

Annexe 1.1 : CADRE LOGIQUE.

Annexe 1.2 : DIAGRAMME DE GANT.

Annexe 2.1 : BRAS MÉCANIQUE CONÇU PAR RME.

Annexe 2.2 : BRAS MÉCANIQUE CONÇU PAR MC LELLAN.

Annexe 3 : COMPARAISON DES RÉSULTATS DE SIMULATION DE CONTRAINTES.

Annexe 4 : CARACTÉRISTIQUES TECHNIQUES DES MOTEURS ET DU TREUIL.

Annexe 5 : DIMENSIONNEMENT DU POIGNET.

Annexe 6 : DÉTAIL DE FACTURATION.

PFE : Conception d’un poignet mécanique motorisé xii

Naor Réda


LISTE DES SYMBOLES ET DES ABRÉVIATIONS

[N] : Fait référence à l’ouvrage de numéro N figurant dans la liste des références

bibliographiques.

d.d.l.: Degrés de liberté.

FS : Facteur de sécurité.

Réf. : Référence.

Fig. : Figure

Tab. : Tableau.

VM : Von Mises.

Tr : Tresca.

D-H : Denavit-Hartenberg

cm: Centimètre.

po: Pouces.

lb: Livres.

kg: Kilogrammes.

PFE : Conception d’un poignet mécanique motorisé 1

Naor Réda


CHAPITRE 1. INTRODUCTION

Dans le domaine de la minéralurgie, plusieurs outils et méthodes ont été développés afin

d’améliorer l’entretien des équipements en vu de réduire le cycle de traitement des minerais et

afin de générer davantage de profits. Dans ce contexte, on trouve sur le marché une panoplie

d’équipements compacts et performants entraînées par différents types de moteurs selon les

besoins de chaque compagnie. Ces équipements offrent un guidage facile ainsi qu’une bonne

précision tout en préservant la santé et l’intégrité physique des opérateurs.

Dans le présent rapport, on propose une démarche rationnelle basée sur une bonne étude de la

problématique pour nous permettre de faire les bons choix lors de la conception du poignet

mécanique. Par la suite, on exposera les solutions jugées convenables, accompagnées d’une

plage de prix afin de mieux servir l’intérêt du client.

Finalement, on traitera avec le souci du détail tous les aspects ayant trait à la conception du

poignet mécanique.

1.1 L’entreprise

Cardinal est une entreprise placée à Angliers qui existe depuis plus de 20 ans1. Elle se spécialise

dans la conception et la fabrication d'équipements destinés aux usines de sciage et offre de

l’équipement de haut rendement. L’équipement conçu par l’entreprise est fait sur mesure selon

les demandes des clients. Cardinal agit comme compagnie responsable et soucieuse de

l'environnement. Donc, tout est pensé pour réduire les rejets et les pertes. Par ailleurs,

l’entreprise est un distributeur de MORBAK, un leader mondial dans la fabrication

d'équipements forestiers et de recyclage. Elle distribue aussi des pièces de rechange pour des

équipements très spécialisés. Dans le même ordre d’idées, Cardinal offre un service d’assistance.

En effet, des techniciens sont disponibles 24 heures sur 24, 7 jours sur 7 pour aider les clients.

1 Réf. : http://www.cardinalsaw.com/fr/index.html

http://www.cardinalsaw.com/fr/index.html


Naor Réda


Enfin, l’entreprise dessert les territoires du Québec, de l'Ontario et des Maritimes. Les autres

provinces canadiennes sont desservies selon les besoins. Les États-Unis sont aussi couverts par

un réseau de distributeurs et de représentants.

Figure 1.1 : Logo de l’entreprise Cardinal2.

1.2 Description des produits

Comme nous avions eu l’occasion de l’expliquer ci-haut, Cardinal offre une gamme de produits

impressionnante notamment pour le sciage, le débitage, le délignage, le refendage (Fig. 1.2),

l'éboutage, l'écorçage ainsi que des équipements de manutention. L’entreprise conçoit ces

produits afin de transformer la matière première de la façon la plus rentable possible. Elle offre

aussi des positionneurs et scanners, des affûteuses Berotech et des équipements usagés. Cardinal

est une entreprise manufacturière d'équipements destinés principalement aux scieries, mais elle

offre aussi des produits liés à l'exploitation minière. Il faut également spécifier que dans le cadre

d’une nouvelle diversification de ses produits, la compagnie offre d’autres équipements dont le

bras manipulateur qui fera l’objet de notre étude dans les paragraphes qui suivent.

2 Réf.: http://www.cardinalsaw.com/fr/images/entete_oiseau.jpg

prod_autre_2.html

prod_autre_3.html

produits_usages.asp

http://www.cardinalsaw.com/fr/images/entete_oiseau.jpg


Naor Réda


Figure 1.2 : Refendeuse figurant parmi les produits offerts par Cardinal3.

1.3 Définition du projet

Dans l’industrie minière, le recours à des broyeurs est journalier dans le cadre du cycle de

traitement de minerais afin de maintenir la productivité. Souvent, ces broyeurs ont besoin d’être

entretenus et les conséquences d’arrêts peuvent avoir des retombées économiques néfastes pour

la compagnie minière.

D’autre part, l’entretien des broyeurs à minerai est une tache très pénible dans l’absence de

machinerie et les ouvriers sont sujets à de graves blessures.

Le projet proposé par Cardinal consiste à développer un poignet motorisé pour entretenir le

revêtement interne des parois du broyeur. Ce poignet permettra un déplacement dans toutes les

directions et sera contrôlé par un opérateur. Le projet ira selon l’avancement jusqu'à la

conception du poignet par Cardinal.

Le poignet sera monté sur un bras mécanique déjà opérationnel. Il devra facilement pénétrer dans

des broyeurs dont le diamètre d’entrée est d’environ 152 cm (60 po) et devra également

manipuler des charges pesant jusqu'à 365 kg (800 lb).

Le projet peut éventuellement se décomposer en deux étapes différentes :

3 Réf : http://www.cardinalsaw.com/fr/prod_refendage_1.html

http://www.cardinalsaw.com/fr/prod_refendage_1.html


Naor Réda


Développement d’un poignet motorisé permettant une flexibilité accrue.

Adaptation du poignet au bras mécanique existant.

1.4 Mandat

Afin de mieux servir l’intérêt du client et remplir à bien nos objectifs à l’égard du projet, nous

devons répartir correctement le travail afin d’étudier tous les aspects importants qui s’y rattache.

Dans ce contexte, nous sommes amenées à :

Faire l’étude de la documentation disponible,

Analyser la structure vis-à-vis de la charge,

Faire l’étude des différentes solutions à deux ou trois degrés de liberté,

Faire un choix judicieux des composantes qui serviront lors de la conception du poignet.

Faire les calculs nécessaires,

Modéliser le poignet,

Conclure et faire des recommandations.

1.5 Planification du travail

Une planification détaillée du mandat du projet a été réalisé lors de l’atelier : Gestion et

planification des projets II. En effet, chacune des tâches à réaliser et le temps qui lui est allouée

fait l’objet d’un cadre logique et d’un diagramme de Gant présentés à l’Annexe 1.


Naor Réda


CHAPITRE 2. DÉFINITION DU PROBLÈME

Lors de ce second chapitre, on va introduire le cycle de traitement du minerai pour permettre au

lecteur d’avoir une idée sur l’environnement de travail du bras mécanique. On parlera également

du bras mécanique en question et plus précisément du déroulement de l’opération d’entretien des

broyeurs. Finalement on va exposer la situation désirée avant d’introduire le prochain chapitre.

2.1 Traitement du minerai

2.1.1 Introduction

Le traitement du minerai, défini par une encyclopédie public [1], permet d'en extraire, dans des

conditions économiques données et dans un site où il conviendra de respecter l’environnement,

des produits de conservation utile dont il faudra tirer des bénéfices.

Le procédé de traitement de minerai peut être sous formes de techniques thermiques, physiques,

chimiques ou autres. Pour nous simplifier la tâche, on peut résumer ce procédé en deux grandes

étapes :

1. La fragmentation : Lors de cette étape on fait subir à la roche un concassage suivi d'un

broyage sur plusieurs étapes dépendamment des besoins.

2. La séparation : Elle permet d’isoler chacun des métaux présents dans le minerai.

Lors de cette étape, on utilise des méthodes physiques telles magnétiques ou électrostatiques,

physico-chimiques telles flottation (Fig. 2.1) ou lixiviation, biochimiques (action de bactéries) ou

chimique (grillage, solubilité).

Finalement, le concentré obtenu fait l'objet d'un conditionnement pour des fins de séchage,

calcination, bouletage, mélange ou autres avant de compléter l’opération du traitement.

http://fr.wikipedia.org/wiki/Fragmentation

http://fr.wikipedia.org/wiki/Concassage

http://fr.wikipedia.org/wiki/Broyage

http://fr.wikipedia.org/wiki/Flottation

http://fr.wikipedia.org/wiki/Lixiviation

http://fr.wikipedia.org/wiki/Bact%C3%A9rie


Naor Réda


Figure 2.1 : Schéma du principe d’un circuit de traitement de minerai par flottation4.

2.1.2 Broyage

Le broyage (zone encerclée sur la figure 2.1) est une opération consistant à diviser un solide,

pour augmenter sa surface spécifique (surface développée de la poudre par unité de masse) et

donc sa réactivité [1]. En minéralurgie, le broyage se fait jusqu'à la maille de libération. La

maille de libération d'un minéral est la taille au dessous de laquelle une particule de minerai est

parfaitement libérée, c'est à dire constituée uniquement de l'espèce minérale à valoriser.

2.1.3 Broyeur

Dans la première catégorie, on retrouve des appareils tels que les broyeurs à barres, utilisés pour

le broyage primaire, les broyeurs à boulets (Fig. 2.2) utilisés pour le broyage secondaire. Ces

4 Réf.: http://www.sfc.fr/Donnees/metaux/zn/Image1.gif

http://fr.wikipedia.org/wiki/Solide

http://www.sfc.fr/Donnees/metaux/zn/Image1.gif


Naor Réda


appareils contiennent une charge brovante (barres ou boulets d’acier) d’environ 40-50 % du

volume intérieur du broyeur, valeur qui permet de maximiser la puissance consommée par

rapport à la puissance disponible pour la vitesse de rotation usuelle de ces broyeurs (60 à 80 %

de la vitesse critique) [2]. Du point de vue de la conduite de l’unité, cette quantité de charge

brovante doit être maintenue constante en cours de broyage par ajout de barres ou de boulets afin

de garantir une qualité de broyage constante. Ces deux types de broyeurs fonctionnent

normalement en voie humide, avec une pulpe contenant entre 65% et 85% en masse de solides,

valeur qu’il faut réguler en cours d’opération. Très souvent, on utilise un broyeur à barres suivi

d’un broyeur à boulets, bien qu’une libération convenable puisse être obtenue en une seule étape

de broyage à boulets, dans certains cas.

Figure 2.2 : Identification des composantes du broyeur à boulets5.

Les broyeurs autogènes utilisent les gros morceaux du minerai lui-même comme corps broyant

[3]. Ils offrent l’avantage d’une réduction substantielle des coûts opératoires en supprimant la

consommation d’acier par usure des barres ou des boulets. Le broyage autogène n’est cependant

possible que si le minerai présente certaines caractéristiques : un niveau acceptable de

compétence et une granulométrie adéquate (20 à 25 % de particules de 150 à 200 mm). Quand la

compétence du minerai est très variable, le broyage autogène peut être assisté par l’ajout d’une

charge réduite de boulets de grande dimension (2 à 10 % du volume des corps brovants), on parle

5 Réf.: http://www.mcq.org/roc/img_rm/exploit/bw_broyeur_boulet.jpg

http://www.mcq.org/roc/img_rm/exploit/bw_broyeur_boulet.jpg


Naor Réda


alors de broyage semi-autogène. Si le minerai est assez dur et compétent, il est alors possible de

préparer des galets de minerai de bonne qualité, pour leur utilisation dans une deuxième étape de

broyage fin. Dans le cas contraire, il faut prévoir une étape secondaire de broyage classique à

boulets. Le broyage autogène peut se faire à sec ou en milieu humide (60 à 70 % en masse de

particules solides). Du point de vue de la conduite de l’unité, les broyeurs autogènes, à galets ou

semi-autogènes présentent une plus grande sensibilité du contenu du broyeur aux conditions

opératoires que les broyeurs classiques à barres et à boulets, et nécessitent donc des techniques

de commande plus élaborées.

À présent qu’on a décrit l’opération de traitement du minerai dans son ensemble et après

exposition du milieu de travail du bras mécanique à savoir le broyeur, nous enchainons avec une

description du bras pour souligner ses forces et ses faiblesses.

2.2 Bras mécanique existant

2.2.1 Description

Le bras mécanique offert actuellement par Cardinal (Fig. 2.3) répond à un haut standard de

qualité et de performance. En effet, pour un prix modique, comparativement à ses compétiteurs6

sur le marché local et international, on peut avoir droit à un produit des plus intéressants.

Le bras en question est conçu pour manipuler des poids de 228 kg (500 lbs) sans la moindre

difficulté. Pour effectuer à bien son travail, il mobilise quatre degrés de liberté dont trois

prismatiques et un rotatif. Les joints prismatiques sont déployés grâce à l’utilisation de vérins

hydrauliques tandis que le joint rotatif est déployé grâce à l’utilisation d’un actuateur

hydraulique à pignon et crémaillère. Par ailleurs, les dimensions du bras mécanique sont

optimisées afin qu’il puisse accéder dans des broyeurs dont le diamètre d’entrée ne dépasse pas

les 84 cm (33 po) (Modèle de la figure 2.3). Ce qui est généralement très petit comparativement

aux standards des compagnies minières.

6 Compétiteurs : En référence à Russell Mineral Equipment et Mc Lellan Industries inc.


Naor Réda


Figure 2.3 : Bras mécanique conçue par Cardinal7.

2.2.2 Opération d’entretien

Le blindage du broyeur (Fig. 2.2) est composé de barres de relevage vissées à partir de

l’extérieur. Entre ces barres, on retrouve des plaques d’acier additionnelles pour protéger

davantage les parois interne du broyeur. À cause de la forte utilisation du broyeur en milieu

minier, une opération d’entretien est nécessaire au bout d’un intervalle de deux à trois mois8

dépendamment du degré de sollicitation afin de changer le blindage.

L’opération d’entretien dure de 12 à 24 heures avec l’utilisation d’un équipement standard, ce

qui peut coûter assez cher aux compagnies minières. En effet, les temps d’arrêt pour l’entretien

des broyeurs coûtent9 de 15000$ à 25000$ par heure, dépendamment des mines.

Lors de l’opération d’entretien, le bras mécanique est positionné à l’extérieur du broyeur qui est

d’ailleurs son seul point d’appui (Fig. 2.4). L’opérateur, placé à l’intérieur pour superviser de

7 Réf.: Documents fournis par Cardinal.

8 Période définie selon la collecte d’information faite dans la région de l’Abitibi-Témiscamingue.

9 Réf. : Mines Golden Eagles et commentaires du représentant de Cardinal.


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près les déplacements du bras, peut faire accéder la charge (barre de relevage) au broyeur en

mobilisant son premier joint prismatique.

Figure 2.4 : Bras mécanique durant l’opération d’entretien.

Généralement, l’opération d’entretien nécessite la présence de plus d’un ouvrier pour manipuler

les charges soulevées par le bras mécanique. En effet, vu que ce dernier ne dispose pas d’un

poignet de positionnement, les ouvriers doivent intervenir au début du processus de soulèvement

afin de bien attacher la charge à l’extrémité du câble, à la fin du processus pour changer les

anciennes plaques par des nouvelles et finalement pour positionner et fixer la charge aux parois

interne du broyeur. Néanmoins, leur travail est moins pénible vu que le poids de la charge est

supporté par le bras.

Grâce au bras mécanique conçu par Cardinal, les compagnies minières réduiront le temps que

dure l’opération d’entretien et pourront ainsi sauver les coûts engendrés par l’arrêt de la

production. Pour être plus précis, le coût du bras peut être amorti lors de deux voire une seule

opération d’entretien.

Intérieur du

broyeur Extérieur du

broyeur

Bras mécanique


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2.2.3 Points à améliorer

Pour des raisons de sécurité et dans les endroits où les contraintes sont les plus significatives, le

concepteur du bras mécanique (Cardinal) a dû utiliser plus d’acier pour davantage de garantie.

L’étude de ce point fait l’objet d’un autre projet en cours et on n’en discutera pas dans le présent

rapport. Par ailleurs, il ne faut pas oublier que ce bras mécanique a été créé pour préserver la

santé et la sécurité des ouvriers vu que la manipulation de charges extrêmement lourdes peut

provoquer de graves blessures. Dans cette optique, l’intervention du facteur humain devra se

réduire à la manipulation du bras et à la supervision des travaux ce qui n’est pas du tout le cas

dans le contexte actuel comme on l’a vu dans le paragraphe précédent. Aussi, plusieurs

compagnies concurrentes offrent sur le marché des produits entièrement autonomes qui ont juste

besoin d’être opérer pour effectuer l’opération d’entretien (Fig. 2.5).

.

Figure 2.5 : Bras mécanique (8 d.d.l.) conçu par RME en opération10

.

Afin de comparer le produit de Cardinal avec celui de ses concurrents et pour justifier l’utilité de

notre projet, on dresse le tableau 2.1.

10

Réf.: http://www.rmeaus.com/MRM/

http://www.rmeaus.com/MRM/


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Tableau 2.1 : Comparaison des différents bras mécanique existants sur le marché.

Compagnie Degrés de

liberté Charge maximale Prix

RME 6 1000 kg (2200 lb) Élevé

MC LELLAN 11

5 1000 kg (2200 lb) Concurrentiel

CARDINAL 4 228 kg (500 lb) Concurrentiel

Note : Plus de détails concernant les bras mécanique concurrent sont inclus à l’annexe 2.

Les compagnies concurrentes à Cardinal offrent des produits pour soulever des charges excédent

1000 kg. Ceci joue en faveur de Cardinal dans le sens où elle offre des produits pour soulever

des charges moins lourdes à l’abri de la concurrence tout en rivalisant ses concurrents dans des

gammes de masse plus élevée. Cependant, les paramètres cités dans les paragraphes précédents

poussent Cardinal à trouver une solution pour améliorer son produit et maintenir sa présence et

sa compétitivité sur le marché. Ceci fera l’objet de notre étude dans les prochains paragraphes.

2.3 Situation désirée

Dans le but de suivre la concurrence, le besoin de concevoir un bras mécanique de deuxième

génération se manifeste et le produit doit voir le jour.

L’objectif majeur de la création de ce bras étant la mobilisation de plus de degrés de liberté tout

en préservant davantage la santé et la sécurité des travailleurs.

Dans la région de l’Abitibi-Témiscamingue, une enquête12

faite auprès des opérateurs miniers13

de bras mécaniques sans poignet stipule que dans tous les cas rencontrés, ces opérateurs estiment

que leur travaille serait plus facile et plus pratique avec l’ajout d’un système de positionnement à

l’extrémité du bras pour plus de mobilité de la charge.

11

Mc Lellan Industries inc. http://www.mclellanindustries.com/mine_equip.html

12

Enquête réalisée par nous même à savoir Réda Naor et Issam Hessani 13

Opérateurs miniers : En référence aux opérateurs des mines Golden Eagles et Normétal.

http://www.mclellanindustries.com/mine_equip.html


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Étant donné ces circonstances, nos efforts doivent se concentrer, au moment actuel, sur la

conception d’un poignet permettant la mobilisation de deux voire trois degrés de liberté

supplémentaires. Éventuellement, ce poignet devra avoir les capacités statiques et dynamiques

pour supporter et manipuler des charges relativement lourdes sans danger pour les opérateurs.

Il devra aussi respecter toutes les normes en vigueur sur les appareils de levage en milieu minier

et finalement être compatible avec le bras mécanique qui existe déjà.

Le représentant de Cardinal, à savoir M. André-Hugues, veut un produit à la fois simple de

conception, opérationnel et à faible coût.

Nous aborderons au cours du prochain chapitre, les différents éléments de conception de base

auxquels nous devons prêter attention avant d’aborder la conception du poignet.


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CHAPITRE 3. ÉLÉMENTS DE CONCEPTION

Lors du présent chapitre, on abordera les éléments de base ayant trait à la conception du poignet.

Nous étudierons également les normes relatives au fonctionnement d’un appareil de levage en

milieu minier. Finalement, on exposera les éléments de calculs qui nous serviront dans le

chapitre quatre pour la conception détaillée de notre solution retenue.

3.1 Caractéristiques du poignet

D’un point de vue cinématique, il est préférable que les trois axes de rotation du poignet se

croisent en un point [4]. Aussi, il est préférable que les moteurs ne soient pas positionnés sur le

poignet mais agissent plutôt via des liens mécaniques de manière à concentrer le poids près de

l’axe central du poignet pour réduire son inertie.

Les caractéristiques d’un poignet idéal sont les suivantes :

Trois degrés de liberté,

Posséder un centre de poignet,

Grand espace de travail,

Moteur agissant à distance,

Compact, léger et rigide,

Coût de fabrication faible,

Robuste.

3.2 Entrainement direct ou indirect


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Les articulations d’un bras manipulateur peuvent être mises en mouvement par liaison directe ou

indirecte avec le moteur qui leur est attaché. Dans le premier cas, l’axe de l’articulation est aussi

celui du moteur tandis que dans le second cas, on utilise une transmission.

Le mode direct est certainement plus précis que le mode indirect, puisqu’on évite les jeux et les

hystérésis que présentent la plupart du temps les transmissions [5]. La fiabilité est meilleure,

puisqu’on a moins de pièces mécaniques dans la chaine cinématique du robot. L’ennui est que

les moteurs montés sur les axes constituent une tare non négligeable pour le robot, et chargent

considérablement les articulations du bâti. Les trois moteurs du poignet chargent celui du coude,

ces quatre moteurs charges eux-mêmes l’épaule etc. En conséquence, la charge utile que l’on

peut manipuler à bout de bras reste relativement réduite, ce qui conduit à l’utilisation plus

généralisée de robots à entrainement indirect.

3.3 Le mouvement du poignet

La plupart des poignets possèdent trois degrés de liberté. On rencontre des modèles qui se

contentent de deux axes comme le cas de robots de soudure à l’arc du fait de la symétrie que

présente généralement l’électrode de soudure. La conception d’un poignet doit lui assurer la plus

grande légèreté possible. On lui permet aussi de manipuler des charges utiles d’autant plus

importantes qu’il sera lui-même léger. Le moment d’inertie résultant du poignet sera lui aussi

réduit. Le rejet, sur le bâti des moteurs d’entraînement du poignet, permet d’obtenir ce résultat.

La transmission s’effectue alors par chaîne ou par pantographe.

Le poignet du robot dépend bien sûr de la tâche qu’il aura à accomplir. Un poignet destiné à faire

de la peinture ou de la soudure sera très différent d’un poignet de manutention. De nombreux

processus industriels doivent être effectués en environnement restreint (soudure sur caisse

d’automobile) et sous des orientations très diverses. Ces processus exigent de la part du robot des

qualités de mobilité et d’agilité. Cela suppose donc un poignet léger, de petites dimensions, sans

aspérités fonctionnelles qui l’empêcheraient, par exemple, de pénétrer facilement à travers des

ouvertures de dimensions réduites.

Les outillages terminaux peuvent être classés en deux catégories : les pinces proprement dites,

communément utilisées pour la manutention ou l’assemblage, et les outils spécialisés en vue


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d’un processus particulier (torche ou électrode de soudure, pistolet à peinture, mèches et fraises

pour l’usinage de pièces mécaniques).

La plupart des pinces effectuent leur préhension au moyen de vérins pneumatiques. Lorsqu’il

s’agit de manipuler du verre ou des pièces planes qui présentent un bon état de surface,

l’utilisation de ventouses commandées par dépression est particulièrement judicieuse. On fait

plus rarement appel aux dispositifs de préhension électromagnétiques, car ils ont la fâcheuse

tendance d’attirer beaucoup d’autres choses que ce qu’ils doivent manipuler.

Une pince donnée peut, la plupart du temps, manipuler une famille de pièces, avec un jeu de

doigts interchangeables. Pour obtenir une bonne reproductibilité de fonctionnement, il faut

concevoir avec soin le manipulateur et le munir d’adaptations très robustes aux différents doigts

utilisés. Le montage du manipulateur sur le poignet du robot joue lui aussi un rôle dans la

répétabilité de ce dernier; c’est la raison pour laquelle le poignet est souvent équipé d’une plaque

d’adaptation très rigide sur laquelle viennent se montrer les divers manipulateurs utilisés par le

robot.

La répétabilité de la préhension dépend aussi du contact entre la pince et la pièce qu’elle

manipule [4]. Le coefficient de frottement au niveau de ce contact ainsi que la force de serrage

doivent être relativement importants afin d’éviter tout glissement intempestif. La forme de la

pince est généralement adaptée à celle de l’objet qu’elle doit manipuler; les mors par exemple

seront profilés en V ouvert pour manipuler des objets cylindriques.

Une bonne préhension des doigts de la pince conduit à l’utilisation de matériaux souples et

compliants au contact; on rencontre souvent le polyuréthane adhérisé sur l’acier sous forme de

plots de contact. Le polyuréthane peut être monté en forme ou usiné. Il résiste à des milliers de

contacts sous pression. Il est doté d’un coefficient de friction important et n’est pas agressif vis-

à-vis des objets manipulés [4].

Ces objets doivent être coopérants dans l’opération de préhension. Leurs surfaces de contact

doivent être non fonctionnelles, c’est-à-dire tolérer sans inconvénient les quelques rayures ou

marques inévitablement laissées par la pince du robot. Elles doivent être approximativement

parallèles dans le cas d’une pince à deux doigts. Il faut aussi noter que la pince, quelle que soit sa

position, doit accepter une ouverture supérieure aux dimensions de la pièce manipulée [4].


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3.4 Normes en vigueur

Bien qu’il soit difficile de trouver des normes régissant le fonctionnement du bras mécanique

conçu par Cardinal étant donné qu’on ne peut le considérer ni comme robot, ni comme appareil

de levage standard, on présente un aperçu des différentes sections de normes ([6]-[7]-[8]-

[9]) jugées pertinentes.

- Les dispositifs concernant la sécurité des appareils de levage comprennent toutes les

installations garantissant la sécurité des personnes, telles par exemples :

Les protections contre la chute ou le renversement de l’appareil;

Les freins arrêtant la descente et le déplacement des charges;

Les limiteurs de levage (haut et bas);

Les limiteurs de course de giration de l’appareil ou du chariot;

Les limiteurs de vitesse de déplacement des charges;

Les commandes type homme mort 14

;

Les dispositifs automatiques contrôlant la zone d’action d’appareils de levage pouvant

interférer;

Les dispositifs d’arrêt d’urgence;

Les systèmes d’avertissement et de signalisation;

Les moyens de communication entre pontiers sur un même lieu de travail;

Les anémomètres;

Les dispositifs anti collision.

- Tout appareil de levage doit être équipé de dispositifs d’arrêt d’urgence facilement repérables et

accessibles, placés en des endroits judicieusement choisis et permettant de l’arrêter

instantanément en cas d’urgence. Ceci peut se faire, par exemple, par la mise en action d’une

commande STOP arrêtant le mouvement dangereux.

14

Commande type homme mort : Commande qui éteint l’appareil de levage à la moindre défaillance de l’opérateur

en relâchant la poignée de commande.


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- Les dispositifs de mise en marche et d’arrêt (tels qu’interrupteurs, leviers, boutons-poussoirs,

commandes au pied ou au genou) doivent être conçus, construits et installés de sorte :

Qu’ils puissent être commandés facilement et en toute sécurité;

Que l’appareil ne puisse être mis en marche involontairement;

Que tout mouvement de l’appareil s’arrête dès que le pontier n’est plus à lui même

capable d’effectuer les commandes (commandes types homme mort).

- Des mesures appropriées sont à prendre pour que les appareils de levage ne puissent être mis ou

remis en marche intempestive.

- Tout appareil de levage ayant une capacité de levage égale ou supérieure à 1000kg doit être

équipé d’un dispositif évitant la surcharge de l’appareil.

- L’interruption ou le rétablissement imprévu de l’énergie d’entrainement de l’appareil ne doit

pas créer de situation dangereuse.

- Les accessoires de levage tels que par exemple les câbles, élingues métalliques ou synthétiques,

les chaînes de manutention et les dispositifs similaires pour l’amarrage, le soulèvement et le

transport de charges, doivent être en bonne qualité ainsi que prévus et adaptés pour les charges à

manipuler.

- Les appareils de levage doivent être conçus et construits afin de supporter sans déformation

permanente, ni défectuosité manifeste, les surcharges dues aux épreuves statiques et dynamiques.

- Les valeurs de surcharge à appliquer sont les suivantes :

Appareil mû par la force humaine : coefficient de surcharge en épreuve statique : 1,5 ;

Autres appareils : coefficient de surcharge en épreuve statique : 1,25 ;

Coefficient d’épreuve dynamique : 1,1 max.


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3.5 Éléments de calculs

3.5.1 Résistance des matériaux

Le contenu de ce paragraphe parvient, en majorité, de la référence [10].

Contraintes induites en traction :

(3.1)

Contraintes induites en flexion :

(3.2)

Contraintes induites en torsion :

(3.3)

Où :

σ : Contrainte induite

P : Force exercée.

A : Aire de la section où agit la force.

M : Moment de flexion.

c : Distance pour atteindre l’axe neutre.

I,J : Moment d’inertie dépendamment de la configuration.

T : Moment de torsion.

3.5.2 Concentrations de contraintes

Les formules cités ci-dessus sont valides dans le cas où les pièces ne représentent pas de

changement brusque au niveau des sections ce qui n’est pas le cas des pièces en pratique [11].

Ceci rend la distribution des contraintes non linéaire et nous amène à étudier les concentrations

de contraintes.

Lors de l’étude des concentrations de contraintes, on procède généralement par deux étapes à

savoir la détermination du facteur théorique de concentrations de contraintes et le comportement

du matériau utilisé soumis à ces facteurs de concentrations de contraintes.


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Il existe plusieurs méthodes pour évaluer les facteurs de concentration de contraintes.

Néanmoins, on ne s’intéressera pas à cette partie puisque généralement, ces facteurs sont

prédéterminés pour les formes les plus usuelles. Ce qui importe, ce sont les moyens

envisageables pour les réduire. En effet, pour réduire ces facteurs, on propose [11] un

changement de section de la manière la moins brusque possible. Pour ce faire, les plus grands

rayons de raccordements possibles doivent être employés.

3.5.3 Calcul du couple moteur

Afin de dimensionner les moteurs, on doit calculer le couple nécessaire. Pour ce faire, on se

réfère à la formule suivante [12] :

Ctotal = Cacc + Cfrot + Cvisq + Ccharge (3.4)

Où:

Cacc : Couple nécessaire pour accélérer la masse.

Cfrot : Couple pour vaincre les frottements.

Cvisq : Couple pour vaincre la résistance visqueuse (fonction de la vitesse).

Ccharge : Couple pour déplacer la charge.

3.5.4 Calcul des boulons

Les contraintes de cisaillement dans un boulon peuvent s’écrire ([10]-[11]):

- Contrainte de contact due au préserrage (σm) :

σm = (3.5)

Où :

σm : Contrainte de contact due au préserrage.

Fb : Force de tension dans un boulon.

n : Nombre de boulons.

bd : L’aire de la surface de contact.


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- Moment fléchissant M :

M= [(n-1) + ]Fb (3.6)

Où :

M : Moment fléchissant (Mboulons +Msurface de contact).


Fb : Force de tension dans un boulon.

Ab : Section d’un boulon.

b : Largeur de la surface de contact.

s : Distance entre deux boulons.

- Contrainte de cisaillement τ :

τ = (3.7)

Où :

P : La charge.

Ab : Section d’un boulon.


Les formules énumérées lors de ce paragraphe serviront dans les chapitres suivants, notamment

en ce qui concerne la conception de la structure du poignet. Leur utilisation permettra de

dimensionner les composantes actives du poignet ainsi que les boulons qui serviront pour fixer le

poignet à l’extrémité du bras mécanique conçu par Cardinal.


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CHAPITRE 4. CONCEPTION PRÉLIMINAIRE

Lors de ce chapitre, on démarre la conception du poignet mécanique ainsi que le choix du

système de manutention qui s’y rattache. Plusieurs solutions seront traitées dans le but de

déterminer celle qui pourra être retenue selon les contraintes et les critères de sélection

préétablies par le client. Pour ce faire, plusieurs paramètres entreront en jeu à savoir l’espace

disponible, le poids, la fiabilité, compatibilité et la précision.

4.1 Contraintes relatives au poignet

Dimension :

Comme hypothèse convenue avec le client, à savoir M. André-Hugues Gingras, le poignet doit

être en mesure de traverser un trou de 152 cm (60 po) de diamètre. Ses dimensions doivent être

ajustées en conséquence.

Charge :

Le poignet doit être en mesure de manipuler des charges de 340 kg (750 lb).

Compatibilité :

Le poignet doit être compatible avec le bras mécanique conçu par Cardinal.

Fabrication :

Cardinal dispose d’un atelier de fabrication qui abrite les principales machines d’usinage.


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Le poignet devra donc être conçu de sorte à ce que sa fabrication soit faite dans ledit atelier après

avoir acheté le reste des composantes actives (Moteurs, vérins …).

Autres :

Au niveau de l’outil, une problématique concernant les barres de relevages fait que les formes de

celles-ci sont tenues confidentielles par les compagnies qui les conçoivent. Par ailleurs, l’outil

doit être adapté de sorte qu’il puisse soulever des formes équivalentes à celles qu’on a trouvé.

Aussi, l’équipement actuellement disponible sur le bras mécanique devra être conservé et utilisé

d’une façon optimale pour réduire les coûts de fabrication.

Dans le but de démarrer une bonne démarche de conception, on traitera en premier lieu, le

système de manutention qui sera employé pour soulever la charge. Par après, on abordera les

solutions relatives à la conception de la structure du poignet.

4.2 Outils de manutention

4.2.1 Cycle de travail

Avant de parler d’outils pour manipuler la charge, une démarche rationnelle exige qu’on

détermine toutes les données et les restrictions du problème. Dans ce paragraphe, nous allons

nous intéresser au cycle de travail du bras mécanique à concevoir. En effet, trois paramètres

caractérisent le cycle de travail à savoir la durée, la vitesse linéaire ou angulaire associée à la

charge ainsi que la force ou le couple résultant. Plus précisément, on va s’intéresser à la durée du

cycle étant donné que c’est le paramètre le plus important puisqu’il affecte la puissance du

système. À noter que la durée du cycle est définie comme étant le temps que le procédé exige.

Dans notre cas, on peut définir la durée du cycle de travail par le temps nécessaire pour changer

une seule barre de relevage. Par ailleurs, les actions requises pour accomplir cette tâche dans les

conditions actuelles sont les suivantes :

Saisir la charge;

Sortir la charge à l’extérieur du broyeur;


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Saisir la charge de remplacement à l’extérieur du moulin;

Rentrer la cherche à l’intérieur du broyeur;

Placer la charge sur le blindage du broyeur.

Or notre but est de raccourcir au maximum la durée du cycle de travail étant donné son influence

sur le déroulement de l’opération d’entretien ainsi que sur le facteur de la santé et la sécurité des

travailleurs. Pour ce faire, on conseille d’acheminer la charge à l’intérieur du broyeur et de la

sortir par un moyen autre que le bras mécanique. Ainsi, on obtiendra une forte diminution de la

durée du cycle de travail et le bras mécanique se contentera de :

Saisir la charge;

Placer la charge sur le blindage du broyeur.

Comme solution intermédiaire au problème, on conseille d’utiliser un convoyeur (Fig. 4.1) placé

sur le bâti du mat primaire du bras. De cette façon, la charge peut être placée sur le convoyeur en

utilisant un moyen de levage standard (grue, palan…) puis acheminée à l’intérieur du broyeur.

De la même manière, la charge va être placée par le biais du bras mécanique puis acheminée vers

l’extérieur du broyeur via ce même convoyeur.

Figure 4.1 : Convoyeur installé sur le bras mécanique conçu par RME15

.

15

Réf. : http://www.rmeq.com.au/Relining_equipment/MRM/content.htm#P20_240

http://www.rmeq.com.au/Relining_equipment/MRM/content.htm#P20_240


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On notera que l’installation d’un convoyeur nécessite la révision de la conception du bras

mécanique étant donnée la charge supplémentaire qu’elle va occasionner. Par ailleurs, les calculs

relatifs à son installation ne feront pas l’objet de notre étude dans ce rapport.

À présent, on propose les différents mécanismes qui pourront faire l’objet d’outils de

manutention pour notre poignet mécanique.

4.2.2 Pince hydraulique-pneumatique

La pince hydraulique ou pneumatique (Fig. 4.2) est un outil mécanique pour pincer, maintenir ou

saisir un objet [1]. Elle peut avoir différentes formes adaptées selon la forme qu’elle doit saisir.

Généralement, on caractérise une pince par sa course de doigts et sa force de serrage.

Figure 4.2 : Pince de préhension pneumatique16

.

Dans notre cas, la pince peut être une solution pratique vu la forme rectangulaire des barres de

relevages. Cependant, l’intégration d’une pince à notre poignet doit se faire avec l’ajout d’un

degré de liberté additionnel pour faciliter les opérations de saisie de la charge.

16

Réf. : http://www.schunk.com/

http://www.schunk.com/schunk/schunk_websites/products/products_level_3/product_level3.html?product_level_3=289&product_level_2=250&product_level_1=244&country=CAN&lngCode=FR&lngCode2=FR


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4.2.3 Ventouse de manutention

Le principe de fonctionnement de la ventouse (Fig. 4.3) est relativement simple. En créant le

vide, on annule la pression atmosphérique dans l'enceinte de la ventouse. Le produit se trouve

alors appliqué contre la ventouse grâce à la pression atmosphérique de 1kg/cm² (varie de 950 à

1030 hectopascals). Ainsi sur une ventouse de 1m² règne une pression de 10000 Pascale [15].

Par ce phénomène physique, on obtient un système de manutention extrêmement performant et

pouvant réaliser de très nombreuses opération de manipulation.

Figure 4.3 : Ventouse de manutention manipulant une charge de 3000 kg (6614 lb)17

.

Les avantages de l’utilisation de la ventouse de manutention sont les suivantes [15]:

- Rapidité de préhension :

En 1 seconde, le vide qui se trouve disponible dans une réserve est transmis aux ventouses. La

prise et le dépôt d'un produit sont donc instantanés.

- Sécurité :

Le vide d'un appareil de manutention par ventouse provient toujours d'une réserve qui permet le

maintient de la charge plusieurs heures en cas de coupure d'alimentation de la pompe créant le

vide. Le niveau de vide est contrôlé en permanence par un détecteur qui indique la présence

éventuelle de fuite et le moment où la charge doit être déposée. Tant que le vide existe dans

l'enceinte, la charge ne peut physiquement pas tomber.

17

Réf. : http://www.acimex.net/

http://www.acimex.net/


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- Gain financier :

L'emploi de ventouse permet la réduction du personnel sur chantier. La prise et la dépose

s'effectuent par l’opérateur en appuyant sur un simple bouton. Le gain financier se calcule aussi

au niveau de la vitesse de production : une seconde suffira pour la prise et le dépôt de matériel

quel qu'il soit, là où plusieurs minutes étaient nécessaire auparavant.

Enfin, pour finir, les ventouses ne laissent aucune marque ou détérioration après le contact avec

le produit grâce à l'emploi de caoutchouc spécial. Ce qui permet aussi de manutentionner des

produits très délicats.

- Facilité de mise en œuvre :

La manutention de la charge s'effectuant par le dessus, le positionnement et le retournement de

celle-ci devient extrêmement simple (pose de dalles, pose de vitres, pose de pièces sur machine).

4.2.4 Autres mécanismes

D’autres mécanismes (Fig. 4.4) peuvent intervenir pour remplacer les outils de manutention

traditionnels. Ces mécanismes peuvent être adaptés au besoin et sollicitent l’utilisation de

plusieurs composantes classiques à savoir câble ou chaîne.

Figure 4.4 : Mécanisme de manutention utilisé par RME pour son bras mécanique à 8 d.d.l.18

.

18

Réf. : http://www.rmeq.com.au/Relining_equipment/MRM/content.htm#P20_240



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Dans le cas du mécanisme utilisé par RME pour son bras mécanique pour entretenir les broyeurs

(Fig. 4.4), la charge est levée en utilisant une chaîne puis, grâce à un mécanisme mal-femelle, la

charge est fixée sur l’extrémité du poignet. Dès lors, le bras peut la manipuler en utilisant les

articulations précédentes. L’avantage de l’emploi de ce système est le transfert du poids de la

charge au bâti du bras mécanique sans alourdir la structure du poignet. Le poignet servira donc

juste pour orienter la charge et ne subira qu’une partie de son poids. Par contre le principal souci

rencontré avec ce genre de système est la détérioration de la chaîne au fil du temps. On peut donc

chercher des solutions alternatives en remplaçant la chaîne par un câble. D’ailleurs, le bras

mécanique conçu par Cardinal en dispose déjà.

4.2.5 Recommandation

Pour mieux illustrer nos propos et afin d’argumenter notre choix, on dresse le tableau suivant :

Tableau 4.1 : Comparaison des différents outils de manutention.

Outils Avantages Inconvénients

Pince

Bonne prise.

Bonne fiabilité.

Économie.

Risques d’échapper la

charge.

Besoin d’intégrer un degré de

liberté additionnel.

Ventouse Très bonne prise.

Sécurité de manipulation.

Superficie de manutention

restreinte.

Besoin d’intégrer un degré de

liberté additionnel.

Prix élevé.

Mécanisme de manutention

par câble

Très bonne prise.

Sécurité de manipulation.

Économie.

Délais relatifs à la

conception.


Naor Réda


Au niveau de l’outil, on recommande la conception d’un mécanisme de manutention au lieu

d’utiliser les équipements disponibles sur le marché. En effet, ces équipements présentent des

inconvénients majeurs qui risquent de compromettre la santé et la sécurité des travailleurs (Tab.

4.1). Nous introduirons dans le prochain paragraphe, les solutions concernant la structure du

poignet et nous reviendrons sur la conception du système de manutention lors du chapitre

suivant.

4.3 Conception de la structure du poignet

4.3.1 Solution I

La solution I (Fig. 4.5), simple de conception, consiste en un poignet de deux degrés de liberté.

Nous nous sommes concentrés, pour cette première solution de base, sur l’ajout des deux joints

rotatifs pour orienter la charge selon les deux sens qui manquent au bras mécanique.

Le second degré de liberté est actionné indirectement pas un moteur via une transmission par

chaine.

Figure 4.5 : Croquis de la solution intermédiaire I (Réalisé sur SolidWorks).

Cette solution reste tout de même limitée dans le sens où un degré de liberté servira uniquement

pour les opérations de prise de la charge.


Naor Réda


4.3.2 Solution II

La seconde solution (Fig. 4.6) est également une solution à base de deux degrés de liberté mais, à

la différence de la première, les moteurs sont directement raccordés aux arbres et aucune

transmission n’est envisagée.

La solution offre une meilleure mobilité de la charge comparativement à la première si le choix

de l’outil est bon. Par ailleurs sa conception est plus facile à mettre en œuvre que la première.

Figure 4.6 : Vue de la solution intermédiaire II (Réalisée sur Inventor).

4.3.3 Solution III

Suite à une rencontre avec le client, ce dernier a insisté sur le fait d’avoir trois degrés de liberté

pour plus de mobilité de la charge et pour davantage de manœuvre. Nous devrions donc

envisager d’intégrer un autre degré de liberté à l’une des solutions proposée ci-dessus. Ce degré

additionnel peut être actionné via un moteur rotatif ou un vérin hydraulique pour réduire

l’encombrement du poignet.

Comme troisième solution (Fig. 4.7), on propose un poignet de trois degrés de liberté dont deux

actionnés par moteurs rotatifs et un par vérin hydraulique. Cette solution est basée sur une

amélioration de la seconde solution.


Naor Réda


Figure 4.7 : Vue de la solution intermédiaire III (Réalisée sur Inventor).

4.3.4 Matrice de décision

Le tableau 4.2 représente une comparaison entre les différentes solutions proposées ci-dessus.

Tableau 4.2 : Comparaison de différentes solutions relatives à la structure du poignet.

Solutions Avantages Inconvénients

Solutions I Conception simple.

Encombrement réduit.

Mobilité réduite.

Espace de travail restreint.

Compatibilité réduite avec le

bras mécanique.

Économique.

Solutions II Encombrement réduit. Mobilité réduite.

Économique.


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Solutions III

Mobilité accrue.

Grand espace de travail.

Encombrement réduit.

Conception complexe.

Prix élevé.

On recommande amplement la troisième solution vue qu’en plus de remplir tous les critères de

sélection, elle offre une grande mobilité donc un grand espace de travail.

4.4 Conclusion et recommandation

Dans les paragraphes précédents, nous avons abordé les différentes solutions ayant trait à la

conception du poignet et du choix du mécanisme de manutention qui l’accompagne.

Nous avons eu beaucoup de difficulté au départ concernant le design d’une structure à la fois

simple et qui offre une grande mobilité tout en ayant les caractéristiques du poignet idéal abordée

lors du second chapitre.

Malheureusement, nous avons longuement travaillé sur le fait de transférer une partie du poids

de la charge au bâti du bras mécanique pour soulager la structure du poignet sans avoir de

résultats encourageants. En effet, pour y parvenir, nous devrions utiliser une transmission à base

de câble ou de chaîne pour transférer ce poids. Aussi, le risque de briser la transmission

augmente amplement étant donnée la structure globale du poignet et le risque de compromettre la

santé des travailleurs se multiplie. Finalement, nous avons décidé de laisser tomber cette

initiative et de faire en sorte que la structure du poignet supporte la charge.

D’autre part, nous sommes confiant qu’en combinant la troisième solution qui offre une grande

mobilité avec un bon système de manutention tout en réduisant la durée du cycle de travail, nous

aurons un produit à la hauteur des exigences du client.

Ceci dit, nous allons travailler au prochain chapitre sur la conception détaillée de la solution

retenue.


Naor Réda


CHAPITRE 5. CONCEPTION DÉTAILLÉE

Vu la nécessité de concevoir un mécanisme très sécuritaire pour éviter de mettre en danger la

santé et l’intégrité physique des travailleurs, nous allons prêter énormément d’attention à la

structure du poignet. Pour ce faire, on va procéder par deux étapes. Une première démarche

permettra de dimensionner les composantes principales de la structure. D’autre part, une

vérification grâce à un logiciel de simulation de contrainte aura lieu afin d’approuver nos

résultats et d’apporter les modifications nécessaires dans les endroits où les contraintes sont les

plus significatives.

Lors du présent chapitre, on va étudier le comportement du poignet vis-à-vis de la charge,

dimensionner les composantes de sorte à rencontrer les exigences de notre mandat.

Par après, on évaluera la résistance de la structure avec l’ajout des composantes actives et on fera

les modifications nécessaires qui nous permettrons de rencontrer les objectifs du mandat.

5.1 Description de la solution

Le concept final du poignet mécanique (Fig. 5.1), basé sur une amélioration de la troisième

solution intermédiaire, comporte trois degrés de liberté pour permettre une grande mobilité de la

charge. Deux degrés de liberté sont actionnés grâce à des moteurs rotatifs tandis qu’un troisième

degré est mû par un vérin hydraulique.

Le premier joint rotatif permet une rotation de 1800, le second une rotation de 360

0 et finalement

le vérin hydraulique permet une rotation de 900. Ces angles ont été révisés afin de rencontrer les

exigences du client.

Afin de compléter la solution, une étude de la structure ainsi qu’un dimensionnement des

composantes s’impose afin de déterminer les dimensions finales et rencontrer les exigences du

mandat.


Naor Réda


Figure 5.1 : Vue 3D du concept final du bras mécanique.

Sur la figure 5.1, on voit :

1. Moteur hydraulique rotatif;

2. Vérins hydrauliques;

3. Moteur hydraulique rotatif;

4. Treuil;

5. Outil.

5.2 Choix des composantes

5.2.1 Treuil

Le treuil (Fig. 5.2) est un dispositif mécanique permettant de commander l'enroulement et le

déroulement d'un câble, d'une chaîne ou de tout autre type de composant destiné à porter ou à

tracter une charge. Dans notre cas, on opte pour l’utilisation d’un câble étant donné les différents

1

2

4

3

5

http://fr.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9canique

http://fr.wikipedia.org/wiki/Cha%C3%AEne_%28m%C3%A9canique%29


Naor Réda


problèmes soulevés dans le cas de l’emploi d’une chaîne notamment l’usure rapide quand les

charges sont relativement lourdes19

.

Le treuil combiné à un mécanisme (Section 5.3.2) servira pour maintenir la charge à l’extrémité

du poignet pour permettre son déplacement sans danger pour les travailleurs.

Figure 5.2 : Treuil électrique de la compagnie SuperWinch20

.

Vu que la charge pèse 363 kg (800 lb), on opte pour le modèle électrique SAC100 de la

compagnie Super Winch. Ce dernier soulève 450 kg (990 lb) et possède un facteur de sécurité de

5 (Voir Annexe 4 pour plus de détails concernant les spécifications techniques du treuil).

On notera également que l’utilisation d’un treuil hydraulique est une solution valable. En effet,

ces treuils offrent une capacité de lever des charges plus importantes et sont simple à configurer.

5.2.2 Vérin hydraulique

Le vérin est un cylindrique dans lequel une pièce mobile (piston) sépare le volume du cylindre en

deux chambres isolées l'une de l'autre [1]. Un ou plusieurs orifices permettent d'introduire ou

d'évacuer un fluide dans l'une ou l'autre des chambres et ainsi déplacer le piston.

Sur le marché, on trouve différentes catégories de vérins. Dans notre cas, étant donné que le

vérin travaille dans un seul sens, nous recommandons l’utilisation d’un vérin à effet simple.

19

Réf. : Commentaires de la clientèle de RME. http://www.rmeq.com.au/Relining_equipment/MRM 20

Réf. : http://www.superwinch.com/SAC1000_1_000_lbs.html

http://fr.wikipedia.org/wiki/Cylindre


http://www.superwinch.com/SAC1000_1_000_lbs.html


Naor Réda


En effet, l'arrivée de la pression dans ce genre de vérin ne se fait que sur un seul orifice

d'alimentation ce qui entraîne le piston dans un seul sens. Son retour s'effectuera sous l'action

d'un ressort qui amortira l’action du poids de la charge et la structure du premier joint rotatif.

5.2.3 Moteurs rotatifs

Compte tenu du couple requis pour déplacer la charge et la contrainte relative aux dimensions du

poignet, nous optons pour l’utilisation de moteurs hydrauliques. Bien que les moteurs

hydrauliques peuvent causer des problèmes de maintien de la charge, ces moteurs offrent une

puissance importante pour un faible encombrement [13]. Généralement, les moteurs

hydrauliques sont classés en deux catégories à savoir les moteurs rapides et les moteurs lents.

Afin de présenter les grandes catégories de moteurs ainsi que leurs avantages et inconvénients,

on dresse le tableau 5.1 en vue de comparer les caractéristiques de chaque catégorie [13].

Tableau 5.1 : Comparaison des différents moteurs hydrauliques rotatifs.

Catégories

des moteurs Description Avantages Inconvénients

Moteurs à

palettes

L’huile sous pression provoque la rotation des

palettes implantées sur le rotor.

Réalisation

simple.

Puissance

transmise

relativement

faible.

Moteurs à

piston axiaux

Les pistons en communication avec la haute

pression se déplacent en tournant et par une

liaison rotule avec le tourillon obligent ce dernier

à tourner.

Couple très

important.

Possibilité de

varier la

cylindrée.

Vitesse

importante.

Coûteux.

Moteurs à Contrairement aux pompes à pistons radiaux, les Couple très Vitesse faible.


Naor Réda


piston

radiaux

pistons peuvent tourner sur une came (stator)

permettant d’avoir plusieurs courses par tour. Le

nombre des pistons est impair pour la continuité

de débit et l’équilibrage. Possibilité d’avoir une

distribution cylindrique ou plane du fluide.

important. Encombrant.

Coûteux.

Problèmes

d’étanchéité

pour la

distribution.

Moteur à

engrenages

Même conception que la pompe à engrenage, la

pression du fluide entraîne en rotation les roues

dont l’une est motrice.

Encombrement

très réduit.

Économique.

Rendement

limité.

Puisque le facteur qui nous importe le plus est relatif à la dimension du poignet et au coût du

produit final, les moteurs à engrenages sont la solution qu’on recommande.

5.3 Étude de la structure

5.3.1 Introduction

Étant donné l’enjeu sur la santé et la sécurité des travailleurs, le choix d’une bonne méthodologie

de travail est primordial pour tirer des résultats concluants. Ceci inclue la stratégie, les objectifs

et les outils employés pour les atteindre.

Pour analyser la structure, on peut procéder de plusieurs façons. Une démarche théorique donne

généralement de bons résultats en utilisant les différents critères et méthodes numériques pour

évaluer les contraintes. Néanmoins, dans notre cas, cette analyse peut s’avérer fastidieuse vu la

complexité de la géométrie et le nombre de pièce en jeu. Par ailleurs, on peut recourir à des

logiciels de simulation de contraintes tel que Algor mais le problème c’est qu’on ne dispose pas

d’un logiciel concurrent pour comparer les résultats. (Inventor et Solidworks étant limité quant au

calcul des contraintes au niveau des assemblages).

Avant d’entamer le travaille et se fier aux résultats d’Algor, on préfère faire une petite

comparaison entre les résultats d’une simulation au niveau des trois logiciels cités.

Pour ce faire, on analyse la structure de l’effecteur final, qui est la dernière partie du poignet en

lien direct avec la charge. Les résultats de l’analyse se trouvent à l’annexe 3.


Naor Réda


5.3.2 Structure de l’effecteur final

La structure de l’effecteur final (Fig. 5.3) devra être faite de sorte qu’elle supporte le treuil qui

soulèvera la charge et le mécanisme qui maintiendra cette dernière coincée.

Figure 5.3 : Structure de l’effecteur final (Réalisée sur Inventor).

En ce qui concerne le mode de fonctionnement de l’effecteur final, la barre de relevage sera fixée

sur le mécanisme de couleur gris (Fig. 5.3) puis tirée grâce au treuil jusqu’à ce que la pièce noir

épouse l’outil du poignet. Dès lors, le treuil continuera à soulever la charge jusqu’à ce qu’elle

soit maintenue horizontalement (Partie droite de la figure). Finalement, la charge pourra être

orientée avec les moteurs installés sur le poignet (Fig. 5.1).

5.3.3 Étude de la structure du poignet

i. Introduction

Basé sur le résultat du paragraphe précédent (Annexe 3), l’étude de la structure sera réalisée sur

le logiciel de simulation Algor. Le matériau utilisé pour la conception est identique à celui utilisé

par Cardinal pour la conception de son bras mécanique.


Naor Réda


Les propriétés physiques du matériau sont données au tableau 5.2.

Tableau 5.2 : Propriétés physiques du matériau utilisé pour l’étude de la structure.

Masse volumique (kg/m3) 7800

Module d’élasticité (N/m2) 210000000

Rapport de Poisson 0,28

Coefficient thermique d’expansion (1/0C) 0,000013

Module d’élasticité en cisaillement (N/m2) 790000000

Limite élastique (N/m2) 360000000

Étant donné les difficultés majeures éprouvées lors de la simulation des assemblages à cause des

erreurs de simulation et/ou les erreurs de contraintes, nous allons procéder dans les paragraphes

suivants en simulant bloc par bloc.

ii. Joint rotatif 1

Le premier joint rotatif (Fig. 5.4) constitue la première liaison entre la charge et le poignet (Fig.

5.1). Il supporte à la fois l’outil pour maintenir la charge, le treuil et le moteur rotatif. Suite à

l’analyse du premier joint rotatif sur Algor (Fig. 5.4 et 5.5), on obtient un facteur de sécurité de

7,001 selon le critère de Von Mises et un facteur de sécurité de 6,88 selon le critère de Tresca.

Figure 5.4 : Résultats du maillage sur Algor.


Naor Réda


Figure 5.5 : Résultats de la simulation sur Algor.

iii. Pièce de liaison 1

La pièce analysée lors de paragraphe (Fig. 5.6) constitue le lien entre le joint rotaif 1 et la pièce

de liaison 2. La pièce en question subit les forces exercées par le vérin hydraulique et celles

exercées par l’effecteur final du poignet. Suite à l’analyse de la pièce sur Algor (Fig. 5.6 et 5.7),

on obtient un facteur de sécurité de 3,23 selon le critère de Von Mises et un facteur de sécurité de

2,86 selon le critère de Tresca.




Naor Réda


iv. Pièce de liaison 2

La pièce analysée lors de ce paragraphe (Fig. 5.8) servira de lien entre la partie inférieure (joint

rotatif 1 + pièce de liaison 1) et la partie supérieure du poignet (joint rotatif 2). Cette pièce est

importante dans le sens où elle servira également comme axe de rotation.

Suite à l’analyse de la pièce sur Algor (Fig. 5.8 et 5.9), on obtient un facteur de sécurité de 20,57

selon le critère de Von Mises et un facteur de sécurité de 19 selon le critère de Tresca.




Naor Réda


v. Joint rotatif 2

Le second joint rotatif (Fig. 5.10) constitue l’extrémité du poignet qui sera en contact direct avec

le bras mécanique de Cardinal. Ce joint supporte l’ensemble des blocs étudiés ci-dessus. Suite à

l’analyse du second joint rotatif sur Algor (Fig. 5.10 et 5.11), on obtient un facteur de sécurité de

15,38 selon le critère de Von Mises et un facteur de sécurité de 13,91 selon le critère de Tresca.




Naor Réda


vi. Conclusion

Suite à l’analyse de la structure du poignet, nous rapportons que le facteur de sécurité se situe

entre 3,23 et 20,57 selon le critère de Von Mises et entre 2,86 et 18,99 selon le critère de Tresca.

Dans l’absence d’articles sur la normalisation de facteur de sécurité concernant la structure des

équipements de levage en milieu minier, nous estimons après discussion avec le client, que les

résultats obtenues sont satisfaisants. Par ailleurs, on estime que le facteur de sécurité n’a pas

besoin d’être revue pour les pièces dont les dimensions sont minimes comme le cas de la pièce

de liaison 2 qui présente la plus grande valeur du FS (20,57 selon Von Mises et 18,99 selon

Tresca) vu qu’elle n’affecte pas de façon significative les dimensions globales du poignet.

Cependant, pour augmenter la valeur du facteur de sécurité dans le cas de la pièce de liaison 1

qui présente la plus petite valeur du FS (3,23 selon Von Mises et 2,86 selon Tresca) nous

rapportant l’analyse de la pièce où les contraintes sont les plus significatives (Fig. 5.12). En effet,

nous remarquons que les contraintes maximales sont situées au niveau de l’articulation en

contact avec la pièce de liaison 2. Par conséquent, nous recommandons l’utilisation d’anneaux

faits de matériau plus résistant qui viendront se loger au niveau de ladite articulation ou, tout

simplement, en rajoutant de la matière dans cet endroit.



Naor Réda


5.4 Dimensionnements des moteurs

5.4.1 Introduction

Afin de dimensionner les composantes actives du poignet, on démarre notre analyse à partir de

l’extrémité du poignet du côté de la charge. De cette façon, on intègre les masses des

composantes choisies au fur et à mesure dans le calcul servant au choix des composantes qui les

suivent.

Pour réaliser notre calcul, on utilisera le logiciel SolidWorks afin de déterminer les moments

d’inerties des composantes en rotation étant de donné que Inventor est limité au calcul des

propriétés relatives à la masse au niveau des assemblages.

5.4.2 Moteur rotatif 1

Grâce au logiciel SolidWorks, on évalue le moment d’inertie des pièces en rotation (Fig. 5.13 et

5.14) ramené à l’axe de rotation du moteur :

Figure 5.13 : Pièces en rotation autour de l’axe du moteur (Axe Z).


Naor Réda


Figure 5.14 : Résultats des propriétés physiques de l’assemblage de la figure 5.13.

Étant donné que la vitesse de rotation est faible, on néglige la valeur du couple de trainée. Par

ailleurs, puisque le montage est sur roulements, le coefficient de frottement est également

négligé. Ainsi, selon l’équation (3.4) :

De la figure 5.14, on tire :

Comme hypothèse pour la vitesse de rotation, on prend :

Par ailleurs, on désire atteindre cette vitesse dans 0,25 seconde, ainsi :


Naor Réda


Finalement, on trouve :

On applique au couple un facteur de correction de 1,25 en guise de prévention. On obtient :

Le bras mécanique utilise une unité hydraulique avec un 5 hp de puissance et une pompe à débit

variable compensé de 5 gpm.

Ainsi, on déduit la pression :

Selon le catalogue du fournisseur Parker (Annexe 5), le couple fourni par le moteur de référence

HTR 3.5 est de 141 N.m pour une pression de 1000 psi. La masse du moteur pour un angle de

rotation de 3600 est de 17 kg. Les caractéristiques techniques du moteur sont disponibles à

l’annexe 4.

5.4.3 Vérin hydraulique

Grâce au logiciel SolidWorks, on évalue le moment d’inertie des pièces en rotation (Fig. 5.15 et

5.16) par rapport à l’axe de rotation :


Naor Réda



Figure 5. 16 : Résultats des propriétés physiques de l’assemblage de la figure 5.15.

A partir de la figure 5.16, on tire les données suivantes:

d1= 0,44 m


Naor Réda


D’après la loi de Newton, on sait que la somme des moments autour du point O (Fig. 5.17)

s’écrit :

Figure 5.17 : Diagramme des corps libres du bloc en rotation.

Ainsi,

Afin de diminuer la valeur de la force F, on suggère d’aligner le point d’application de la force F

(Point A) avec le point O selon l’axe X. De cette manière, la composante Fx de la force F

disparaitra du bilan des moments et n’influencera pas les résultats.

Note : On tiendra compte des modifications lors du modèle final.

Ainsi, on obtient :

Finalement,

θ d1 d2

P

d3

Axe du vérin

F

x

y

O A


Naor Réda


Si on suppose que la distance d3 est fixe suite à la contrainte de dimension au niveau de la

hauteur du poignet, alors la variation de d2 implique une variation de l’angle . En effet, plus d2

augmente, plus l’angle diminue. De plus, le sinus est une fonction croissante dans l’intervalle

[0, π/2] et la diminution de la valeur de l’angle signifie une diminution de .

Ainsi, pour diminuer la valeur de F, on applique la force au point le plus éloigné du centre O

(d2››) de sorte à ne pas trop perturber la structure du poignet en augmentant excessivement la

longueur de la pièce de liaison 1. La raison de l’application de la force F loin du centre O est

justifiée par le fait que la valeur de (d2) affecte plus que ( ) la valeur F.

Note : On tiendra compte des modifications lors du modèle final.

Pour l’instant, on calcule la valeur de F pour la position actuelle où :

d2= 0,42 m et



Ainsi,

On applique à la force un facteur de correction de 1.25 en guise de prévention. On obtient :

Par ailleurs, on notera que la course du vérin devra être de 12 cm (4,8 po) (calculée grâce au

logiciel Inventor) afin de lui permettre de compléter la rotation de 900.


Naor Réda


5.4.4 Moteur rotatif 2

Grâce au logiciel SolidWorks, on évalue le moment d’inertie des pièces en rotation (Fig.

5.18 et 5.19) par rapport à l’axe de rotation du moteur :


Figure 5.19 : Résultats des propriétés physiques de l’assemblage de la figure 5.18.


Naor Réda


On sait que :

De la figure 5.19, on tire :



Finalement, on trouve :

On applique au couple, un facteur de correction de 1,25 en guise de prévention. On obtient :

Selon le catalogue du fournisseur Parker, le couple fourni par le moteur de référence HTR 15 est

de 847,5 N.m pour une pression de 1500 psi. La masse du moteur pour un angle de rotation de

1800 et de 27 kg. Par ailleurs, on peut également utiliser le moteur HTR 30 dont le couple est de

1130 N.m pour une pression de 1000 psi. La masse du moteur pour un angle de rotation de 1800

est de 44 kg.

Puisque le système hydraulique est capable de fournir une pression de 1710 psi, on recommande

l’utilisation du moteur HTR 15 afin de réduire l’encombrement et la masse du poignet. Les

caractéristiques techniques du moteur sont disponibles à l’annexe 4.

A présent, on procède au calcul des boulons pour la liaison entre le poignet et le bras mécanique.


Naor Réda


5.5 Calcul des boulons

Dans ce paragraphe, on procède au calcul des boulons qui serviront pour fixer la structure du

poignet à celle du bras mécanique (Fig. 5.20). Avant de démarrer nos calculs, on effectue une

série d’hypothèse.

Figure 5. 20 : Configuration des boulons pour la liaison du poignet avec le bras mécanique.

Hypothèses :

Les joints sont de type frottement;

La charge est excentrée (d= 0,75 ; P= 5591,7N) ;

On impose une prétension égale à 0,6*Su ;

On utilise des boulons A-325 de 20 mm de diamètre et Su=780 MPa [14].

L’équation (3.5) permet de calculer la valeur de la contrainte de contact due au préserrage :

σm =

On a huit boulons (Fig. 5.20), la surface de contact est égale à :

bd=[(250*180)-(70*140)] mm2

Par ailleurs :

Fb= 0,6*Su*Ab

Configuration

des boulons


Naor Réda


Ainsi :

σm= 33,41 MPa

La valeur de la force totale de contact correspondante est donnée par n*

Fm= n* =8*147045= 1176,36 kN

Si on suppose un coefficient de frottement de 0,1 le joint peut supporter 117,6 kN de la force

tangentielle .

- Contrainte de cisaillement τ :

τ =

τ = - 44 MPa

La valeur négative de la contrainte de cisaillement confirme que grâce à la force de frottement il

n’y aura aucun cisaillement au niveau des boulons.

- Contrainte de tension due au moment de flexion :

M= [(n-1) + ]*Fb

Où :

smoyen= 68 mm

Ainsi :

M= d*P= d= 0,75*5591,7= 4193,7 N.m

Donc, la force exercée sur un boulon est :

Fb= 15,18 N

Nous rappelons que le boulon utilisé (type A-325) peut supporter jusqu'à 131 kN [14]. Donc

pour la configuration supposée au départ et les contraintes induites par la charge, aucun

problème ne peut survenir au niveau de la liaison.


Naor Réda


5.6 Finalisation et description de la solution améliorée

Pour améliorer la structure et réduire l’inertie du poignet on a rectifié les éléments discutés dans

les paragraphes 5.3 et 5.4.

Les dimensions du poignet tel qu’illustré sur la figure 5.21 sont plus que satisfaisantes.

L’hypothèse fixée au départ avec le client stipule que le poignet ne doit pas excéder 152 cm (60

po). Nous annonçons que nous sommes à seulement 50,65% de la contrainte maximale avec une

hauteur de 77,2 cm.

Figure 5.21 : Dimensions du poignet réalisées sur Inventor (Dimensions en mm).

De plus, la masse du poignet ne dépasse pas 220 kg dont 40,45% d’équipements (Moteurs, vérins

et treuil).

Pour plus de détails concernant les dimensions du poignet, consulter l’annexe 5.

Au cours du paragraphe suivant, on va effectuer la cinématique directe de notre solution

améliorée.


Naor Réda


5.7 Cinématique direct du poignet

5.7.1 Systèmes d’axes

On présente ci-dessous (Fig. 5.22) les systèmes d’axes tels qu’on les a identifiés :

Figure 5.22 : Systèmes d’axes de la solution finale.

5.7.2 Tableau des paramètres

En se basant sur les systèmes d’axes définis à la figure 5.22, on présente le tableau des

paramètres de Denavit-Hartenberg comme suit :

Tableau 5.3 : Tableau des paramètres de D-H.

Joint θ d l α Variable de

joint

1 θ1+900 260 223,76 90° θ1

2 θ2+900 0 135 90° θ2

3 θ3 290 66,5 -90° θ3

4 θ4 0 68,23 90° θ4

Xbras , X0

Z1

Zbras Z0

Z2

X2 X3

,

X1

X1

Z3

X4

Z4

d1

d3

l1

l2

l3

l4


Naor Réda


5.7.3 Matrices de transformation

En se basant sur les paramètres du tableau de D-H (Tab. 5.3) et en utilisant la forme générale

présentée ci-dessous :

1000

)cos()sin(0

)sin(*)sin(*)cos()cos(*)cos()sin(

)cos(*)sin(*)sin()cos(*)sin()cos(

1

d

l

l

Ti

i

On trouve :

1000

260010

76,2230

76,2230

111

111

1

0

CSC

SCS

T

1000

0010

1350

1350

222

222

2

1

CSC

SCS

T

1000

290010

5,660

5,660

333

333

3

2

SCS

CSC

T

1000

0010

23,680

23,680

444

444

4

3

SCS

CSC

T

Pour ramener la transformation au niveau de la liaison avec le bras mécanique, on multiplie les

transformations établies ci-dessus par :


Naor Réda


1000

76,210010

0100

0001

T

A l’aide des résultats trouvés précédemment, on peut dire que la transformation générale qui lie

la base du poignet à l’extrémité de l’outil est la suivante :

5

4

4

3

3

2

2

1

1

00 **** TTTTTTH

On présente le résultat de cette multiplication sous la forme générale suivante21

:

1000

zzzz

yyyy

xxxx

Pan

Pan

Pan

T

Où :

nx=(S1*S2*S3+C1*S3)*C4 – S1*C2*S4; ny=-C2*C3*C4-S2*S4 ; nz=(-C1*S2*C3+S1*S3)*C4+C1*C2*S4; θx=S1*S2*S3-C1*C3; θy =-C2*S3; θz =-C1*S2*S3-S1*C3; ax=(S1*S2*C3+C1*S3)*S4+S1*C2*C4; ay=-C2*C3*S4+S2*C4; az=-(C1*S2*C3+S1*S3)*S4-C1*C2*C4; Px =68,23*(S1*S2*C3+C1*S3)*C4-68,23*S1*C2*S4+66,5*S1*S2*C3+66,5*C1*S3-90*S1*C2+ 135*S12-223,7*S1; Py =-68,23*C2*C3*C4-68,23*S2*S4-260-66,5*S2*C3-290*S2-135*C1; Pz =68,23*(-C1*S2*C3+S1*S3)*C4+68,23*C1*C2*S4+210,76-66,5*C1*S2*C3+66,5*S1*S3 +290*C1*C2-135*C1*S1+223,76*C1;

Et où :

Si=sinθi , Ci=cosθi , i=1,2,3,4

21

Calcul réalisé grâce au logiciel de calcul Maple v. 11


Naor Réda


5.8 Conclusion

Au cours de ce chapitre, on a étudié la structure vis-à-vis de la charge et les résultats obtenus

grâce au logiciel de simulation de contrainte Algor se sont avérés très satisfaisants. Par ailleurs,

on a également procédé au dimensionnement des composantes actives du poignet et on a vérifié

si les dimensions finales de notre solution répondent aux exigences du client.

Nous allons effectuer, lors du prochain chapitre, l’analyse économique de notre solution afin

d’en déterminer le coût et la rentabilité. Par la suite, le dernier chapitre sera dédié aux

conclusions et recommandations globales du projet.


Naor Réda


CHAPITRE 6. ÉTUDE ÉCONOMIQUE

Afin de mieux servir l’intérêt du client, on va dédier ce chapitre à l’étude économique relative à

la solution finale. Pour ce faire, on va évaluer le prix de la solution en fonction des équipements

utilisés et par la suite on évaluera la rentabilité du projet.

6.1 Prix de la solution finale

En premier lieu, on dresse le tableau suivant pour calculer le prix global de la solution étudiée

dans le chapitre précédent:

Tableau 6.1 : Détails de facturation concernant le prix total de la solution finale.

Composant Prix Quantité Total

Acier 55 cent /lb 220 kg (485 lb) (22)

270 $

Moteur hydraulique rotatif

HTR 3,7 1700 $ *1 1700 $

Moteur hydraulique rotatif

HTR 15 2100 $ *1 2100 $

Vérin hydraulique 1100 $ *1 1100 $

Autre équipement

(Roulements) 1500 $ *1 1500 $

Frais de fabrication (Main

d’œuvre, usinage,

peinture…)

5000 $ *1 5000 $

Total 10670 $

22

Masse générée grâce au logiciel de modélisation Inventor


Naor Réda


6.2 Profitabilité du projet

Comme décrit dans le paragraphe 2.2.2, les coûts d’arrêt pour entretenir les broyeurs s’évaluent à

15000$ voire 25000$ par heure d’arrêt. De plus, un entretien peut durer de 12 heures à 24 heures

dans les conditions normales23

. Ceci veut dire que pour chaque opération d’entretien, la

compagnie minière perd entre 180000$ et 600000$ dépendamment de sa grosseur.

D’après les informations recueillies, on estime qu’avec l’ajout du poignet à l’extrémité du bras

mécanique on peut réduire le temps d’entretien de 20%24

. Calculons donc la profitabilité pour

une compagnie, qui en utilisant un broyeur donné, perd en temps d’arrêt 20000$/heure et dont

l’entretien peut durer 20 heures.

Les pertes totales reliées à l’arrêt de production sont les suivantes :

Coûts pertes = 20000*20 = 400000$

En réduisant le temps d’entretien de 25%, la compagnie peut sauver :

Coûts sauvés = 0,20*40*20000 = 160000$

Si on suppose que la compagnie effectue un entretien sur une base de quatre fois par année, le

montant sauvé devient :

Coûts sauvés = 4*160000= 640000$

De plus, il ne faut pas oublier qu’avec l’ajout de ce dispositif, la compagnie minière sauvera

indirectement les frais reliés au risque d’un éventuel accident de travail puisqu’il y aura une

réduction du personnel sur le plancher lors de l’opération d’entretien. Ces frais sont

malheureusement indéterminable mais constitue une vraie tare pour les compagnies.

23

Réf. : Opérateurs de la mine Golden Eagles et Normétal. 24

Réf. : Informations recueillies auprès du client et des opérateurs miniers interrogés.


Naor Réda


CHAPITRE 7. CONCLUSION ET RECOMMANDATION

Dans le cadre de ce projet, on a eu l’occasion de concevoir un mécanisme ingénieux qui servira

comme complément au bras mécanique conçu par Cardinal. Le mécanisme en question viendra

se fixer à l’extrémité du bras mécanique dans le but d’élargir son domaine de travail tout en

préservant la santé et l’intégrité physique des travailleurs.

Avec l’intégration du poignet mécanique et la révision de la conception du bras, ce dernier aura

sept degrés de liberté et pourra manipuler des charges de 340 kg (800 lb) ce qui permettra à

Cardinal de s’ouvrir sur d’autres marchés et de devenir plus concurrente.

En premier lieu, nous avons effectué une étude globale visant à vérifier la résistance de la

structure aux contraintes induites par la charge. Par la suite, nous avons procédé au

dimensionnement des composantes actives du poignet ainsi qu’au calcul des boulons.

Nous affirmons que tous les résultats obtenus sont satisfaisants et répondent aux critères

préétablis dans le troisième chapitre. Par ailleurs, nous recommandons d’effectuer une étude plus

approfondie dans le but d’améliorer la géométrie de la structure et réduire au maximum les

frottements dans les joints.

D’autre part, nous estimons qu’en combinant la solution actuelle avec le système de manutention

conçu ainsi qu’en réduisant la durée du cycle du travail avec l’installation d’un convoyeur sur le

mât principale du bras mécanique, le client aura en sa disposition un produit compétitif et très

sécuritaire.

Finalement, les notions acquises lors de ce projet sont :

Approfondissement du processus de la conception et de tous ses aspects;

Approfondissement des notions théoriques en résistance des matériaux et leurs

applications à des exemples concrets;

Approfondissement des notions relatives à l’analyse par éléments finis sous différentes

interfaces (Algor, Inventor et SolidWorks);

Application des notions d’analyse économique pour l’étude de profitabilité d’un projet

concret.


Naor Réda


BIBLIOGRAPHIE

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[2] SIROIS J., Concassage et broyage, édition Polytechnique de Montréal, 1974.

[3] BROWNELL MCGREW, Crushing practice and theory, 1953.

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[5] MOHAMAD SAAD, Conception des robots industriels, note de cours, Uqat, 2006.

[6] BUREAU DE NORMALISATION DU LUXEMBOURG, ITM-CL 280.1, 2000.

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[8] ACNOR, C22.2 no 33-M1984 Pont roulant et palans électriques, 2004.

[9] ACNOR, Zl50-98 Safety Code for mobile crane, 2004.

[10] ANDRÉ BAZERGUI, Résistance des matériaux, édition Polytechnique de Montréal, 2003.

[11] GILBERT DROUIN, Éléments de machines, édition Polytechnique de Montréal, 1986.

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[13] RÉJEAN LABONVILLE, Conception des circuits hydrauliques, édition corrigée, 1999.

[14] DAVID KENT, Handbook of construction, 2ème

édition, 2006.

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[16] ETCHEGARAY <http://www.ac-noumea.nc/physique-chimie/site_coree/traitement.htm>,

Consulté le 2008-02-25, Dernière mise à jour: 2008-02-16.

[17] KUKA, <http://www.kuka.com/france/fr/product/industrial_robot/heavy>, Consulté le

2008-02-10, Dernière mise à jour : 2008-02-05.

[18] MATIEU BARREAU,<http://www.barreau.mathieu.free.fe/cours/liaisons-

complete/page/etude_cas>, Consulté le 2008-03-28, Dernière mise à jour : 2008-03-15.

[19] RMEAUS, <http://www.rmeaus.com>, Consulté le 2008-01-25, Dernière mise à jour: 2008-

01-20.

[20] GLOBALSPEC, <http://www.globalspec.com>, Consulté le 2008-03-02, Dernière mise à

jour : 2008-03-01.

http://www.acimex.net/appareil_levage.htm

http://www.acimex.net/appareil_levage.htm

http://www.kuka.com/france/fr/product/industrial_robot/heavy

http://www.barreau.mathieu.free.fe/cours/liaisons-complete/page/etude_cas

http://www.barreau.mathieu.free.fe/cours/liaisons-complete/page/etude_cas

http://www.rmeaus.com/

http://www.globalspec.com/


Naor Réda


ANNEXES

ANNEXE 1.1 : Cadre logique

Titre du projet : Conception d’un bras mécanique pour

intervention dans un moulin à minerai.

Début du projet : Janvier 2008

Entreprise : Équipement forestier Cardinal Fin du projet : Avril 2008

Représentant industriel : André Hugue-Gingras Date du cadre logique : 25-10-2007

Professeurs superviseurs : Mohamad Saad Étudiant(e)s : Reda Naor –Issam Hessani

Niveaux descriptifs du projet Indicateurs objectivement

vérifiables (IOV)

Moyens de vérification

(MDV)

Conditions critiques

(risques probables)

Finalité à laquelle le projet

contribue :

S’ouvrir sur de nouveaux marchés et

augmenter les profits de Cardinal.

Sécuriser le personnel.

Augmentation de la production.

Réduction des coûts de traitement.

Réduction du temps d’entretien des

moulins à minerai.

Réduction du nombre d’accidents.

État financier de l’entreprise.

Satisfaction du client. But Finalité

Aucune rentabilité du projet.

Les opérateurs sont bien formés pour

utiliser le bras mécanique en toute

sécurité. But du projet :

Élargir la gamme de produits.

Équiper le bras mécanique d’une

main.

La main est compacte.

La main à 3 degrés de liberté est assez

robuste pour manipuler des charges

s’élevant à 500 lbs.

Banc d’essai Extrants But

L’usine demeure opérationnelle.

Le budget accordé au projet est

suffisant.

L’environnement de travail demeure

inchangé.

Extrants :

Conception de la main mécanique.

Analyse de la structure de la main.

Analyse statique et dynamique des

composantes de la main.

Choix des moteurs en fonction de la

charge maximale supportée.

Satisfaction des exigences des normes

en termes de sécurité.

Réalisation d’un modèle CAO.

Simulation des contraintes.

Étude économiques.

Rapport final.

Approbation par le responsable de la

satisfaction aux exigences reliées à la

santé et sécurité au travail.

Intrants Extrants

Disponibilité des étudiants.

Professeurs disponibles jusqu’à la fin

du projet.

Représentant industriel disponible

durant la période du projet.

Disponibilité de la documentation au

début janvier.

Intrants :

Reda Naor

Nombre d’heure de disponibilité :

- Reda : 35 h/semaine

Rapport d’avancement.

Conditions préalables

Entente entre Équipements forestier


Naor Réda


Issam Hessani

Mohamad Saad (Superviseur).

André Hugue-Gingras (Rep.

industriel)

Documentation technique.

Données techniques de la main.

Données techniques sur

l’environnement de travail.

Logiciel de modélisation et

simulation.

Normes sur l’utilisation des robots en

milieu industriel.

Ateliers et laboratoires.

- Issam: 35 h/semaine

Disponibilité du professeur

(3h/semaine)

Visites industrielles.

- Cardinal et l’UQAT afin de confier le

projet aux étudiants.

Signature : Signature :

Représentant industriel Professeurs superviseurs

ANNEXE 1.2 : Diagramme de Gant

ANNEXE 2.1 : Bras mécaniques conçu par RME25

6-axis liner placement Mill Relining Machines (Fig. 2.1) suit Rod mills and smaller Ball

mills fitted with individual liners weighing up to 2,200lb (1,000kg).

An MRM-6 can reline over half the mill shell before ‘inching’ rotation since it can place liners

from below the mill centre-line through to overhead. The mill relining crew can reach and fit

new liner bolts across this same range.

Relining times are fast and made safe by eliminating all manual lifting of new and worn liners.

Machine-to-liner interface is via RME ‘Key Tools’ which detents cast into each liner bolt hole.

Figure 2.1 : Bras mécanique à 6 d.d.l. conçu par RME.

25

Réf. : http://www.rmeaus.com/Products/?ProductID=11

http://www.rmeaus.com/Products/?ProductID=11


Naor Réda


ANNEXE 2.2 : Bras mécaniques conçu par MC LELLAN26

The McLellan mill liner handler (Fig. 2.2) was designed with various problems to be

considered.

Figure 2.2 : Bras mécanique à 5 d.d.l. conçu par MC LELLAN.

The small diameter and long shell measurements, small net trunnion clearance, crowded access

areas, the necessity of lifting the liner machine with a bridge crane and still be 100% self

supporting, to this we addressed ourselves:

Hydraulic pump and motor are direct coupled to assure trouble free service. All starters,

breakers, and witches are located in one compact, dust and moisture resistant box that

remain outside the mill.

Hydraulic reservoir is sized to assure proper oil temperature along with removable

inspection plate, filters, and oil gauge.

The hold down clamps attached to each corner of the machine frame are secured in place

to feed chute rails, when machine is in operation (steel to steel). Other hold downs

optional.

26

Réf. : http://www.mclellanindustries.com/mine_equip.html

http://www.mclellanindustries.com/mine_equip.html


Naor Réda


The horizontal beam is powered in and out by means of a hydraulic driven sprocket

chain. This beam also provides an excellent access for entrance in and out of the mill.

The beam affords an excellent mounting for the optional, roller conveyor system.

Crane - The general design is "Heavy Duty," one hundred percent hydraulic.

Design criteria reduce rod charging time to increase mill productivity.

Rod rack affords both rod storage plus rod indexing onto charge (slope adjustable).

Capability of laying or propelling the rod into the mill.

Extendible boom to afford extension and retraction for charging.

Constructed of tubular steel for strength and durability under extreme conditions.

We have far exceeded sizes of components to assure ruggedness of design. Features of the crane

are: 3 position operator’s seat and control console, continuous rotation, power extension and

retraction, power up and down, powered secondary boom in and out. Check valves are provided

to hold at full rated loads in case of accidental line failure on all motions.


Naor Réda


ANNEXE 3 : Comparaison des résultats de simulation de contraintes

On va réaliser une étude visant à comparer les résultats des simulations sur différents

logiciels. Le but de cette étape est de s’assurer de la crédibilité des résultats obtenus pour pouvoir

continuer le reste de la conception en se fiant aux simulations informatiques.

Condition de simulation :

Pour toutes les simulations, les dimensions du poignet (Fig. A.1) sont identiques. Les forces

appliquées sur le poignet sont :

Le poids du treuil (200 N).

Le poids du poignet (130 N).

Le poids de la charge (4000 N).

À noter que dans tous les cas, les forces seront appliquées aux mêmes endroits, que le facteur de

sécurité sera déterminé selon les critères de Von Mises et de Tresca et qu’on utilisera le même

maillage.

Figure A.1 : Dimensions du poignet

Pour le matériau, on utilise l’acier allié dont les caractéristiques sont les suivantes :


Naor Réda


Tableau A.1 : Propriétés physiques de l’acier allié.

Masse volumique (kg/m3) 8000

Module d’élasticité (N/m2) 190000000

Rapport de poisson 0,29

Coefficient thermique d’expansion (1/0C) 0,00008

Module d’élasticité en cisaillement (N/m2) 750000000

Limite élastique (N/m2) 206807000

Inventor :

Le logiciel Inventor donne un facteur de sécurité minimal de 3,665 pour une contrainte maximale

de 6,82.107

Pa.

Figure 2 : Résultats de la simulation sur Inventor.

Algor :

La simulation sur Algor (Fig. 3) donne une contrainte maximale de 9,387 .107

Pa selon le critère

de Von Mises et 1,052 .108

Pa selon le critère de Tresca.

Le facteur de sécurité se déduit donc et s’évalue (Valeur minimale) à 2,64 selon le critére de Von

Mises et 2,4 selon le critère de Tresca.


Naor Réda


Figure 3 : Résultats de la simulation sur Algor.

SolidWorks :

La simulation sur SolidWorks (Fig. 4) donne une contrainte maximale de 8,544 .107

selon le

critère de Von Mises. Le facteur de sécurité dans les endroits les plus critiques est donc :

Figure 4 : Résultats de la simulation sur SolidWoks.


Naor Réda


Résumé de la simulation :

Tableau 2 : Résumé des résultats de simulation de contraintes avec différents logiciels.

Logiciel Résultat (FS)

Inventor 3,66

Algor 2,64

SolidWorks 2,92

Les résultats obtenus grâce à la simulation sont pratiquement identiques. On note une

valeur minimale de 2,64 pour Algor et une valeur maximale de 3,66 pour Inventor.

Finalement, on choisi d’utiliser le logiciel de simulation Algor parce qu’il est plus puissant au

niveau des assemblages.


Naor Réda


ANNEXE 4 : Caractéristiques techniques des moteurs et du treuil


Naor Réda


ANNEXE 5 : Dimensionnement du poignet


Naor Réda


ANNEXE 6 : Détail de facturation