Entrainement écrou-vis

Description

Système d’entraînement de la biellette d'une des facettes du miroir de Fresnel

Ce systémique d’entraînement est composé par :

• Le support de la vis (en vert) qui maintient la vis en rotation (par une liaison pivot réalisé par des roulements). Il est lui-même monté sur un axe ce qui permet un petit pivotement.
• La vis (en bleu) qui est réalisé par une tige filetée en acier inoxydable. Son diamètre doit être adapté aux roulements (ou un tournage de cette partie doit être prévu).
• L'écrou (en jaune) qui est lié à la biellette par un axe. Cet écrou doit être réalisé dans un matériaux à faible coefficient de friction et résistant à la corrosion tel que le bronze.
• Et, en fin, la biellette (en jaune) qui transmet la rotation à la facette (non représentée sur l'image)

En complément, un système de tendeur assure une force constant afin que le jeu fonctionnel du système soit rattrapé toujours du même coté.

Le support et l'écrou peuvent être réalisé à partir de blocs parallélépipédiques dans lesquelles on fait deux perçages sur des faces orthogonales. La distance entre les perçage doit être minimale sans toute fois qu'il ne se croise. En effet, ces décalages, engendre un couple parasite qui tend à faire fléchir la tige filetée. Cela est d'autant plus problématique qu'il y a un risque de flambage de cette tige. Pour limiter ce risque, le système de rattrapage de jeu doit faire en sorte mettre la tige filetée en traction.

Ce système est adapté pour des réglages manuels. Sa motorisation impose de monter le moteur sur le support de la vis. Or, ce support oscille en fonction du déplacement de l'écrou. Il faut donc :

• tenir compte de ces déplacements pour l'encombrement.
• limiter la poids du moteur (et donc sa puissance)

Un tel système serait difficilement utilisable pour des déplacement rapide. Par contre, dans le cas du suivi du soleil, le déplacement apparent du soleil étant très, si les facettes sont équilibrées, la puissance nécessaire est faible.

Calculs

Précision angulaire

Pour un tour de vis, l'écrou se déplace d'un pas (1.5mm pour du M10). Si la distance entre l'axe de rotation de la biellette et la tige filetée est de 180mm, la rotation sera d'environ 1.5/180 rad. Soit environ 0.5°.

Il est à noter que la précision angulaire varie en fonction de la distance entre l'axe de la biellette et la vis. Il faut privilégier l'utilisation des angles ou la vis est éloignée de l'axe.

Vitesse de rotation

En considérant qu'un tour de vis engendre une rotation de 0.5°. Pour obtenir 30° par heure, un faut une vitesse de rotation de 30/0.5/60 = 1 tr/min Pour 15° par heure, il sufit d'un demi-tour par minute.

Couple

Lors que le vis est éloigné de l'axe, le rapport de réduction est d'environ 100. Ce qui sous entant que le couple du moteur sera multiplié par 100... Pour la partie suivi du soleil, le couple à fournit par le moteur est faible.

Par contre, pour obtenir les positions extrêmes (mise en sécurité des facettes), le rapport chute de façon très importante :

• Environ 70, pour +/-45°
• Environ 50 pour +/- 60°
• Environ 25 pour +/-75°
• Moins de 20 pour +/-80°

Si cette mise en sécurité coïncide avec du vent défavorable (ce qui est probable !), le couple à fournit par le moteur va devenir important. Il est donc nécessaire de sur-dimensionné le couple que peut fournir le moteur.

Il est a noter que le système de rattrapage de jeu peut induire une force qui viendra s'ajouter aux autres forces...