Chaînes de transmission de puissance mécatroniques - Modèles d'estimation

Cet article fait suite à l'article [BM 8 025] qui présente les généralités sur les modèles d'estimation, les principales hypothèses de modélisation par lois d'échelle et des exemples d'utilisation sur un cas d'application. Le présent article contient un ensemble de modèles par familles technologiques pour servir de « trousse à outils » dans laquelle l'ingénieur peut puiser ou s'inspirer pour réaliser des modèles d'estimation spécifiques. Le présent article traite notamment des éléments de transmission de puissance mécanique, des convertisseurs électromécaniques, de quelques composants de transmission de puissance hydraulique. Par associations de ces composants, il est possible de reconstituer un grand nombre d'architectures mécatroniques de transmission de puissance notamment pour former des actionneurs ou des systèmes de motorisation.

Dans un premier temps, le choix des paramètres de définition de chaque composant sera justifié. On cherchera à minimiser au maximum ce nombre de paramètres d'entrée. Ils correspondent aux paramètres utilisés classiquement pour sélectionner les composants dans les catalogues. Ce sont aussi ceux qui permettent de calculer tous les autres paramètres. Ils influencent de manière importante la conception du composant et seront reliés aux dimensions.

Dans un second temps, les hypothèses de modélisation seront précisées, notamment sur les aspects de similitude géométrique. En effet, l'hypothèse de similitude géométrique ne peut pas toujours être appliquée strictement sur l'ensemble des dimensions d'un composant : certaines dimensions ou certains paramètres de conception peuvent être posés comme constants ou suivre une évolution spécifique.

Ces hypothèses de modélisation seront complétées au niveau des principales contraintes de conception et des principales limites opérationnelles afin de donner un modèle complet du composant. Les contraintes de conception permettent de lier les dimensions du composant à ses paramètres de définition. Les hypothèses de modélisation sur les limites opérationnelles permettent d'estimer le domaine de fonctionnement à partir des dimensions ou des paramètres de définition. Par souci de simplicité et pour présenter une approche uniforme, ces différentes hypothèses seront exprimées par domaines et feront référence aux développements décrits dans l'article [BM 8 025].

Des tableaux synthétisent les modèles d'estimation sur les paramètres utiles aux simulations, aux études d'intégration (dimensions, masse) et aux calculs de dimensionnement et de sélection de composant (limites de fonctionnement en effort/flux, limites de fonctionnement en puissance).

Enfin, ces lois d'échelle sont validées sur des gammes de composants industriels. Les résultats sont représentés dans des diagrammes qui peuvent être de type log-log afin de couvrir plusieurs ordres de grandeur et de représenter les lois en puissance par des droites.