Projet Cours en cours

[Projet_CEC]

Bonjour à tous ,

Nous sommes une équipe d'étudiants GMP et nous travaillons sur un projet , intitulé COURSES EN COURS,
où l'on doit concevoir notamment la voiture miniature(Longueur < 300mm ; largeur < 210mm) la plus rapide du concours entre les lycéens et collégiens. Notre question est la suivante :

Nous voulons savoir quel serai le meilleur matériau pour les roues arrières de la voiture pour que l'adhérence soit au maximum , sachant que la piste est composée de téflon ?

Merci d'avance ;)

L'équipe Course en Cours
IUT de NANTES

[Black Jack]

Voir ici :

http://blog.mechguru.com/machine-design/typical-coefficient-of-friction-values-for-common-materials/

Mais méfiance, on trouve un peu tout et n'importe quoi pour les coefficients de frottement entre le téflon et d'autres matériaux.

Tu peux aussi faire quelques essais pratiques, on essayant de faire glisser un morceau de téflon (le même que celui du sol) sur des plans inclinés de différents matériaux (alu, acier, ...).

Il suffit de se procurer de petites plaques de ces différents matériaux et de mesurer l'angle du plan fait par le "morceau" du matériau testé avec l'horizontale pour que le morceau de téflon soit juste à la limite de glisser.
Le matériau qui aura le plus grand angle, aura aussi le plus grand coefficient de frottement ... et devrait alors permettre la plus grande accélération au démarrage de la voiture.

:zen:

[Dlzlogic]

Bonjour,
J'ai l'impression que le téflon est un matériau relativement "mou". Si c'est le cas, des roues munies d'aspérités devraient être assez efficaces.

[Benjamin]

Salut,

Je suis d'accord pour dire que plus l'adhérence sera forte, plus on pourra donner une accélération forte. Cependant, je voudrais aborder 2 points :

- 1 L'adhérence la plus élevée possible pour accélérer fort n'a d'intérêt pratique que si le véhicule atteint réellement une accélération proche de g*mu (où g est l'accélération de la pesanteur et mu le coefficient de frottement)
- 2 Les pertes par roulement seront important (en relatif) pour ce type de véhicule. On ne le sait pas assez, mais par exemple, pour une voiture classique qui roule à 50 km/hr, la répartition des pertes est grosso modo 33% pertes aérodynamiques et 66% pertes par résistance au roulement. A 20km/hr, on peut monter jusqu'à 80% - 85%. Tout ça pour dire que ce type de pertes (résistance au roulement) peut-être carrément non négligeable suivant l'application et le but recherché. Or elles dépendent aussi des matériaux mis en jeu

En conclusion, plutôt que d'aller chercher un mu de 0,9 alors que votre véhicule va accélérer (par exemple) au max à 0,4 G, il faut aussi regarder l'impact sur les pertes.

Pour info, les pertes par résistance aux roulements sont des pertes liées à la déformation du pneumatique. C'est la raison pour laquelle un train offre 10 fois moins de pertes par résistance au roulement qu'un poids lourd. C'est aussi l'une des raisons pour laquelle un pneu sous-gonflé consomme davantage.

[Black Jack]

Oui mais ...

Le téflon (pas en conditionnement de quelques microns comme celui dont on se sert pour l'étanchéité des tuyauteries) est un matériau avec un très bas coefficient de friction avec la plupart des matériaux. C'est d'ailleurs un matériau couramment utilisé quand on cherche à diminuer les frottements. Ce matériau n'a rien de "mou" non plus.

Exemple : coeff de frottement typiquement : 0,04 entre téflon-téflon, typiquement 0,1 avec la plupart des aciers ...

Et donc, il y a 9 chances sur dix qu'il y ait un gros problème de patinage au démarrage...

Si le but est d'atteindre (pas précisé dans l'énoncé) une vitesse la plus grande possible sur une longueur donnée, alors le problème de l'adhérence est plus que crucial.

Les autres problèmes, frottement dans les roulements, pertes aérodynamiques et autres ne sont pas liés au matériau des roues et ne concernent guère la question judicieuse qui est posée, soit :

"Nous voulons savoir quel serai le meilleur matériau pour les roues arrières de la voiture pour que l'adhérence soit au maximum , sachant que la piste est composée de téflon ?"

Le matériau des roues est primordial au démarrage (pourvu évidemment que le moteur puisse fournir une puissance suffisante) et il est aussi primordial si il faut prendre des tournants ...


:zen:

[Benjamin]

Le problèmes, frottement dans les roulements, pertes aérodynamiques et autres ne sont pas liés au matériau des roues

Exact, et je n'ai jamais dit le contraire. Je n'ai même jamais parlé des frottements dans les roulements. La confusion vient sans doute du fait que j'ai parlé de la perte par roulement, ce qui n'était pas un bon choix de ma part je l'avoue.

Je parlais de ceci : http://en.wikipedia.org/wiki/Rolling_resistance
Rolling Resistance Coefficient qui se traduit en français par Coefficient de Résistance au Roulement (CRR).

Si j'ai parlé des pertes aérodynamique, c'est uniquement pour montrer qu'à basse vitesse, ce ne sont pas ces pertes là les plus importantes (et de loin) car j'ai vu plusieurs fois certains ne s'intéresser à tort qu'à ces pertes là.

De nombreuses recherches en pneumatique actuellement, sont destinées à faire baisser ce fameux CRR tout en gardant une adhérence adéquate. Une nouvelle note énergétique (un peu comme les classes de bâtiments ou d'appareil électroménager) vient d'ailleurs de sortir pour noter un pneu, de A à E je crois, qui dépend directement du CRR. Un bon pneu sera est B alors qu'un pneu bas de gamme sera E. Dans les 2 cas, on a globalement le même mu.

Enfin, je redis ce que j'ai écrit et que tu n'as pas lu apparemment : "suivant l'application et le but recherché". C'est l'une des premières étapes dans la conception d'un système : définir ses besoins, et les paramètres sur lesquelles on va pouvoir jouer pour les atteindre. Et effectivement, tout est loin d'être précisé dans l'énoncé. Donc plutôt que risquer de donner une réponse à côté de la plaque, je préfère répondre en élargissant au maximum ce à quoi il faut penser.

Conclusion bis : oui, ça se trouve qu'ici ça ne servira à rien in fine de regarder le CRR des roues. Je mets juste le doigt sur le fait qu'il ne fait pas oublier ce paramètre non plus. Un peu comme de dire "je cherche à capter le plus de pluie possible" ==> "fais un parapluie de 3m de diamètre" ==> et 2 mois après "ah ben en fait, j'y avais pas pensé mais mon parapluie il se casse dès que j'ai 3 gouttes qui tombent dessus".

Et de façon générale, je persiste qu'il ne faut pas chercher à avoir le meilleur possible sans connaissance des besoins dans toute leur globalité. Dépenser du temps, de l'énergie, de l'argent etc... pour avoir un mu de 0.9 pour une accélération max de 0.4 G n'a pas de sens (je n'ai pas cru comprendre que le véhicule devrait tourner).

[Black Jack]

Je ne sais pas si le véhicule doit tourner, mais de toutes manières le problème d'adhérence est aussi bien déjà présent au démarrage.

Ce qui fait tilt immédiatement chez moi est le choix du matériau du sol ...c'est un matériau à très bas coefficient de frottement avec presque n'importe quel autre matériau.

Ce choix n'est évidemment pas fortuit.

Dans le cas de l'exercice, on ne peut ni viser une accélération de 0,9 g ni même une de 0,4 g

Et si on tient compte aussi que la question de l'énoncé parle des "roues arrières", on reniffle qu'on a à faire à une 2 roues motrices prévues.

Avec un µ de l'ordre de 0,1 (qu'on pourrait bien avoir avec maints matériaux de roues) et une masse répartie telle que 60 % par exemple soit sur les roues motrices, l'accélération serait limitée à 0,06 g, soit peanuts.

Certes tous les aspects cités sont importants sur un exercice général, mais dans le cadre de l'exercice pratique du topic, on sent bien que le paramètre primordial est l'adhérence ...

Je n'ai rien dit d'autre.

Il faut, dans le cadre de l'exercice pratique, essayer d'augmenter au max l'adhérence, mais peut être aussi penser à un 4 X 4 (bien difficile à mettre au point) qui devrait permettre une meilleure accélération.

Il est aussi impératif de répartir les charges (poids de la voiture) intelligemment.

Il faut aussi savoir si la voiture doit pouvoir prendre des virages, car avec une pulsion par exemple (2 roues arrières motrices), si on a une bonne adhérence à l'arrière mais une mauvaise à l'avant (par exemple à cause de la répartition des charges), on fera un tout droit dans le 1er virage.

Il n'en reste pas moins vrai, que le problème doit être pensé dans sa globalité... et ne pas se cantonner uniquement sur un seul problème, fut-il primordial.

:zen:

[Mathusalem]

Intuitivement, j'utiliserais (je testerais) de la gomme dure pour les roues.