EuroWire July 2016

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Article technique
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Analyse de conception
d’une toronneuse planétaire
de grandes dimensions au
moyen d’outils IAO
Par Giorgio Pirovano, MFL Group, et Fabiano Maggio, EnginSoft SpA
Introduction
La conception d’une toronneuse
planétaire équipée d’un dispositif à
détorsion n’est pas un projet simple, en
raison de la rotation «planétaire» des
parties qui introduit des effets dynamiques
qui sont difficiles à estimer, en particulier
si la performance est extrême à cause
de la grande masse de la bobine, des
configurations de charge et de la vitesse
de rotation.
Afin d’éviter tout risque éventuel et pour
obtenir les données de conception les plus
précises, MFL a engagé EnginSoft comme
partenaire fiable dans ce projet pour ses
compétences en matière de simulation.
Pour ce projet spécifique, l’évaluation
dynamique générale de la toronneuse
planétaire a été confiée à EnginSoft.
Afin d’obtenir des résultats fiables et
précis, il est nécessaire d’utiliser un
logiciel multicorps puissant et versatile:
RecurDyn®.
D’autre part, MFL doit compléter la
conception de la totalité des parties, afin
de répondre à l’exigence structurelle en
termes de résistance et de longévité.
Méthodes et définition
des problèmes
Cette toronneuse planétaire colossale
sera utilisée pour produire des câbles avec
des diamètres et des combinaisons de
torons différents, de sorte que les bobines
chargées sur la machine puissent avoir des
dimensions et des positions différentes
sur le rotor principal. En outre, les bobines
sont naturellement déséquilibrées en
raison d’erreurs d’enroulement, ce qui
entraîne des scénarios différents quant à
la charge à analyser. L’objectif consiste à
identifier le cas le plus extrême en termes
de puissance nécessaire pour les moteurs
et le stress sur les parties.
Les ingénieurs d’EnginSoft sont chargés
d’identifier les pires conditions possibles
grâce à la simulation dynamique.
L’approche commence par une seule cage;
une analyse définit la pire configuration.
Ensuite, avec MFL, ils définissent les
scénarios de charge finie.
L’étape suivante est la simulation
dynamique de différents scénarios de
charge en appliquant la pire condition de
cage précédemment définie. À la fin, il est
possible d’obtenir les pires conditions de
travail de l’ensemble de la machine.
En d’autres termes, cette activité est
l’application scientifique et précise de la
planification expérimentale (DOE).
Modèle de dynamique
des corps rigides
Une analyse dynamique des corps
rigides est réalisée; les charges
internes et la puissance/le couple des
moteurs dépendent principalement de
l’accélération et des inerties des parties
en mouvement; par conséquent il n’est
pas nécessaire d’introduire la flexibilité
dans le modèle (ce qui augmenterait de
manière significative l’effort de calcul).
Le modèle dynamique est défini dans
l’environnement RecurDyn® à partir de la
géométrie CAO 3D de la machine de MFL.
Le résultat est un modèle précis avec plus
de 100 corps.
La plupart des propriétés d’inertie sont
dérivées automatiquement du CAO, mais
plusieurs corps sont paramétrés dans le
logiciel multi-corps.
De toute évidence, la connexion entre les
différents corps simule parfaitement la
liaison cinématique réelle (engrenages,
arbres, etc.) de manière à obtenir un
modèle qui est le plus proche possible de
la machine réelle en termes de degrés de
liberté.
Les engrenages sont des composants
spécifiques de la bibliothèque RecurDyn®,
et ils sont conçus pour simuler la
▲
▲ Figure 1: Rotations sur une toronneuse planétaire
▼ ▼ Figure 2: Cage individuelle de la toronneuse
planétaire
▼ ▼ Figure 3:Méthode et approche DOE
Cage individuelle
Cage individuelle Cage individuelle
Dimension de la bobine
DOE
Charge sur
les parties
Puissance
du moteur
Déséquilibre
de la bobine
Combinaison
de bobines