Brevet FR2315690A1 — publié le 19770121

L'invention se rapport aux systèmes, dont sont équipés certains engins de travaux publics, pelles hydrauliques ou grues mobiles, qui permettent de détecter les conditions instantanées d'évolution de ltéquipeient de travail de 1 'engin et de les comparer à des conditions limites, au-delà desquelles se produit le basculement de engin. Le but que se propose d'atteindre l'invention est de proposer un nouveau dispositif, dont les caractéristiques principales sont la résistance mécanique et la simplicité. L'invention a donc pour premier objet un dispositif permettant de mesurer le couple tendant à provoquer le basculement d'un engin de travaux publics comportant une flèche supportant un équipement de travail et articulée sur un support lié au chassies de l'engin autour dtun axe horizontal, le pivotement de ladite flèche autour de son axe d'arti culatioa étant d'autre Part commandé au moyen d'au moins un vérin hydraulique attelé à la flèche et au support de celle-ci. Ce dispositif comporte essentiellement deux capteurs des composantes horizontale et verticale de l'effort passant par l'axe d'articulation de la flache dont les signaux, combinés à ceux indiquant l'effort (en direction et en intensité) dans le vérin, sont comparés à un signal de référence représentatif du couple limite de basculement de 1' engin. Ce dispositif comporte en outre avec avantage deux capteurs des composantes horizontale et verticale de l'effort passant par l'axe d'articulation du vérin hydraulique sur le support. L'invention a également pour objet un procédé permettant de mesurer le couple tendant à provoquer le basculement d'un engin de travaux publics comportant une flèche supportant un équipement de travail et articulée sur un support lié au chtssis de l'engin autour d'un axe horizontal, le pivotement de ladite fleche autour de son axe d'articulation étant d'autre part commandé au moyen d'au moins un vérin hydraulique attelé à la fleche et au support de celle-ci. Selon ce procédé, on mesure les composantes horizontale et verticale de l'effort passant par l'axe d'articulation de la flèche ce qui permet alors de calculer le couple tendant à provoquer le basculement compte tenu de l'effort exercé par le vérin hydraulique. L'invention sera mieux comprise, et des caractéristiques secondaires et leurs avantages apparattront au cours de la description d'une réalisation donnée ci-dessous à titre d'exemple. Il est entendu que la description et les dessins ne sont donnés qu'à titre indicatif et non limitatif. Il sera fait référence aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 représente schématiquement les efforts dont la composition permet de maintenir en équilibre la flèche d'une pelle hydraulique ; - la figure 2 représente la décomposition des efforts représentés sur la figure 1; - la figure 3 est une coupe axiale de ltaxe d'articulation de la flèche sur la tourelle, montrant la géométrie particulière dudit axe; - la figure 4 représente un détail agrandi du montage de la figure 3 - la figure 5 représente le schéma électrique du capteur des composantes horizontale et verticale des efforts passant par les articulations; et - la figure 6 est une coupe suivant VI-VI de la figure 4, L'engin de la figure 1 comprend un châssi 1, muni de chenilles2 qui reposent sur le sol 3 une tourelle 4 qui est montée pivotante sur le chassis I autour d'un axe vertical 5, et une flèche 6 qui est articulée sur la tourelle 4 autour d'un axe horizontal 7. Dans la position représentée, la tourelle 4 est orientée latéralement par rapport L la direction de translation des chenilles 2. Un vérin 9 est attelé entre la flèche 6 et la tourelle 4, articulé à la tourelle 4 autour d'un axe 10 et sur la flèche 6 autour d'un axe 11, lesdits axes 10 et 11 étant parallèles à l'axe 7.En outre, il doit outre noté qu'une charge Q est suspendue, verticalement, à un point extrême 8 de ia flèche 6. Selon les lois classiques de la mécanique, on sait que la flèche 6 est maintenue en équilibre sous l'effet de trois forces : la charge Q, la réaction F1 passant par l'axe 7 d'articulation de la flèche 6, et la réaction F2, passant par l'axe 11 d'articulation du vérin 9 sur la flèche 6, et alignée sur la droite passant par les axes 10 et 11. La direction et l'intensité de la réaction F2 sont facilement connues :-la direction est, comme cela vient d'être dit, confondue avec la droite passant par les axes 10 et 11 - l'intensité est égale au produit de la section utile du vérin connue par construction, et de la pression connue en la mesurant avec un manomWtre. La direction et l'intensité de Fl sont par contre non connues a mais on possède des dispositifs de mesure permettant leur détermination, teg que, par exemple, celui décrit en annexe. On étudiera maintenant la figure 2 en regard de laquelle est exposé le problème posé et résolu par l'invention. L'engin est soumis à l'action de trois couples distincts par rapport à la ligne perpendiculaire au plan de débattement de la flèche 6, donc ici de l'axe 0 de contact de l'arête externe d'une des chenilles 2 avec le sol 3. I1 s'agit des couples - du poids P de l'engin, appliqué au centre de gravité G de engin, à une distance L de l'axe 0, - de la réaction (-F1), qui est appliquée au niveau de l'axe 7, dont la composante horizontale (-F4) est appliquée à une distance A de l'axe 0, et dont la composante. verticale (-F3) est appliquée à une distance C de l'axe 0, - et, de la réaction (-F2), qui est appliquée au niveau de l'axe 10 d'articulation du vérin 9 sur la tourelle 4, dont la composante horizontale (-F5) est appliquée à une distance B de l'axe 0, et dont la-composante verticale (-F6) est appliquée à une distance D de lraxe 0. Les diverses distances et composantes sont représentées dans un système de coordonnées rectangulaires horizontale et verticale OX, OY. Pour que l'enta ne bascule pas, il Sut que le couple du poids P soit supérieur aux couples tendant à provoquer le basculement, et donc que la condition suivante soit satisfaite P x L > -(F3 x C) - (F4 x A) + (F5 x B) + (F6 x D) (1) Les réactions F1 et F2 étant susceptibles d'être connues par la mesure, cqmme cela a été indiqué ci-avant, leurs composantes sont elles-mêmes connues. Les distances A, B, a D étant elles-mêmes mesurables il devient possible de calculer la valeur du second terme de l'inégalité (1) et de comparer cette valeur au produit P x L. Dans le cas où cette inégalité ne serait plus satisfaite il est aisé de déclencher Iralarme au moyen d'un signal actionné dès que l'inégalité change de sens, et même de bloquer éventuellement les commandes de vérin 9 afin de ne pas poursuivre un mouvement de la flèche dangereux pour la stabilité de l'engin. Naturellement, la réaction F2 peut être mesurée aussi bien à partir de la pression dans le vérin 9, que par la mesure directe de ses composantes au moyen d'un capteur analogue à celui décrit en annexe. L'invention n'est pas limitée a la réalisation représentée, mais en couvre au contraire toutes les variantes qui pourraient lui être apportées sans sortir de son cadre, ni de son esprit. ANNEXE Description d'un dispositif de mesure, ou capteur, des composantes horizontale et verticale d'un effort passant par un axe d'articulation. L'axe 7 possede deux parties décolletées, 7a, qui ont vn diamètre d2 inférieur au diamètre dl du reste de l'axe, et qui sont disposées en regard des extrémités 12 de l'alésage 13 ménagé dans la flèche en vue de l'introduction de l'axe 7. Sous l'effet d'un effort F, les deux parties 7SJ décolletées prennent une courbure comme représenté sur la figure 4.. n suffit de mesurer les déformations resultantes l'aide d'une technique classique de mesure des déformations de pièces Par l'emploi de jauges extansométriques, pour connaitre la valeur des -rSbctions au niveau des paliers 14 de tourelle, supports de l'axe 7. Ainsi on a placé des jauges 15 et 16 sur la fibre supérieure de la partie 7a, et des jauges 17,et 18 sur la fibre inférieure de ladite partie, deux autres jauges 19 et 20 étant disposées à 90 des premières citées et deux jauges 21 et 22, non vues sur la figure 4, mais visibles sur la figure 6 sont diamétralement opposées aux jauges 19, 20 Dans le cas représenté - la jauge 15 s'allonge, - la jauge 16 se raccourcit - la jauge 17 se raccourcit - la jauge 18 s'allonge. Ces jauges, branchées selon le schéma de la figure 5, permettent d'obtenir un signal électrique tV proportionnel a l'effort appliqué} V étant la tension d'alimentation du pont de Weatstone de branchement des jauges. Les jauges 19, 20 et 21, 22 étant disposées dans un plan diamétral perpendiculaire au plan diamétral des jauges 15, 16 et 17, 18, il est possible de mesurer en permanence des tensions électriques # Vy et tSVx proportionnelles aux composantes Cy et Cx d'un effort R, dont la valeur est donnée par la formule (2) Chacune des deux parties 7a fléchit en proportion de la partie de la réaction totale reprise par le palier 14 adjacent, de sorte que l'effort F peut être calculé en faisant la sonie des deux parties de cette réaction. REVENDICATIONS 1. Dispositif permettant de mesurer le couple tendant à provoquer le basculement d'un engin de travaux publics comportant une flèche (6) supportant un équipement de travail et articulée sur un support (4) lié au chassis (1) de l'engin autour dlun axe horizontal (7), le pivotement de ladite flèche autour de son axe d'articulation (7) étant d'autre part commandé au moyen d'au moins un vérin hydraulique (9) attelé à la flèche et au support de celle-ci, caractérisé en ce qu'il comporte essentiellement deux capteurs (19, 15) des composantes horizontale (Cx) et verticale(Cy) de lteffort passant par l'axe d'articulation (7) de la flèche dont les signaux, combinés à ceux indiquant l'effort (F2) (en direction et en intensité) dans le vérin, sont comparés à un signal de référence (PxL) représentatif du couple limite de basculement de l'engin. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre deux capteurs des composantes horizontale et verticale de l'effort passant par l'axe d'articulation du vérin hydraulique sur le support. 3. Procédé permettant de mesurer le couple tendant à provoquer le basculement d'un engin de travaux publics comportant une flèche supportant un équipement de travail et articulée sur un support lié au châssis de l'engin autour d'un axe horizontal, le pivotement de ladite flèche autour de son axe d'articulation étant d'autre part commandé au moyen d'au moins un vérin hydraulique attelé à la flèche et au support de celle-ci, caractérisé e; ce qu'on mesure les composantes horizontale et verticale de l'effort passant par ltaxe d'articulation de la flèche ce qui permet alors de calculer le couple tendant à provoquer le basculement compte tenu de l'effort exercé par le vérin hydraulique.