Stick-Slip
Information
- Contacts : Benjamin MARTINEZ & Nathan THORPE (benjamin.martinez@etu.sorbonne-universite.fr et
- nathan.thorpe@etu.sorbonne-universite.fr )
- Etudes : L3 Sciences de la Terre
- Dates du projet : 24 Janvier - Mai 2024
- Responsables de l'UE LU3ST062 : Loïc LABROUSSE et Pierre THERY
- Responsable Projet Stick-Slip : Loïc LABROUSSE
Présentation du sujet :
Cahier des charges :
Contraintes :
Calculs et codes :
Montage :
Résultats :
Conclusion et ouverture :
Remerciements :
Journal de Bord
24/01/2025
Explication du Projet : Modélisation de la réaction de la croûte terrestre suite à la formation d'une faille à partir d'un modèle comportant un tapis roulant sur lequel sont placés de tampons (ou patins) retenus par des ressorts tels que :
Idées :
- Reprendre le modèle en LEGO à un seul tampon déjà existant (comprendre son fonctionnement, identifier ses points forts et ses points faibles)
- Utiliser une courroie de vélo sans chaine comme tapis roulant (les dents permettant de mieux récupérer l'énergie mécanique transmise par le moteur via un système d'engrenages)
- Créer un cadre en bois pour solidifier la structure et éviter que les tampons ne quitte la courroie (utiliser du bois de type contreplaqué 7 plis)
- Créer un système de rail en aluminium afin de limiter des frottements des tampons avec le cadre (utiliser des roues avec roulements à billes dans les rails)
- Modifier la structure des tampons pour y placer un téléphone dessus et réaliser des mesures
- Conceptualiser un programme Python capable de récupérer les données via Phyphox
Livre sur le sujet :
La déformation des roches - LABROUSSE et YAMATO (partie 5, chap.17 : la dynamique du glissement co-sismique; 1.1 Le modèle du patin ressort)
31/01/2025
- Conceptualisation rapide de l'ensemble du modèle avec un focus sur les patins
- Etablir la liste des matériaux et parties utiles à la conception
- Début de schématisation graphique du prototype de patins
Fig 1: Brouillon , Brainstorming sur le design des patins avec porte-téléphone et modèle du rail.
07/02/2025
- Recherches sur les modèles de courroie potentiels:
I. BELTSERVICE CORPORATION (page d'accueil site officiel)
BROCHURE
Avantages
- Produits vendus au mètre
- Multiples Choix de matériaux et formes
- Qualité professionnelle
Inconvénients
- Fournisseur à l'étranger, potentiels frais d'importation
- Fournisseur industriel, prix industriel peut-être pas avantageux
- Demandent beaucoup d'informations et de prise de contact, n'offrent pas directement les produits avec les prix
Conclusion: Mauvais choix
II. RS-ONLINE
Courroie Contitech CONTI FO-Z, Section XPZ, long primitive : 1950mm, long int: 1874mm, long ext : 1963mm
https://fr.rs-online.com/web/p/courroies-en-v-et-courroies-trapezoidales/4742613?gb=s
Avantages
- 1963 mm -> longueur satisfaisante pour le projet
- Prix abordable
- Bonne disponibilité
- Engrenage adapté disponible
Inconvénients
- Largeur de la bande insuffisante -> plusieurs seront nécessaires (2 ou 3)
Conclusion: Bon choix
- Schématisation de la motorisation et des engrenages (repris du modèle des années précédentes)
Fig 2: Brainstorming , Schématisation de la motorisation et des engrenages avec quelques théories sur comment démonter facilement pour éventuellement pouvoir changer la courroie.
15/02/2025
REMARQUE: Nous sommes trop lents sur le théorique, il faut faire avancer la partie pratique.
- Recherche dans les réserves du fablab pour des roulements à billes
-
Basé sur les données géométriques de la courroie nous estimons avoir besoin de parois latérales d'au moins:
1m de longueur, 10 cm de largeur , 3 cm d'épaisseur.
- Pour estimer la tailles des trous de l'axe à percer sur les parois, il faut savoir quel moteur utiliser: Nous sommes allés au fablab voir quels moteurs étaient disponibles: Nous avons été conseillé des moteurs plus puissants pour notre projet (moteurs pas à pas), nous avons aussi testé la puissance du moteur déjà présent sur le modèle LEGO -> selon les aides du fablab il devrait être déjà suffisamment puissant.
- Recherche de code pour le transfert du data de phyphox en temps réel: https://github.com/frederic-bouquet/phyphox-dataviz-tools
20/02/2025
Inventaire des rails alluminium en stock et autres matéiaux disponibles: rails grands et moyens, peut-être un peu grands , roulements à billes n'ont pas d'axes donc il faudrait en rajouter un.
Découpe des côtés structuraux en contreplaqué à la menuiserie du fablab, puis ponçage à la machine et à la main.
Dimensions: 100x10x2 cm
Fig 3: Étapes et matériel de la découpe et du ponçage des parois structurales en contreplaqué du Stick-Slip
Les fabmanagers n'étant pas présents, l'utilisation de scie sauteuse n'était pas autorisée, la découpe a donc été faite avec une scie manuelle (travail plus long), la scie circulaire n'étant pas adaptée pour la longueur de découpe. En conséquent seule une des deux parois est coupée et ponçée l'autre est à moitié coupée. Les deux sont stockées au fablab prototypage.
Prochaine étape: Prototypage est fermé le Vendredi 21/02/2025, ce jour là nous avancerons sur le modèle 3D du patin et un cylindre test.
21/02/2025
Découpe de la deuxième planche à la scie sauteuse et ponçage (finalement on a eu accès à prototypage). Découpe d'axes cylindriques tests en bois pour tester un assemblage avec le moteur et engrenages.
21/02/2025
- Découpe de la deuxième planche à la scie sauteuse et ponçage (finalement on a eu accès à prototypage).
- Découpe d'axes cylindriques tests en bois pour tester un assemblage avec le moteur et engrenages.
- Recherches sur le programme pour collecter en temps réel les données de phyphox.
Fig 4: Planches de bois et axes cylindriques avec chutes pour le test moteur
03/03/2025
- Recherche d'une nouvelle courroie : modèle envisageable -> https://allocourroies.com/courroie-simple-dentee-htd/7732-courroie-simple-dentee-1000h-100.html
07/03/2025
- Nouvelle courroie , modèle choisi : https://allocourroies.com/
courroie-trapezoidale-lisse/ 3994-courroie-trapezoidale- lisse-c77.html - Model test sur lego de patin:
1. Design
Fig 5: Modèle 3D et programme OpenScad du patin 1.0
2. Impression
Fig 6: Impression 3D du patin test
3. Test
Fig 7: Installation pour le test du patin avec PhyPhox
- Test du prototype fig 7:
- Résultats: Problème de force de rappel insuffisante, problème de trainée de la courroie par les axes...
PHYPHOX
Mr. LABROUSSE est venu nous prêter main forte avec le programme permettant de transmettre les données de Phyphox vers un programme Python, nous permettant ainsi de collecter les données. Nous avons rencontré certains soucis, liés à une erreur systématique de Phyphox, qui considérait qu'une accélération constante, peu importe sa valeur, indiquait une vitesse croissance et donc un déplacement constant, même alors que le téléphone était immobile
14/03/2025
Mr. LABROUSSE est revenu avec un nouveau programme, corrigeant globalement l'erreur systématique de Phyphox. Nous avons essayé de le tester en situation réelle, en utilisant les premières versions déjà existante en LEGO du Stick-slip, cependant nous avons rencontré de nombreuses difficultés : des problèmes d'adhérences du programme, le cadre du stick-slip qui a cédé à quelques endroits, la nécessité de rallonger la structure, un changement de ressort avec une constante de rappel k adaptée, ainsi que la chaine d'engrenage alimentant la bande qui avait du jeu et qui a fini par ne plus fonctionner après une dizaine de secondes d'utilisation (à cause de la vitesse de rotation importante, amenant certaines pièces à fondre).
Après avoir remanié la longueur du stick-slip et placé un œillet pour limiter les frottements entre les différentes pièces, et donc la fonte, une somme parvenu à faire fonctionner notre stick-slip de manière plus durable. En revanche, nous ne sommes pas parvenu à réaliser les tests voulu avec notre téléphone placé sur le patin, la force de rappel des patins n'étant pas assez puissante.
Nous avons décider de changer de nouveau de courroie, afin d'en avoir une dentée. Nous avons donc prise celle-ci : https://allocourroies.com/courroie-simple-dentee-htd/7236-courroie-simple-dentee-2000-8mhtd20.html-en-v-et-courroies-trapezoidales/4742613?gb=s
21/03/2025
Après avoir remanié la longueur du stick-slip et placé un œillet pour limiter les frottements entre les différentes pièces, et donc la fonte, une somme parvenu à faire fonctionner notre stick-slip.
Aujourd'hui, nous avons décidés de retirer le moteur du prototype de stick-slip et d'installer une manivelle à la place, afin de pouvoir tester en conditions réelles le programme que nous a fourni. Après avoir modifié de nouveau la structure, nous sommes arrivés à ceci :
Fig 8: Installation pour le test du patin avec PhyPhox avec manivelle manuelle.
Nous aurions besoin de ressorts avec une force de rappel plus importante, car pour le moment, ceux que nous avons ramène difficilement le patin lorsque un téléphone est placé dessus.
Nous avons également modélisés en 3D la structure du patin qui sera utilisé pour notre construction finale. nous allons reprendre des éléments créés lors d'un projet précédent (le projet riedle : https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/wiki/doku.php?id=wiki:projet:riedel), afin de bloquer nos roulements à billes sur notre patin à l'aide de tiges qu'ils ont modélisé. Nous arrivons donc à cette structure :
Fig 9: Modèle 3D et programme OpenScad du patin 1.1
28/03/2025
Fig 10: Brainstorming avec moteur potentiel à pas (nous doutons que ce soit le plus judicieux) et axe tests en bois
Fig 11: Modèle 3D et programme OpenScad du patin 1.2
Nous avons encore changé de courroie, puisque celle que nous avions reçu avait un revêtement plastique et non en caoutchouc.
04/04/2025
Nous avons commencé à modéliser des engrenages pour le projet
Fig 12: Modèle 3D et programme OpenScad de l'axe de l'engrenage courroie 1.0
11/04/2025
Nous avons reçu la courroie finale et le moteur DC final pour le montage:
Fig 13: Courroie et moteur DC finaux
Nous avons aussi réalisé les axes d'entrainement de la courroie a et b en utilisant les paramètres de celle-ci en 3D sur Openscad: 1800, 8M
Fig 14: Brainstorming pour le code OpenScad du patin 1.1
Fig 15: Modèle 3D et programme OpenScad de l'axe de l'engrenage courroie b 1.1
Fig 16: Modèle 3D et programme OpenScad de l'axe de l'engrenage courroie a 1.1
Nous avons également discuté d'élaborer un système permettant de maîtriser la tension de la courroie sur le projet et de pouvoir modifier facilement le poids du patin si nécessaire.
PROCHAINES ETAPES:
- Trouver des ressors adaptés
- Imprimer les axes
- Finir de monter le système motorisé sur la courroie
- Mettre au point un système de maintien de la courroie pour la portion plateau de glissage
- Finir les modifications du patin pour le placement des roues de guidage
18/04/2025
Fig 17: Modèle 3D et programme OpenScad de l'axe des engrenages support central courroie c 1.1
02/05/2025
Début du montage à partir des axes améliorés par Pierre Thery.
Nous avons percé les planches pour créer une fente de glissement pour l'axe permettant de tendre la courroie et un trou pour fixer le moteur.
Lors du montage la découpe d'un emplacement pour le moteur sur les planches les a fragilisés et une section s'est cassé
Suite : Réparations nécessaires + construire système pour l'axe
09/05/2025
Réparations effectués, merci à Pierre pour l'aide.
Le montage permet un axe amovible afin de tendre la courroie, nous avons percé de multiples trous pour placer les axes de soutien de la courroie.
Fig 18: Montage de l'axe amovible de tension de la courroie
Fig 19: Montage des axes de soutien de la courroie.
16/05/2025
24/01/2025
Explication du Projet : Modélisation de la réaction de la croûte terrestre suite à la formation d'une faille à partir d'un modèle comportant un tapis roulant sur lequel sont placés de tampons (ou patins) retenus par des ressorts tels que :
Idées :
- Reprendre le modèle en LEGO à un seul tampon déjà existant (comprendre son fonctionnement, identifier ses points forts et ses points faibles)
- Utiliser une courroie de vélo sans chaine comme tapis roulant (les dents permettant de mieux récupérer l'énergie mécanique transmise par le moteur via un système d'engrenages)
- Créer un cadre en bois pour solidifier la structure et éviter que les tampons ne quitte la courroie (utiliser du bois de type contreplaqué 7 plis)
- Créer un système de rail en aluminium afin de limiter des frottements des tampons avec le cadre (utiliser des roues avec roulements à billes dans les rails)
- Modifier la structure des tampons pour y placer un téléphone dessus et réaliser des mesures
- Conceptualiser un programme Python capable de récupérer les données via Phyphox
Livre sur le sujet :
La déformation des roches - LABROUSSE et YAMATO (partie 5, chap.17 : la dynamique du glissement co-sismique; 1.1 Le modèle du patin ressort)
31/01/2025
- Conceptualisation rapide de l'ensemble du modèle avec un focus sur les patins
- Etablir la liste des matériaux et parties utiles à la conception
- Début de schématisation graphique du prototype de patins
Fig 1: Brouillon , Brainstorming sur le design des patins avec porte-téléphone et modèle du rail.
07/02/2025
- Recherches sur les modèles de courroie potentiels:
I. BELTSERVICE CORPORATION (page d'accueil site officiel)
BROCHURE
Avantages
- Produits vendus au mètre
- Multiples Choix de matériaux et formes
- Qualité professionnelle
Inconvénients
- Fournisseur à l'étranger, potentiels frais d'importation
- Fournisseur industriel, prix industriel peut-être pas avantageux
- Demandent beaucoup d'informations et de prise de contact, n'offrent pas directement les produits avec les prix
Conclusion: Mauvais choix
II. RS-ONLINE
Courroie Contitech CONTI FO-Z, Section XPZ, long primitive : 1950mm, long int: 1874mm, long ext : 1963mm
https://fr.rs-online.com/web/p/courroies-en-v-et-courroies-trapezoidales/4742613?gb=s
Avantages
- 1963 mm -> longueur satisfaisante pour le projet
- Prix abordable
- Bonne disponibilité
- Engrenage adapté disponible
Inconvénients
- Largeur de la bande insuffisante -> plusieurs seront nécessaires (2 ou 3)
Conclusion: Bon choix
- Schématisation de la motorisation et des engrenages (repris du modèle des années précédentes)
Fig 2: Brainstorming , Schématisation de la motorisation et des engrenages avec quelques théories sur comment démonter facilement pour éventuellement pouvoir changer la courroie.
15/02/2025
REMARQUE: Nous sommes trop lents sur le théorique, il faut faire avancer la partie pratique.
- Recherche dans les réserves du fablab pour des roulements à billes
-
Basé sur les données géométriques de la courroie nous estimons avoir besoin de parois latérales d'au moins:
1m de longueur, 10 cm de largeur , 3 cm d'épaisseur.
- Pour estimer la tailles des trous de l'axe à percer sur les parois, il faut savoir quel moteur utiliser: Nous sommes allés au fablab voir quels moteurs étaient disponibles: Nous avons été conseillé des moteurs plus puissants pour notre projet (moteurs pas à pas), nous avons aussi testé la puissance du moteur déjà présent sur le modèle LEGO -> selon les aides du fablab il devrait être déjà suffisamment puissant.
- Recherche de code pour le transfert du data de phyphox en temps réel: https://github.com/frederic-bouquet/phyphox-dataviz-tools
20/02/2025
Inventaire des rails alluminium en stock et autres matéiaux disponibles: rails grands et moyens, peut-être un peu grands , roulements à billes n'ont pas d'axes donc il faudrait en rajouter un.
Découpe des côtés structuraux en contreplaqué à la menuiserie du fablab, puis ponçage à la machine et à la main.
Dimensions: 100x10x2 cm
Fig 3: Étapes et matériel de la découpe et du ponçage des parois structurales en contreplaqué du Stick-Slip
Les fabmanagers n'étant pas présents, l'utilisation de scie sauteuse n'était pas autorisée, la découpe a donc été faite avec une scie manuelle (travail plus long), la scie circulaire n'étant pas adaptée pour la longueur de découpe. En conséquent seule une des deux parois est coupée et ponçée l'autre est à moitié coupée. Les deux sont stockées au fablab prototypage.
Prochaine étape: Prototypage est fermé le Vendredi 21/02/2025, ce jour là nous avancerons sur le modèle 3D du patin et un cylindre test.
21/02/2025
Découpe de la deuxième planche à la scie sauteuse et ponçage (finalement on a eu accès à prototypage). Découpe d'axes cylindriques tests en bois pour tester un assemblage avec le moteur et engrenages.
21/02/2025
- Découpe de la deuxième planche à la scie sauteuse et ponçage (finalement on a eu accès à prototypage).
- Découpe d'axes cylindriques tests en bois pour tester un assemblage avec le moteur et engrenages.
- Recherches sur le programme pour collecter en temps réel les données de phyphox.
Fig 4: Planches de bois et axes cylindriques avec chutes pour le test moteur
03/03/2025
- Recherche d'une nouvelle courroie : modèle envisageable -> https://allocourroies.com/courroie-simple-dentee-htd/7732-courroie-simple-dentee-1000h-100.html
07/03/2025
- Nouvelle courroie , modèle choisi : https://allocourroies.com/
courroie-trapezoidale-lisse/ 3994-courroie-trapezoidale- lisse-c77.html - Model test sur lego de patin:
1. Design
Fig 5: Modèle 3D et programme OpenScad du patin 1.0
2. Impression
Fig 6: Impression 3D du patin test
3. Test
Fig 7: Installation pour le test du patin avec PhyPhox
- Test du prototype fig 7:
- Résultats: Problème de force de rappel insuffisante, problème de trainée de la courroie par les axes...
PHYPHOX
Mr. LABROUSSE est venu nous prêter main forte avec le programme permettant de transmettre les données de Phyphox vers un programme Python, nous permettant ainsi de collecter les données. Nous avons rencontré certains soucis, liés à une erreur systématique de Phyphox, qui considérait qu'une accélération constante, peu importe sa valeur, indiquait une vitesse croissance et donc un déplacement constant, même alors que le téléphone était immobile
14/03/2025
Mr. LABROUSSE est revenu avec un nouveau programme, corrigeant globalement l'erreur systématique de Phyphox. Nous avons essayé de le tester en situation réelle, en utilisant les premières versions déjà existante en LEGO du Stick-slip, cependant nous avons rencontré de nombreuses difficultés : des problèmes d'adhérences du programme, le cadre du stick-slip qui a cédé à quelques endroits, la nécessité de rallonger la structure, un changement de ressort avec une constante de rappel k adaptée, ainsi que la chaine d'engrenage alimentant la bande qui avait du jeu et qui a fini par ne plus fonctionner après une dizaine de secondes d'utilisation (à cause de la vitesse de rotation importante, amenant certaines pièces à fondre).
Après avoir remanié la longueur du stick-slip et placé un œillet pour limiter les frottements entre les différentes pièces, et donc la fonte, une somme parvenu à faire fonctionner notre stick-slip de manière plus durable. En revanche, nous ne sommes pas parvenu à réaliser les tests voulu avec notre téléphone placé sur le patin, la force de rappel des patins n'étant pas assez puissante.
Nous avons décider de changer de nouveau de courroie, afin d'en avoir une dentée. Nous avons donc prise celle-ci : https://allocourroies.com/courroie-simple-dentee-htd/7236-courroie-simple-dentee-2000-8mhtd20.html-en-v-et-courroies-trapezoidales/4742613?gb=s
21/03/2025
Après avoir remanié la longueur du stick-slip et placé un œillet pour limiter les frottements entre les différentes pièces, et donc la fonte, une somme parvenu à faire fonctionner notre stick-slip.
Aujourd'hui, nous avons décidés de retirer le moteur du prototype de stick-slip et d'installer une manivelle à la place, afin de pouvoir tester en conditions réelles le programme que nous a fourni. Après avoir modifié de nouveau la structure, nous sommes arrivés à ceci :
Fig 8: Installation pour le test du patin avec PhyPhox avec manivelle manuelle.
Nous aurions besoin de ressorts avec une force de rappel plus importante, car pour le moment, ceux que nous avons ramène difficilement le patin lorsque un téléphone est placé dessus.
Nous avons également modélisés en 3D la structure du patin qui sera utilisé pour notre construction finale. nous allons reprendre des éléments créés lors d'un projet précédent (le projet riedle : https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/wiki/doku.php?id=wiki:projet:riedel), afin de bloquer nos roulements à billes sur notre patin à l'aide de tiges qu'ils ont modélisé. Nous arrivons donc à cette structure :
Fig 9: Modèle 3D et programme OpenScad du patin 1.1
28/03/2025
Fig 10: Brainstorming avec moteur potentiel à pas (nous doutons que ce soit le plus judicieux) et axe tests en bois
Fig 11: Modèle 3D et programme OpenScad du patin 1.2
Nous avons encore changé de courroie, puisque celle que nous avions reçu avait un revêtement plastique et non en caoutchouc.
04/04/2025
Nous avons commencé à modéliser des engrenages pour le projet
Fig 12: Modèle 3D et programme OpenScad de l'axe de l'engrenage courroie 1.0
11/04/2025
Nous avons reçu la courroie finale et le moteur DC final pour le montage:
Fig 13: Courroie et moteur DC finaux
Nous avons aussi réalisé les axes d'entrainement de la courroie a et b en utilisant les paramètres de celle-ci en 3D sur Openscad: 1800, 8M
Fig 14: Brainstorming pour le code OpenScad du patin 1.1
Fig 15: Modèle 3D et programme OpenScad de l'axe de l'engrenage courroie b 1.1
Fig 16: Modèle 3D et programme OpenScad de l'axe de l'engrenage courroie a 1.1
Nous avons également discuté d'élaborer un système permettant de maîtriser la tension de la courroie sur le projet et de pouvoir modifier facilement le poids du patin si nécessaire.
PROCHAINES ETAPES:
- Trouver des ressors adaptés
- Imprimer les axes
- Finir de monter le système motorisé sur la courroie
- Mettre au point un système de maintien de la courroie pour la portion plateau de glissage
- Finir les modifications du patin pour le placement des roues de guidage
18/04/2025
Fig 17: Modèle 3D et programme OpenScad de l'axe des engrenages support central courroie c 1.1
02/05/2025
Début du montage à partir des axes améliorés par Pierre Thery.
Nous avons percé les planches pour créer une fente de glissement pour l'axe permettant de tendre la courroie et un trou pour fixer le moteur.
Lors du montage la découpe d'un emplacement pour le moteur sur les planches les a fragilisés et une section s'est cassé
Suite : Réparations nécessaires + construire système pour l'axe
09/05/2025
Réparations effectués, merci à Pierre pour l'aide.
Le montage permet un axe amovible afin de tendre la courroie, nous avons percé de multiples trous pour placer les axes de soutien de la courroie.
Fig 18: Montage de l'axe amovible de tension de la courroie
Fig 19: Montage des axes de soutien de la courroie.
16/05/2025
Modèles à Imprimer:
1x
Engrenage support courroie a axe motor.scad
Engrenage support courroie a axe motor.stl
1x
Engrenage support courroie b.scad
Engrenage support courroie b.stl
12x
Engrenage support central c.scad
Engrenage support central c.stl
2x