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Chaudronnerie

Calcul du développé d’un tronc de cône

En bref

Le développé d’un tronc de cône droit est un secteur d’anneau. Avec le demi-angle α (tan α = (Dg − Dp) / 2h), le grand rayon vaut R = (Dng / 2) / sin α, le petit r = (Dnp / 2) / sin α, et l’angle du secteur θ = 360° × sin α, les diamètres étant pris à la fibre neutre.

Calcul

Exemple calculé avec les valeurs par défaut de l’outil.

Saisies

Grand diamètre
400 mm
Petit diamètre (0 = cône pointu)
200 mm
Hauteur (entre les deux bases)
300 mm
Épaisseur de la tôle
3 mm
Les diamètres saisis sont
Extérieurs
Nombre de pièces (secteur divisé)
1
Pas des génératrices (sur la base)
15°

Résultats

Rayon du développé (grand arc)
627,5 mm
Ø 400,0Ø 400,0h 300,0h 300,0s 316,2s 316,22α 36,9° · cotes ext.Ø 200,0Ø 200,0Ø 400,0Ø 400,0h 300,0h 300,0s 316,2s 316,22α 36,9° · cotes ext.Ø 200,0Ø 200,0
Dessin coté de l’exemple

Exemple détaillé

Toutes les valeurs de cette section sont celles de l’exemple, calculé avec les valeurs par défaut de l’outil.

Autres résultats de l’exemple

Rayon du petit arc
311,2 mm
Angle du secteur
113,84°
Corde du grand arc
1051,5 mm
Flèche du grand arc
285,0 mm
Longueur du grand arc
1246,7 mm
Longueur du petit arc
618,4 mm
Génératrice (fibre neutre)
316,2 mm
Demi-angle au sommet
18,43°
Grand Ø à la fibre neutre
396,8 mm
Petit Ø à la fibre neutre
196,8 mm
Coordonnées de traçage par génératrices
n°basedéveloppégrand arc X ; Zpetit arc X ; Z
00,0°-56,92°-525,8 ; 0,0-260,8 ; -172,6
115,0°-52,18°-495,6 ; 42,3-245,8 ; -151,6
230,0°-47,43°-462,1 ; 82,0-229,2 ; -131,9
345,0°-42,69°-425,4 ; 118,7-211,0 ; -113,7
460,0°-37,95°-385,8 ; 152,3-191,4 ; -97,0
575,0°-33,20°-343,6 ; 182,5-170,4 ; -82,0
690,0°-28,46°-299,0 ; 209,2-148,3 ; -68,8
7105,0°-23,72°-252,4 ; 232,0-125,2 ; -57,5
8120,0°-18,97°-204,0 ; 250,9-101,2 ; -48,1
9135,0°-14,23°-154,2 ; 265,7-76,5 ; -40,8
10150,0°-9,49°-103,4 ; 276,4-51,3 ; -35,5
11165,0°-4,74°-51,9 ; 282,8-25,7 ; -32,3
12180,0°0,00°0,0 ; 285,00,0 ; -31,2
13195,0°4,74°51,9 ; 282,825,7 ; -32,3
14210,0°9,49°103,4 ; 276,451,3 ; -35,5
15225,0°14,23°154,2 ; 265,776,5 ; -40,8
16240,0°18,97°204,0 ; 250,9101,2 ; -48,1
17255,0°23,72°252,4 ; 232,0125,2 ; -57,5
18270,0°28,46°299,0 ; 209,2148,3 ; -68,8
19285,0°33,20°343,6 ; 182,5170,4 ; -82,0
20300,0°37,95°385,8 ; 152,3191,4 ; -97,0
21315,0°42,69°425,4 ; 118,7211,0 ; -113,7
22330,0°47,43°462,1 ; 82,0229,2 ; -131,9
23345,0°52,18°495,6 ; 42,3245,8 ; -151,6
24360,0°56,92°525,8 ; 0,0260,8 ; -172,6
X : le long de la corde du grand arc (0 au milieu) ; Z : distance à cette corde, vers le sommet. Une génératrice tous les pas choisis sur la base.
  • Le développé est un secteur de rayon R : ajouter la surépaisseur de découpe et, au besoin, le jeu de soudure sur les bords droits. Résultat indicatif.

Calcul détaillé

  1. Demi-angle et génératrice

    tan α = (Dg − Dp) / 2h ; s = √(h² + ((Dg − Dp)/2)²)

    tan α = 100,0 / 300,0 → α = 18,43° ; s = 316,2 mm

  2. Diamètres à la fibre neutre

    Dn = D − e / cos α

    e / cos α = 3,0 / 0,9487 = 3,16 → Dng = 396,8 ; Dnp = 196,8 mm

  3. Rayons du développé

    R = (Dng / 2) / sin α ; r = (Dnp / 2) / sin α

    R = 198,4 / 0,3162 = 627,5 mm ; r = 98,4 / 0,3162 = 311,2 mm

  4. Angle du secteur

    θ = 360° × sin α (arc = π × Dng)

    θ = 360 × 0,3162 = 113,84°

  5. Corde et flèche

    c = 2R sin(θ/2) ; f = R (1 − cos(θ/2))

    c = 1051,5 mm ; f = 285,0 mm

  6. Coordonnées par génératrice

    φ = β sin α − θ/2 ; X = R sin φ ; Z = R cos φ − R cos(θ/2)

    25 génératrices, pas 15° sur la base

Génératrices (traçage du secteur)

N°Angle sur la base (°)Angle sur le développé (°)Grand arc X (mm)Grand arc Z (mm)Petit arc X (mm)Petit arc Z (mm)
00,0−56,92−525,80,0−260,8−172,6
115,0−52,18−495,642,3−245,8−151,6
230,0−47,43−462,182,0−229,2−131,9
345,0−42,69−425,4118,7−211,0−113,7
460,0−37,95−385,8152,3−191,4−97,0
575,0−33,20−343,6182,5−170,4−82,0
690,0−28,46−299,0209,2−148,3−68,8
7105,0−23,72−252,4232,0−125,2−57,5
8120,0−18,97−204,0250,9−101,2−48,1
9135,0−14,23−154,2265,7−76,5−40,8
10150,0−9,49−103,4276,4−51,3−35,5
11165,0−4,74−51,9282,8−25,7−32,3
12180,00,000,0285,00,0−31,2
13195,04,7451,9282,825,7−32,3
14210,09,49103,4276,451,3−35,5
15225,014,23154,2265,776,5−40,8
16240,018,97204,0250,9101,2−48,1
17255,023,72252,4232,0125,2−57,5
18270,028,46299,0209,2148,3−68,8
19285,033,20343,6182,5170,4−82,0
20300,037,95385,8152,3191,4−97,0
21315,042,69425,4118,7211,0−113,7
22330,047,43462,182,0229,2−131,9
23345,052,18495,642,3245,8−151,6
24360,056,92525,80,0260,8−172,6

Comment faire

  1. Saisir le grand diamètre, le petit diamètre (0 pour un cône pointu) et la hauteur entre les deux bases.
  2. Saisir l’épaisseur de la tôle et dire si les diamètres sont extérieurs, intérieurs ou à la fibre neutre.
  3. Indiquer le nombre de pièces si le secteur est partagé, et le pas des génératrices pour le traçage par coordonnées.
  4. Lire le rayon du développé (grand arc).

Questions fréquentes

Quelle est la formule du développé d’un tronc de cône ?

Demi-angle au sommet : tan α = (Dg − Dp) / 2h ; génératrice s = √(h² + ((Dg − Dp)/2)²). Rayons du développé : R = (Dng / 2) / sin α et r = (Dnp / 2) / sin α = R − s. Angle du secteur : θ = 360° × sin α, car l’arc du secteur égale la circonférence de la base, π × Dng.

Comment calculer le développé d’un tronc de cône ?

Exemple : Dg = 400 mm, Dp = 200 mm, h = 300 mm, tôle de 3 mm, diamètres extérieurs. tan α = 100,0 / 300,0, soit α = 18,43° et s = 316,2 mm. À la fibre neutre, Dng = 396,8 et Dnp = 196,8 mm. R = 198,4 / 0,3162 = 627,5 mm, r = 311,2 mm, θ = 113,84°, corde du grand arc 1051,5 mm et flèche 285,0 mm.

Comment faire le développé d’un cône pointu ?

Saisissez un petit diamètre de 0 : le développé devient un secteur de disque de rayon R = (Dng / 2) / sin α, sans petit arc. L’angle du secteur reste θ = 360° × sin α.

Faut-il tenir compte de l’épaisseur de la tôle ?

Oui : le développé se calcule sur la fibre neutre. Depuis un diamètre extérieur, Dn = D − e / cos α ; depuis un diamètre intérieur, Dn = D + e / cos α. Le décalage de e / 2 est normal à la tôle : sur un cône très ouvert, e / cos α est nettement plus grand que e.

Comment tracer un développé de cône trop grand pour la tôle ?

Le secteur peut être partagé en pièces égales, jusqu’à 12, à souder ensuite. Au-delà de 180°, la corde ne suffit plus à tracer le secteur : le calcul donne aussi des coordonnées par génératrices (X le long de la corde du grand arc, Z vers le sommet), utiles pour tracer au sol.

Limites

Résultats indicatifs. Cône droit de révolution, bases coupées perpendiculairement à l’axe, cotes prises sur la fibre neutre. Ajouter la surépaisseur de découpe et, au besoin, le jeu de soudure sur les bords droits. Sur tôle épaisse par rapport au diamètre, le roulage ou le formage à chaud peut décaler la fibre neutre : prévoir une pièce d’essai.

Sources

  • Développement d’un cône droit : secteur de rayon s, angle 360° × r / s : Géométrie descriptive, développement de la surface latérale d’un cône droit (lien)
  • Calcul sur la fibre neutre (diamètre moyen = intérieur + e = extérieur − e) : Formation chaudronnier, module 2 chapitre 2 (cylindre, cône, piquage) (lien)
  • Trigonométrie du triangle rectangle : Décalage de fibre neutre normal à la tôle : e / cos α sur le diamètre (géométrie)

Mis à jour le · Éditeur : The Level Code

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