Noise source identification and dynamic modeling of a pneumatic nailing device

Résumé

L'exposition à des niveaux sonores dangereux émis par les cloueuses pneumatiques contribue de manière significative à un risque de dommages auditifs parmi les travailleurs de la construction à travers le monde. Ce problème de santé vient de l'absence de technologies appropriées, telles que des outils à faible bruit, qui est le résultat d'un manque de connaissances scientifiques sur la conception d'outils plus silencieux. Cette étude contribue à l'amélioration de la conception des cloueuses pneumatiques en identifiant les sources de bruit et le développement de l'outil de simulation requis pour apporter les modifications de conception de la cloueuse pneumatique. Pour l'identification des sources de bruit, l'étude utilise une combinaison de deux approches expérimentales complémentaires. La première utilise l'analyse simultanée des données de plusieurs variables au cours du fonctionnement de la machine. Cette stratégie permet d'identifier les processus physiques et fournit une séparation fine des mécanismes de génération de bruit dans des séquences temporelles successives. Cependant, comme plusieurs sources de bruit rayonnent en même temps, cette approche ne suffit pas pour l'identification de la source de bruit et le classement. Elle est complétée par une procédure d'encoffrement sélectif et silencieux. Cette technique fournit le bruit généré global associé à chaque processus, ainsi que le classement des trois sources principales: (1) le bruit d'échappement, (2) les vibrations du corps de la machine, et (3) les vibrations de la pièce travaillée. Une étude spéciale a été menée sur cette troisième dans deux cas: un banc d’essai avec la table de travail représentant de l'utilisation réelle sur le terrain d'une cloueuse pneumatique et un banc d’essai avec un lit de sable utilisé dans un test standardisé. L'étude évalue l'efficacité du banc d’essai avec un lit de sable pour réduire le rayonnement de la pièce travaillée et obtenir une contribution typique de la pièce travaillée dans un lieu de travail réel. Pour fournir un outil de simulation, un modèle dynamique de la cloueuse pneumatique doit être développé. La modélisation dynamique de la cloueuse nécessite la modélisation mathématique des processus physiques impliqués dans son fonctionnement. Tous ces processus peuvent être décrits par des relations mathématiques qui existent déjà, à l'exception de la force de résistance à la pénétration (symbole PRF pour « Penetration Resistance Force ») imposée sur les clous lors de leur pénétration dans le bois. La PRF dépend de divers facteurs. Cette étude suit deux approches en parallèle pour élaborer une loi de prédiction empirique pour la PRF: « quasi-statique » et « haute vitesse ». L'approche « quasi-statique » fournit une détermination rapide et précise de la loi de pénétration à des vitesses quasi-statiques. La loi de pénétration couvre toute la gamme des profondeurs d’enfoncement, différentes géométries et taille des clous aussi que les types de bois. L'approche « haute vitesse » vise à fournir une loi qui couvre une gamme beaucoup plus large de vitesses de pénétration. L'approche est compliquée car elle nécessite une machine de test sophistiquée pour effectuer des tests de pénétration des clous à des vitesses élevées de pénétration. Dans cette étude une machine de test de pointe est conçue et fabriquée, elle servira à étendre plus tard la gamme de prédiction de la loi de pénétration. La dernière partie de cette étude développe le modèle dynamique d’une cloueuse pneumatique, tout en intégrant la loi de pénétration quasi-statique. Le modèle prend en compte le comportement dynamique de l’air dans tous les espaces intérieurs et la dynamique des pièces en mouvement avec leur interactions et les impacts / contacts entre les différentes parties. L'étude expérimentale intègre une validation globale du modèle. L’amélioration de la précision du modèle dynamique sera possible en utilisant la version « haute vitesse » de la loi de pénétration.

Date	28 juin 2016
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Frédéric Laville (Directeur(-trice)) & Raynald Guilbault (Codirecteur(-trice))