BACCALAUREAT SCIENCES ET TECHNOLOGIES INDUSTRIELLES. Étude d un Système Technique Industriel BALISE MARITIME. Construction Mécanique

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1 BCCLURET SCIENCES ET TECHNOLOGIES INDUSTRIELLES Spécialité génie électonique Étude des Systèmes Techniques Industiels BLISE MRITIME Constuction Mécanique Duée Conseillée 1h30 Lectue du sujet : 5mn Patie I : 5mn Patie II : 15mn Patie III : 25mn Patie I : 25mn Patie : 15mn Cette patie contient : Questions: Documents éponse : Documentation : B1 à B3 BR1 à BR4 BN1 à BN4 Bac Génie Électonique Étude d un Système Technique Industiel Constuction Mécanique

2 SUJET Mise en situation : L objet technique de l étude est le changeu de lampes. Il pemet à la balise de détecte les défauts lumineux, les défauts d alimentation en énegie et de change automatiquement d ampoule. La mise en otation automatique du baillet s effectue à l aide d un essot de tosion. Les ainues ciculaies du baillet et le levie gaantissent l indexage. oi Documents BN 1 à 4. PRTIE I nalyse fonctionnelle elative au FNL GRL 155 (Page BR1) Le cahie des chages impose aux éléments de la balise de ésiste au milieu main. Il est donc indispensable de potége le changeu d ampoules dans un compatiment étanche et d utilise des matéiaux adaptés. FC 6 Matéiaux adaptés cie inoxydable Matéiaux plastiques Matéiaux composites Couvecle étanche Joint toique Pesse-étoupe Q1- Coloiez en ouge et epéez su la pespective du containe coupé (Page BR1) les 3 zones où il faut assue une étanchéité. Poblématique pou les questions suivantes : éifiez les spécifications techniques données pa le constucteu : le choix de l électo-aimant éféence 8.M PRTIE II Déteminez la couse de l électo-aimant (Page BR2) Q2- Définissez les mouvements des difféents sous-ensembles de l objet technique : Mouvement de la tige de l électo-aimant pa appot au suppot. Mouvement du levie pa appot au suppot. Mouvement du baillet pa appot au suppot. Bac Génie Électonique Étude d un Système Technique Industiel Sujet Constuction Mécanique Page B1 su 3

3 Le baillet est équipé de six ampoules. Pou passe d une ampoule défectueuse à une ampoule en bon état, il doit toune de 60. Les six ainues ciculaies du baillet et les deux doigts du levie pemettent de passe d une ainue à la suivante. Le doigt inféieu du levie vient bloque la ainue dans sa otation et pemet au doigt supéieu de se place à l intéieu de la ainue suivante. L électo-aimant doit agi apidement pou place ce doigt inféieu dans la ainue avant que celle-ci ne dépasse la position d indexage. Pou veni bloque le baillet, le levie doit toune d un angle θ =30 dans le sens tigonométique. Doigt supéieu Baillet Levie xe de la tige de l électo-aimant B O θ Sens du déplacement du baillet Jeu Doigt inféieu Q3- Déteminez la position du point pou un angle θ = 30 su le dessin de la Page BR2. Q4- Déduisez-en la couse de la tige de l électo-aimant. Q5- Compaez vote ésultat avec la couse de l électo-aimant (éf 8.M ) choisi pa le constucteu. PRTIE III Déteminez l effot de déclenchement de l électo-aimant (Page BR3) L objectif de cette patie est de détemine l effot que doit founi l électo-aimant su le levie pou actionne le baillet los du changement d ampoule : effot de déclenchement. Données : On évalue l effot du baillet : C = 4, N baillet levie 6 Le facteu de fottement (ou coefficient de fottement) ente le baillet et le levie est f : f = tan ϕ = 0,445 Etude statique en tenant compte des fottements : La foce Cbaillet levie est inclinée de φ pa appot à la nomale au contact, la foce électo est veticale. On isole le levie, et on se place au début du mouvement de l électo-aimant. aimant levie Bac Génie Électonique Étude d un Système Technique Industiel Page B2 su 3 Sujet Constuction Mécanique

4 Q6- Ecivez le bilan des actions mécaniques su le levie. Q7- ppliquez le pincipe fondamental de la statique elatif à l équilibe du levie su la Page BR3. Q8- Déteminez gaphiquement l action électo aimant levie en pécisant sa nome des vecteus foces. Q9- Compaez vote ésultat avec l effot de déclenchement de l électo-aimant (éf 8.M ) choisi pa le constucteu. PRTIE I Déteminez la vitesse de la tige de l électo-aimant (Page BR4) Q10- Calculez la vitesse de otation ω levie en d/s que doit avoi le levie pa appot au bâti pou pacoui θ = 30 en t= 1,4ms. Q11- Déteminez la vitesse linéaie levie. Q12- Tacez le vecteu vitesse : levie. Q13- Tacez la diection du vecteu vitesse : tige. Q14- Tacez la diection du vecteu vitesse : tige / levie. Q15- Ecivez la loi de composition des vecteus vitesses du point et déteminez complètement la vitesse du point de la tige pa appot au bâti : tige PRTIE Déteminez la puissance de l électo-aimant Nous pendons une vitesse constante tige = 7,5m / s pou une duée de mouvement de 1,4ms. Pou pouvoi leve le baillet, l électo-aimant doit founi un effot minimal de 3N. Q16- Déteminez la puissance que doit founi l électo-aimant. Q17- En penant un endement η = 0, 6, déteminez la puissance électique de l électo-aimant. Q18- pati de la documentation constucteu, compaez vote ésultat avec la puissance électique de l électo-aimant (éf 8.M ) choisi pa le constucteu. Bac Génie Électonique Étude d un Système Technique Industiel Sujet Constuction Mécanique Page B3 su 3

5 DOCUMENT REPONSE Balise complète : Containe + Changeu d ampoules. Containe Containe coupé Bac Génie Électonique Étude d un Système Technique Industiel Documents éponse Constuction Mécanique Page BR1 su 4

6 DOCUMENT REPONSE 10 Echelle 10 Levie Z Y xe de la tige de l'électo-aimant O : Cente de otation Baillet Couse du point su l'axe Y : C =... Bac Génie Électonique Étude d un Système Technique Industiel Documents éponse Constuction Mécanique Page BR2 su 4

7 DOCUMENT REPONSE Echelle des foces : 20mm 1N C O Cente de otation Résultat : B ϕ Foce de l'électo-aimant =... Bilan : Bac Génie Électonique Étude d un Système Technique Industiel Documents éponse Constuction Mécanique Page BR3 su 4

8 DOCUMENT REPONSE Echelle des vitesses : 10mm 1m/s O = 17mm. xe de la tige de l'électo-aimant O Sens du mouvement du levie pa appot au bati Bac Génie Électonique Étude d un Système Technique Industiel Documents éponse Constuction Mécanique Page BR4 su 4

9 Baillet Ressot de tosion mpoule Suppot Levie Z Y Tige de l électo-aimant X Cops de l électo-aimant Bac Génie Électonique Étude d un Système Technique Industiel Documentation Constuction Mécanique Page BN1 su 4

10 Levie : θ = 0 Changeu d ampoules : θ = 0 Une seule ampoule epésentée Z Y Levie : θ = 30 Changeu d ampoules : θ = 30 Une seule ampoule epésentée Z Y Bac Génie Électonique Étude d un Système Technique Industiel Documentation Constuction Mécanique Page BN2 su 4

11 Electo-aimants miniatues à usage standad L effot de déclenchement coespond à l effot à l appel de l électo-aimant qui est lagement inféieu à l effot au collage. La foce d un électo-aimant dépend de la puissance de la bobine. Une puissance élevée implique un échauffement apide. C est pouquoi le FCTEUR DE MRCHE (FM) d un électoaimant diminue quand la puissance augmente : FM = Rappot du temps sous tension à la duée totale du cycle. Dans note cas : FM = 5 % Bac Génie Électonique Étude d un Système Technique Industiel Documentation Constuction Mécanique Page BN3 su 4

12 mpoule Languette is de contact xe du baillet Levie Tige de l électo-aimant Plaque isolante Baillet Ressot de tosion Suppot Cops de l électo-aimant Bac Génie Électonique Étude d un Système Technique Industiel Documentation Constuction Mécanique Page BN4 su 4

13 CORRIGE SUJET Q1 : Joint toique Pesse-étoupe Pesse-étoupe Q2 : Les mouvements sont : Mouvement de la tige de l électo-aimant pa appot au suppot : Tanslation suivant Z Mouvement du levie pa appot au suppot : Rotation autou de X. Mouvement du baillet pa appot au suppot : Rotation autou de Y. Q3 : Levie C= O : Cente de otation à 30 xe de la tige de l'électo-aimant Baillet Couse du point su l'axe Y : C = 8.65 mm Bac Génie Électonique Étude d un Système Technique Industiel Coigé Mécanique Page Co1 su 3

14 Q4 : La couse vaut C=8.65mm. Q5 : L électo-aimant possède une couse maxi de 9mm. Il est donc suffisant. Q6 : Su le levie, il s exece : ction en C dû à la liaison ponctuelle avec le baillet. (ttention au fottement). ction en O dû à la liaison pivot avec le châssis du véhicule. ction en dû à la liaison linéaie ectiligne avec l électo-aimant. ction dû à la gavité = Négligeable Q7 : électo aimant levie O châssis levie Q8 : On obtient : Cbaillet levie = 4. 6N aimant levie = 2. O = N électo 6 châssis levie 7 N Q9 : Dans note cas, la foce d appel de l électo-aimant est de 12N. Il est donc lagement suffisant. C baillet levie C O Cente de otation B Q10 : Q11 : ω / 6 levie = Π 3 = 374d / s 1.4 ω O = m 3 levie = levie = / s Bac Génie Électonique Étude d un Système Technique Industiel Coigé Mécanique Page Co2 su 3

15 Q12 à Q15 : tige O tige / levie tige levie Sens du mouvement du levie pa appot au bati tige = 7.34m / s Composition des vitesses : tige / levie tige = tige / levie + levie Q16 : P = F = = 22. 5W Q17 : P el = P / η = 22.5/ 0.6 = 37. 5W Q18 : La puissance électique consommée de l électo-aimant est de 102W ce qui est suffisant pou note application. Poposition de Baème Patie Question Points Patie Question Points Patie 1 Q1 2 Q10 2 Q2 3 Q11 2 Patie 2 Q3 2 Q12 2 Patie 4 Q4 2 Q13 1 Q5 1 Q14 1 Q6 3 Q15 4 Patie 3 Q7 2 Q16 2 Q8 5 Patie 5 Q17 2 Q9 2 Q18 2 Total 40 Bac Génie Électonique Étude d un Système Technique Industiel Coigé Mécanique Page Co3 su 3

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