On se propose d'étudier le mécanisme de propulsion et de direction d'un engin de terrassement à chaînes (ou «chenilles»)

Transcription

1 T r a i n s é p i c y c l o ï d a u x TRACTEUR A CHAINES On se propose d'étudier le mécanisme de propulsion et de direction d'un engin de terrassement à chaînes (ou «chenilles») L'engin est utilisé sur les chantiers de travaux publics pour effectuer des opérations de terrassement. Le moteur thermique (228 kw) entraîne d'une part un arbre de propulsion "principal" par l'intermédiaire d'un coupleur hydraulique et d ' une boîte de vitesses, d'autre part une pompe hydraulique "de direction " à débit variable Un schéma cinématique global de la transmission est donné page suivante. Celle-ci est constituée : d'un coupleur-convertisseur différentiel qui permet d'adapter, avec souplesse, le couple aux conditions de résistance rencontrées; d'une boite de vitesses type Power-shift à trois rapports (avant et arrière); d'une boite transfert assurant : o le renvoi du couple sur les deux arbres de sortie; o une multiplication du couple ; o la gestion mécanique de la direction (le pilotage est hydraulique); d'un réducteur latéral intégré au barbotin (roue entrainant la chaine). Outre la transmission, le moteur entraine aussi une pompe hydraulique de direction à débit variable (380 bars pour 300 l/min à 2500 tours/min), et une pompe hydraulique d'équipement (70 bars pour 240 l/min) SCIENCES INDUSTRIELLES DE L INGENIEUR 1 / 6

2 Barbotin de gauche Barbotin de droite SCIENCES INDUSTRIELLES DE L INGENIEUR 2 / 6

3 POMPES DE DIRECTION ET D EQUIPEMENT Déterminer la puissance de : - la pompe hydraulique de direction : 380 bars pour 300 l/min à 2500 tours/min - la pompe hydraulique d'équipement : 70 bars pour 240 l/min à 2100 tours/min BOITE TRANSFERT 7 TRAIN D ENGRENAGES DOUBLE : Z 7 Z 7 Z 5 Z Z 5 Z 4 Z 1 Z 3 Déterminer le rapport de transmission ω 2/0 ω 1/0 (engrenage constitué des roues dentées 1 et 2) Déterminer le rapport de transmission ω 3/0 ω 2/0 (engrenage constitué des roues dentées 3 et 2) En déduire le rapport de transmission ω 3/0 ω 1/0 8 Z 8 Z Z 2 Z Z 0 Z 10 Z 5 11 Z 0 = 75 Z 1 = 57 Z 2 = 43 Z 2 = 31 Z 3 = 47 Z 4 = 28 Z 5 = 22 Z 5 = 30 Z 5 = 30 Z 6 = 25 Z 7 = 75 Z 8 = 22 Z 9 = 77 Z 10 = 25 REDUCTEUR A TRAIN EPICYCLOÏDAL Déterminer et nommer les 4 éléments du train épicycloïdal constitué de 3,4,5,9 Déterminer la raison de ce train épicycloïdal en fonction des nombres de dents μ = ω 9/3 ω 5/3 Faire l application numérique En déduire une relation liant les vitesses :ω 9/0, ω 5/0, ω 3/0 et la raison du train λ 1 DIFFERENTIEL DE MANŒUVRE : TRAIN EPICYCLOÏDAL Déterminer et nommer les 4 éléments du train épicycloïdal constitué de 5,6,7,9 Déterminer la raison de ce train épicycloïdal en fonction des nombres de dents λ = ω 7/9 ω 5/9 Faire l application numérique En déduire une relation liant les vitesses :ω 9/0, ω 7/0, ω 5/0 et la raison du train λ 1 SCIENCES INDUSTRIELLES DE L INGENIEUR 3 / 6

4 ROLE DE LA BOITE DE TRANSFERT En utilisant les relations précédentes et les relations sur les trains restants, on a: ω 9/0 + ω 11/0 + 1, 12. ω 1/0 = 0 et 2, ω 9/0 ω 11/0 = 0 Déterminer les vitesses de rotation des deux axes 9 (barbotin gauche) et 11 (barbotin droit) quand 8 est fixe (moteur de direction à l arrêt) En déduire le rôle du moteur de direction ETUDE DE BOITE POWER-SHIFT S 1 Z 8 Z 4 S 2 Z 4 S 3 Z 4 = 41 Z 6 = 95 Z 4 = 50 Z 7 = 104 Z 8 = 50 Z 9 = 104 Z 8 = 59 Z 10 = 105 Z S1 = Z S2 = 27 Z S3 = Z S4 = 27 S 4 Z 8 E Elle se compose de quatre trains épicycloïdaux B1, B2, B3 et B4. Quatre freins (F1 à F4) et un embrayage (E) permettent de gérer la chaine de transmission de puissance en fonction du rapport sélectionné selon le tableau ci-contre. L'observation de ce tableau montre que F1 et F2 ne sont jamais actionnés en même temps. F1 F2 F3 F4 E SCIENCES INDUSTRIELLES DE L INGENIEUR 4 / 6

5 INVERSION DU SENS DE ROTATION FREINS F1 Que vaut ω 5/0 lorsque le frein F1 est activé et ω 7/0 lorsque le frein F2 est activé PREMIER TRAIN B1 Déterminer et nommer les 4 éléments constitutifs de ce train Déterminer la raison du premier train en fonction des nombres de dents λ 1 = ω 4/5 ω 6/5 En déduire une relation liant les vitesses :, ω 6/0, ω 5/0 et la raison du train λ 1 DEUXIEME TRAIN B2 Déterminer la raison du deuxième train en fonction des nombres de dents λ 2 = ω 4/6 ω 7/6 En déduire une relation liant les vitesses : ω 6/0, ω 7/0, et la raison du train λ 2 ROLE DES DEUX PREMIERS TRAINS Déterminer le rapport de transmission ω 6/0 dans le cas où le frein F1 est activé (F2 inactif) en fonction de λ 1. Faire l application numérique. Déterminer le rapport de transmission ω 6/0 dans le cas où le frein F2 est activé (F1 inactif) en fonction de λ 1 et λ 2. Faire l application numérique. En déduire le rôle des deux premiers trains RAPPORT DE TRANSMISSION PREMIERE, DEUXIEME ET TROISIEME : FREINS F3, F4 Que vaut ω 9/0 lorsque le frein F3 est activé et ω 10/0 lorsque le frein F4 est activé TROISIEME TRAIN B3 λ 3 = ω 8/6 ω 9/6 = 2 En déduire une relation liant les vitesses ω 6/0,, ω 9/0 et la raison du train λ 3 QUATRIEME TRAIN B4 ω 10/0 + 0,56. 1,56. ω 9/0 = 0 EMBRAYAGE E Lorsque l embrayage est activé ω 10/0 = PREMIERE CONFIGURATION : FREIN 3 ACTIVE Déterminer le rapport de transmission ω 6/0 dans le cas où le frein F3 est activé (F4 et E inactif) SCIENCES INDUSTRIELLES DE L INGENIEUR 5 / 6

6 DEUXIEME CONFIGURATION : FREIN 4 ACTIVE Déterminer le rapport de transmission ω 6/0 dans le cas où le frein F4 est activé (F3 et E inactif) TROISIEME CONFIGURATION : EMBRAYAGE E ACTIVE Déterminer le rapport de transmission ω 6/0 dans le cas où l embrayage E est activé (F3 et F4 inactif) RAPPORTS DE TRANSMISSION: F1 F2 F3 F4 E Rapport de transmission = 1, 330 = 0, 760 = 0, 432 = 1 = 0, 572 = 0, 325 Classer les configurations : 1 er vitesse, 2 ème vitesse etc marche arrière ou marche avant SCIENCES INDUSTRIELLES DE L INGENIEUR 6 / 6