CAPLP CONCOURS EXTERNE ET CAFEP

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1 ministère Éducation nationale E EFE GME 1 SESSION 2013 CAPLP CONCOURS EXTERNE ET CAFEP Section : GÉNIE MÉCANIQUE Options : MAINTENANCE DES SYSTÈMES MÉCANIQUES AUTOMATISÉS MAINTENANCE DES VÉHICULES, MACHINES AGRICOLES, ENGINS DE CHANTIER ÉPREUVE DE SYNTHÈSE Durée : 5 heures Calculatrice électronique de poche - y compris calculatrice programmable, alphanumérique ou à écran graphique à fonctionnement autonome, non imprimante, autorisée conformément à la circulaire n du 16 novembre L usage de tout ouvrage de référence, de tout dictionnaire et de tout autre matériel électronique est rigoureusement interdit. Dans le cas où un(e) candidat(e) repère ce qui lui semble être une erreur d énoncé, il (elle) le signale très lisiblement sur sa copie, propose la correction et poursuit l épreuve en conséquence. De même, si cela vous conduit à formuler une ou plusieurs hypothèses, il vous est demandé de la (ou les) mentionner explicitement. NB : La copie que vous rendrez ne devra, conformément au principe d anonymat, comporter aucun signe distinctif, tel que nom, signature, origine, etc. Si le travail qui vous est demandé comporte notamment la rédaction d un projet ou d une note, vous devrez impérativement vous abstenir de signer ou de l identifier. A

2 EFE GME 1 Dossier technique et plans Contenu de ce dossier : Principe de fonctionnement Schéma de principe Diagramme pieuvre FAST partiel DT1 Dessin d ensemble et détails de la pompe DT2, voir dossier réponse candidat (dessin d ensemble à compléter) DT3 Eclaté de la pompe DT4 Dessin de définition «arbre de pompe» DT5 Dessin de définition «pignon de chaine» D Dossier technique -plans Pompe hydraulique de moteur drone diesel 1

3 Etude fonctionnelle de la pompe de lubrification: Principe de fonctionnement: La plupart des moteurs thermiques à hautes performances (aviation, formule 1, voiture de compétition...) sont équipés d'une lubrification à carter sec et possèdent en général trois pompes pour assurer la lubrification forcée, le recyclage de l'huile et le refroidissement. Le graissage à carter sec représente une forme particulière de la lubrification par circulation forcée. Dans ce système, l'huile refoulée par le moteur dans le carter est aspirée par une pompe spéciale vers un réservoir de provision d'huile séparé. C'est à partir de là que l'huile de moteur est conduite vers les points de lubrification au travers de la pompe d'alimentation en pression. L'avantage de ce système consiste dans le fait que malgré une position extrêmement inclinée ou face à de fortes forces centrifuge, une bonne alimentation en huile reste assurée. Pour cette raison, cette technique est souvent utilisée dans la construction des véhicules tout terrain ou en compétition automobile. Les ingénieurs de la société Danielson ont donc développé une pompe du type volumétrique avec une triple fonction, à savoir : assurer le recyclage de l'huile du bloc moteur plus ou moins émulsionnée vers le réservoir de provision d'huile séparé. assurer la lubrification forcée du bloc moteur à partir du réservoir d'huile. entraîner la pompe à eau de refroidissement du bloc moteur. Elle est entraînée en permanence par le moteur thermique du drone, au moyen d une transmission par pignon chaîne. Dès que le moteur tourne, cette pompe débite de l huile et la monte en pression. Dossier technique Pompe hydraulique de moteur drone diesel 2

4 Schéma de principe: hélice Réservoir BLOC MOTEUR Chaîne E1 E2 S1 ZONE DE L ETUDE S2 T1 T2 T3 Échangeur Air/eau Légende Huile Eau Bp Hp Hp = «Haute pression» Bp = «Basse pression» Dossier technique Pompe hydraulique de moteur drone diesel 3

5 Diagramme Pieuvre partiel de la POMPE Hydraulique Séquence : Moteur tournant Réservoir d'huile FP1 Carter Moteur FC1 HUILE BP du bas moteur FC3 POMPE HYDRAULIQUE HP FC5 FC2 FC4 Vilebrequin du Moteur Milieu extérieur Pompe à eau Fonctions Principales FP1 : Assurer la lubrification forcée du bloc moteur à partir du réservoir d'huile. FP2 :..? FP3 : Transmettre l énergie mécanique de rotation du moteur à la pompe à eau. Fonctions Contraintes : FC1 : S adapter au bloc moteur (fixation, encombrement ). FC2 : S adapter à la pompe à eau (fixation, entraînement ). FC3 : Résister aux agressions du milieu extérieur (température, humidité ). FC4 : S adapter au vilebrequin (entraînement ). FC5 : Assurer l étanchéité. Dossier technique Pompe hydraulique de moteur drone diesel 4

6 Analyse fonctionnelle interne : FAST partiel Fonction de service Fonctions techniques Solutions technologiques FP1 Assurer la lubrification forcée du bloc moteur Générer un débit d huile du réservoir au bloc moteur Transformer l énergie mécanique de rotation du vilebrequin en énergie hydraulique Pompe trochoïde simple «T1» FP2? Générer un débit d huile du bloc au réservoir Transformer l énergie mécanique de rotation du vilebrequin en énergie hydraulique Pompe trochoïde double «T2 et T3» FP3 Transmettre l énergie mécanique du moteur à la pompe à eau Transmettre le mouvement de rotation du vilebrequin à l arbre d entée de la pompe à eau Pignon arbré 1 et 3 Chaîne. Dossier technique Pompe hydraulique de moteur drone diesel 5

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8 DT3

9 34CD4

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21 DR07 - Loi de chauffe DR07 p../ 15/16

22 DR08 - Acoustique Spectre de niveau de puissance (db) de la PAC 125Hz 250Hz 500Hz 1000Hz 2000Hz 4000Hz Pondération db A -16,1-8,6-3,2 0 +1,2 +1,0 R DR08 p../ 16/16

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24 EFE GME 1 Dossier réponses PARTIE 1 : ÉTUDE DU FONCTIONNEMENT DE LA POMPE Q1.1 à Q1.11 et DT2 (dessin d ensemble à compléter). PARTIE 4 : VALIDATION DU DEBIT VOLUMIQUE DE LA POMPE Q4.1 PARTIE 5 : ÉVALUATION DU RENDEMENT DE LA POMPE Q5.5 Dossier_réponses Pompe hydraulique de moteur drone diesel 1 F

25 Modèle ENSD NEOPTEC Nom : (Suivi, s il y a lieu, du nom d épouse) $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$ Prénom : $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$ N d inscription : $$$$$$$$$$ Né(e) le : $$/$$/$$$$ (Le numéro est celui qui figure sur la convocation ou la feuille d émargement) Concours Section/Option Epreuve Matière $$$ $$$$$ $$$$$ $$$$ EFE GME 1 Q1.1 à Q1.11 Tournez la page S.V.P. Fa

26 PARTIE 1 : ÉTUDE DU FONCTIONNEMENT DE LA POMPE Q1.1/ Citer les différentes familles de pompes hydrauliques:.... Q1.2/ A quel type de pompe peut-on assimiler la pompe objet de l étude? Q1.3/ Justifier l emploi d une pompe trochoïde sur le moteur de Drone : Analyse fonctionnelle externe de la pompe Q1.4/ Compléter le diagramme des inter-acteurs et positionner FP2 et FP3. HUILE BP du bloc moteur Réservoir d'huile FC3 Milieu POMPE HYDRAULIQUE HP FC5 FC2 FP1 FC4 FC1 Carter Moteur Pompe à eau Vilebrequin du Moteur Q1.5/ Renseigner la fonction FP2. FP2.. Dossier_réponses Pompe hydraulique de moteur drone diesel 2

27 Analyse fonctionnelle interne Étude sur le principe de fonctionnement A l aide du schéma de principe et des plans DT1 (dossier technique) et DT2 (dossier réponse). Q1.6/ Identifier les 3 trochoïdes de pompe «T1, T2 et T3» en les entourant et repérant sur le DT2 (sur la coupe A-A). Exprimer la fonction de chaque trochoïde. Q1.7/ À partir du schéma de principe de fonctionnement, identifier les entrées/sorties (E1, E2 et S1, S2) de la pompe sur le DT2 et exprimer leur fonction. Q1.8/ Justifier le montage en parallèle des 2 trochoïdes T2 et T3. Q1.9 / Compléter le tableau du circuit hydraulique : Légende Huile Eau Bp Hp Dossier_réponses Pompe hydraulique de moteur drone diesel 3 Tournez la page S.V.P.

28 Q1.10/ Identifier sur la figure 1 page 4 du dossier réponse les éléments constituant la trochoïde T1 (Repère A, B et C). Q1.11/Identifier sur cette même figure, entourer et repérer, les lumières d admission et de refoulement, indiquer le sens de rotation de l arbre de pompe. A B C Figure 1 - Vue de la trochoïde T1 sans le couvercle. Dossier_réponses Pompe hydraulique de moteur drone diesel 4

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31 Modèle ENSD NEOPTEC Nom : (Suivi, s il y a lieu, du nom d épouse) $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$ Prénom : $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$ N d inscription : $$$$$$$$$$ Né(e) le : $$/$$/$$$$ (Le numéro est celui qui figure sur la convocation ou la feuille d émargement) Concours Section/Option Epreuve Matière $$$ $$$$$ $$$$$ $$$$ EFE GME 1 Q4.1 et Q5.5 Tournez la page S.V.P. Fc

32 Dossier_réponses Pompe hydraulique de moteur drone diesel 5

33 PARTIE 5 : ÉVALUATION DU RENDEMENT DE LA POMPE Q5.5/ Rendement de la pompe pour une pression de 3 bar Régime pompe Pression 3 bar Régime moteur Pression Débit massique Débit vol Débit vol. / tr Courant actif Courant train Couple moteur P moteur P pompe Rendement pompe tr/min tr/min bar kg/h l/h cm3/tour A A Nm W W % 0 0 non non non non non 0 non non non non ,5 non non non non non 0 non non non non non non non non non 0 non non non non ,5 non non non non non 0 non non non non non non non non non 0 non non non non ,5 non non non non non 0,2 non non non non non non non non non 0,2 non non non non ,5 3, ,14 1,8 0, , ,25 2,02 2 0, ,5 2, ,75 2,68 2,3 0, , ,5 3,19 2,4 0, ,5 3, ,75 3,54 2,7 0, , ,88 3 0, , ,5 4,13 3,2 0, , ,5 4,16 3,4 0, ,5 2, ,75 4,01 3,5 0, , ,25 3,81 3,7 0, ,5 3, ,5 3,60 3,9 0, , ,5 3,41 4 0, ,5 3, ,5 3,22 4,2 0, ,04 4,3 0, ,5 3, ,25 2,94 4,5 0, , ,25 2,81 4,5 0,3 Dossier_réponses Pompe hydraulique de moteur drone diesel 6