Tracteur à chaînes-train compensateur

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1 Tracteur à chaînes-train compensateur C II I 11 1 :: : AA nn n aa a ll yy l y ss see eee ett tcc coo onn ncc cee epp ptt t ii oo i o nn n d ee e ss sss syy yss stt t èè è mm ee e ss s C II I4 :: : SS éé é qq quu uee enn ntt t ii ee i ell lee e tt tcc c oo o mm b ii nn in aa att too o ii rr i r ee e C II I2 :: : AA nn n aa a ll yy l y ss see e d uu u cc c oo o mm pp p oo orr rtt t ee e mm ee e nn ntt t d ee e ss sss syy yss stt t èè è mm ee e ss s ii nn i n vv vaa arr r ii aa i a nn ntt tss scc coo onn ntt t ii nn i n uu uss s C II I5 :: : F aa ab rr rii cc i c aa att t ii oo i o nn n d ee e ss spp p ii èè i è cc cee e ss s mm éé é cc caa ann n ii qq i q uu uee ess s C II I3 :: : R éé é ss s ii ss i s tt taa ann ncc cee e d ee ess s mm aa a tt téé érr r ii aa i a uu u x C II I6 :: : SS pp p éé écc c ii ff i fii cc i c aa att t ii oo i o nn nss see ett tcc coo onn ntt trr rôô ô ll ee l e I.Présentation A. Mise en situation 1. Présentation générale On se propose d'étudier le mécanisme de propulsion et de direction d'un engin de terrassement à chaînes (ou "chenilles" selon la terminologie américaine). Figure 1 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. Figure 2 : Document CATERPILLAR/Bergerat-Monnayeur Tracteur à chaînes-train compensateur du 27/5/211 1/6 B.D..S.

2 2. Etude du déplacement du tracteur En ligne droite, le débit de la pompe de direction est nul, le moteur hydraulique ne fonctionne pas et le pignon (3) reste immobile par rapport au bâti (). L'arbre de propulsion principal entraîne la rotation du pignon (26) ; les deux arbres de sortie (28) et (3) tournent dans le même sens à la même vitesse. Figure 3 Pour tourner sur place, on immobilise l'arbre de propulsion principal mais on alimente le moteur hydraulique de direction de manière à faire tourner le pignon (3). Les arbres (28) et (3) tournent en sens inverse. Figure 4 Pour effectuer un virage quelconque, il suffit de superposer les deux mouvements précédents. B. Analyse externe 1. Situation du système dans son contexte 1. Présenter le système étudié dans son contexte par un diagramme des interacteurs. 2. Définir et quantifier les fonctions de service(s) et de contrainte(s) identifiées. 3. Identifier les chaînes fonctionnelles qui assurent l'entraînement de l'arbre de sortie (8). Pour chacune d'elles, définir de façon ordonnée les noms des actionneurs et des transmetteurs. 2. Bilan des puissances 4. Décrire le système étudié par un SADT de niveau A-. Indiquer les unités des grandeurs introduites. Tracteur à chaînes-train compensateur du 27/5/211 2/6 B.D..S.

3 C. Plan du train compensateur Tracteur à chaînes-train compensateur du 27/5/211 3/6 B.D..S.

4 3 Arbre d entraînement gauche 1 28 Arbre d entraînement droit 1 26 Pignon d arbre de propulsion principal 1 19 Carter du train compensateur Pignon du moteur de direction 1 2 Chaîne droite 1 1 Chaîne gauche 1 Bâti 1 Rep Désignation Nbr Remarques Tracteur à chaînes-train compensateur (Ech 1:1-Format A2) II.Analyse interne du fonctionnement-modélisation A. Lecture de plan 1. Fonctionnement La canalisation percée dans la pièce (19) est remplie d'huile à haute pression. 5. Dire brièvement ce qui se passe quand la canalisation (19) est mise en communication avec un réservoir à la pression atmosphérique. En déduire le rôle de l'ensemble des pièces (18), (2) et (21). B. Modélisation 1. Cinématique graphique Le tracteur (T) est en contact avec le sol (S) par l'intermédiaire de deux chaînes. Chaque chaîne est entraînée sans glissement par une roue d entraînement et guidée par deux galets fous par rapport au bâti du tracteur à chaînes. i 1,2 ) des deux chaînes en appui A un instant donné on considère que les portions ( sur le sol sont des solides (i) qui pivotent instantanément par rapport au sol autour du point B i. On a donc :. ( 2 B1 1/ S ) ( B 2/ S ) Figure 5 Tracteur à chaînes-train compensateur du 27/5/211 4/6 B.D..S.

5 6..Donner la nature du mouvement d une portion de chaîne (i)=a i B i C i par rapport au tracteur (T). On note : OB 1 =OB 2 =a=1 m et A 1 B 1 =B 1 C 1 =A 2 B 2 =B 2 C 2 =d=1,6 m et on donne les modules des vecteurs vitesse ( B1, T /1) y 1 et ( B 2, T / 2) y 2 dessinés sur la figure valent respectivement 2,7 km/h et,9 km/h. 7. Déterminer le torseur cinématique du tracteur (T) par rapport au sol (S) en fonction de 1 et 2. Figure 6 8. Déterminer graphiquement le centre instantané de rotation I du tracteur par rapport au sol. 9. Écrire les coordonnées de l en fonction de a dans le repère O x, y, z,. 1, / / 1. Dessiner les vitesses : A T S, A T S, C T S 2, 1, / / et C T S. 2, 1,1/ 2,2/ 1,1/ 2,2/ 11. Dessiner les vitesses : A S, A S, C S et C S. 12. On pose : ( T / S) z. Déterminer les éléments de réduction des torseurs cinématiques C au point A 2,d et a. C au point B 2 ; C au point I et T/2 T/S 13. Calculer la valeur de en radians/seconde 2/S 2. Cinématique analytique Le mécanisme de transmission étudié est constitué par trois trains d'engrenages de conception identique liés entre eux de façon rigide. Chacun de ces 3 trains est composé de quatre pièces : trois roues dentées planétaire satellite couronne Exemple : TRAIN 1 pièce (8a) pièce (6) pièce (12) une pièce liée à l'axe du satellite porte-satellite pièce (13) La couronne (12) du train (1) (train directeur) est mise en rotation par le moteur hydraulique de direction. Le porte-satellite (5) du train (2) (train moteur) est entraîné par l'arbre principal via le pignon (26). Enfin, la couronne (17) du train (3) (train compensateur) est fixée au bâti du tracteur. Tracteur à chaînes-train compensateur du 27/5/211 5/6 B.D..S.

6 a. Cas général On remarque que les axes des satellites sont mobiles : on est donc en présence de trains épicycloïdaux.. Si l'on se place dans le repère lié au porte-satellite. on obtient comme loi liant les vitesses angulaires de la couronne et du planétaire, par exemple pour le train 1. 12/13 Z8 a (raison de base du train 1). Z 8 / Ecrire la relation reliant 12/, 8/, 13/ et. 15. Si on nomme respectivement et les raisons de base des trains 2 et 3 donner la relation régissant le train 2 et = f (Zi, ) la relation régissant le train 3 et = f(zi, ). b. Étude du déplacement en ligne droite Les vitesses angulaires 13/ et 22/ ont même valeur et le moteur de direction n'est pas alimenté donc. 12/ 16. donner la relation liant et, 17. exprimer 13/ et 22/ 12/, et c. Étude de la rotation sur place Dans ce cas 13/ 22/ et seul le moteur de direction est alimenté, donc 5/ 18. Donner la relation liant et. 19. Exprimer 5/ et 22/ 12/, et. d. Étude d un déplacement quelconque A partir des résultats obtenus aux questions précédentes, 2. Exprimer pour un déplacement quelconque : 13/ 5/, 12/ et. 21. Exprimer pour un déplacement quelconque : 22/ 5/, 12/ et. On donne : Z 8b = 24, Z 7 = 3 et Z 13 = Calculer 13/ puis 22/. Tracteur à chaînes-train compensateur du 27/5/211 6/6 B.D..S.