EPREUVE : TECHNOLOGIE. Génie mécanique. Pignon de sortie Z S = 45 dents Ps = 0,15KW. Pignon (4) Z4 = 15 dents. Chaîne

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1 Niveau : 3ème secondaire Section : science technique Devoir de contrôle N EPREUVE : TECHNOLOGIE Génie mécanique Durée : 2 heures MÉCANISME DE COMMANDE D UNE SCIE A BOIS Présentation : Le mécanisme représenté ci-contre est un dispositif permettant de transmettre le mouvement du moteur électrique à l arbre porte scie, solidaire au pignon de sortie. Il est constitué par trois types de transmission : - Transmission par pouliescourroie - Transmission par galet et plateau à friction (variateur de vitesse) - Transmission par pignonschaine Fonctionnement du variateur mécanique : La figure ci-contre et le dessin d ensemble de la page suivante représentent le variateur mécanique de vitesse. Le mouvement donné à la poulie réceptrice (26) est transmis à l arbre de sortie (5) par l ensemble de friction galet (20) et plateau (3). Pour une bonne maîtrise de la vitesse de sortie le rapport de transmission est variable suivant la position du baladeur (22) par rapport au plateau (3). Pignon de sortie Z S = 45 dents Ps = 0,5KW N = 60 tr/mn Liaison avec l arbre porte scie à bois Pignon (4) Z4 = 5 dents Arbre de sortie (5) Poulie P2 D26 = 76 mm Chaîne Courroie Variateur mécanique Système de commande non représenté Poulie P D = 9 mm Moteur électrique Pm = 0,25KW Nm = 000 tr/mn Figure : 3D du mécanisme de transmission Poulie (P2) réceptrice (26) P2 Commande par fourchette (non représenté) Remarque : Le système de commande de la variation de la position du baladeur (22) n est pas représenté Pignon (4) Plateau (3) Baladeur (22) Figure 2 : 3D du variateur mécanique, /4 du corps MÉCANISME DE COMMANDE D UNE SCIE A BOIS Page

2 J Variateur mécanique 0 9 Echelle :/ 4 Rondelle plate ISO 0673 Type S Plateau 27 Courroie. 2 Plaquette 26 Poulie réceptrice 4 Vis à tête cylindrique fendu ISO 580-M3x5 25 Rondelle plate ISO 0673 Type L Corps 24 Vis à tête cylindrique à six pans creux ISO M4x8 9 Ressort cylindrique de compression 23 Clavette parallèle, forme A, 3 x 3 x 3 8 Butée à billes 22 Baladeur 7 Coussinet cylindrique fritté, 5 x 2 x Vis à tête fraisée plate ISO 2009 M3 6 Anneau élastique pour arbre, 4 x 20 Galet en caoutchouc 5 Clavette parallèle, forme A, 4 x 4 x 0 9 Flasque 4 Pignon pour chaîne 8 Anneau élastique pour arbre, 0 x 3 Anneau élastique pour arbre, 0 x 7 Ecrou hexagonal ISO 4032 M8 2 Coussinet à collerette fritté, C 0 x 6 x 6 6 Clavette parallèle forme A Arbre d entrée 5 Arbre de sortie Rep Nbre Désignation Rep Nbre Désignation MÉCANISME DE COMMANDE D UNE SCIE A BOIS Page 2

3 Nom :. Prénom :. Classe : 3ST5 N :. - Analyse fonctionnelle globale : En se référant au dossier technique, compléter le schéma fonctionnel suivant en précisant les moyens de transmission de mouvement utilisés 20 Moteur électrique Schéma cinématique : Variateur mécanique Arbre porte scie En se référant au dessin d ensemble du variateur de vitesse, compléter le schéma cinématique suivant et les classes d équivalences par les pièces : 2, 3, 5, 6,7 et 9 B C A A = {0,,2, bague droite de 8,. B = {,26, 25,24, 23, 8,... C = {22, 2, 20,.. D D = {5, 7,4, 3, Bague gauche de 8, 4, 3-Etude du système poulie courroie En se référant au dossier technique et aux données de la figure : donner le type de la courroie (27) : la transmission entre les poulies est-elle obtenue par adhérence ou par obstacle? : Donner l expression puis calculer le rapport de transmission r entre l arbre moteur et l arbre (). r = Etude du variateur mécanique : se référer au dessin d ensemble du variateur 4-- Au cours du fonctionnement que se passe t il entre le plateau (3) et le galet (20) en cas d augmentation brusque du couple résistant? 4-2- Quel est l intérêt du jeu J, (voir dessin d ensemble), en cas d usure du galet (20)? 4-4- Ce système nécessite t il une lubrification? Pourquoi :. MÉCANISME DE COMMANDE D UNE SCIE A BOIS Page 3

4 4-5- Compléter le tableau suivant en précisant la fonction ou le processeur (Pièce(s) ou formes) associé à chaque fonction : Fonction Guider le baladeur (22) en translation par rapport à l arbre () Transmettre le mouvement entre l arbre () et l arbre (5) Créer l effort presseur nécessaire à l adhérence entre le galet (20) et le plateau (3) Supporter la charge axiale sur l arbre (5) et éviter la torsion du ressort (9) processeur Coussinets (2) 4-5- Relever du dessin d ensemble le rayon R20 du galet (20) puis calculer le rapport de transmission du variateur r2 dans cette position. R 20 = Que se passe t il à ce rapport si on déplace le baladeur (22) en haut.? r 2 = Etude du système pignon - chaîne : 2 En se référant au dossier technique et aux données de la figure 5-- La transmission entre l arbre (5) et l arbre porte scie est elle obtenue par adhérence ou par obstacle? : 5-2- Donner l expression, puis calculer le rapport de transmission r3 entre l arbre (5) et l arbre porte scie Donner l expression, puis calculer le rendement de l ensemble formé par les trois systèmes de transmission. r 3 = Donner l expression, puis calculer la vitesse angulaire ωs de l arbre porte scie η = ω s = En déduire le couple exercé sur l arbre porte scie Cs C s =.... MÉCANISME DE COMMANDE D UNE SCIE A BOIS Page 4 3

5 6- Etude de résistance : y L arbre () est assimilé à une poutre cylindrique de diamètre d, soumis à trois forces concentriques F A, F B, F C et F D telle que : F A + B F C D x F A = 60 N, F B = 80 N et F C = 50 N 6-- Calculer et représenter ci-contre la force F D A 50 mm F B 30 mm C 20 mm T(N) 6-2-Tracer le diagramme des efforts tranchant *Zone AB pour 0 x< x Mf(N.mm) *Zone BC pour 50 x<80 *Zone CD pour 80 x< Tracer le diagramme des moments fléchissant *Zone AB pour 0 x< x *Zone BC pour 50 x<80 *Zone CD pour 80 x< En appliquant la condition de résistance à la flexion, calculer le diamètre minimal pour que l arbre résiste en toute sécurité, sachant que Rpe = 40N/mm 2 Choix d mini =.. MÉCANISME DE COMMANDE D UNE SCIE A BOIS Page 5

6 7- Modification d une solution constructive : La présence des roues de friction sollicite l arbre () à une importante charge radiale, qui provoque une usure rapide des coussinets (2). Pour remédier à ce problème, le constructeur se propose de remplacer les coussinets par deux roulements R et R2 à une rangé de billes à contacte radial protégés par deux joint (38) et (35). Sur le dessin suivant on demande de : Compléter à l échelle 2 : le montage des roulements en utilisant les composants standards donnés dans le dossier technique. Placer les tolérances et ajustements demandés R R Anneau élastique pour arbre d e c l g 9 5,4, 8,6 0 7,6, 9,6 2 9,6,,5 4 22, 3,4 Eléments Standard 3D de la solution envisagée MÉCANISME DE COMMANDE D UNE SCIE A BOIS Page 6

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