TP EN ILOT OUVRE PORTAIL

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1 CPGE / Sciences Industrielles pour l Ingénieur(e CI9 TP00 TP EN ILOT OUVRE PORTAIL Votre mission : Analyser les composants de la chaîne cinématique de l ouvre portail Vos moyens : 4 étudiants qui vont expliquer à leurs camarades après 80 minutes d étude les caractéristiques principales de l ouvre portail. Votre organisation : Il y a 4 points à étudier sur le système. Certains se recoupent. Vous devriez donc travailler en autonomie, mais vous aurez parfois besoin des résultats de vos collègues. Repartissez vous le travail, ou choisissez de partager certaines études. Un des étudiant pourra éventuellement essayer de coordonner les différentes études (en plus de mener sa propre étude Les moyens Vous disposez de la documentation mise à disposition. Vous aurez besoin d aller chercher certaines informations sur Internet. N hésitez pas à solliciter votre professeur. Votre prestation Il faut présenter à vos camarades les résultats obtenus en utilisant les moyens du labo de SII. Vos productions sur papier pourront être projetées avec la webcam. Vous pouvez également créer des fichiers avec les logiciels de bureautique (ou autre disponibles,mais ne perdez pas trop de temps avec, ce n est pas l objectif de votre travail. Vous pouvez aussi faire des copies d écran (pour les recherches sur Internet par exemple qui seront copiées (via Paint par exemple en enregistrées. Vous pouvez utiliser les textes de TP (disponibles dans documents en consultation Vous disposez également du modèle Solidworks de l ouvre portail si nécessaire. Vous pourrez déposer les différents fichiers dans le répertoire restitution des devoirs Bon courage M Salette- Lycée Brizeux- Quimper : CI9_TP00_TP en Ilot Ouvre portail.doc- Page 1 sur 1 Créé le 13/03/2015

2 REDUCTEUR DE L OUVRE PORTAIL Objectif : déterminer le rapport de transmission entre le moteur électrique et le bras de sortie Bras de sortie La carter et la couronne ont été retirés dans cette représentation Le moteur électrique. Le moteur électrique transforme l énergie électrique en énergie mécanique de rotation. Ce moteur électrique est de type monophasé asynchrone à 4 pôles alimenté par un courant de 220 V à 50 Hz, et protégé par disjoncteur thermique : N moteur = 1300 tr/min P = 500 W moteur max C moteur max = 0,3 m.n Moteur électrique 1- A partir des données fournies pour le moteur électrique, calculer le rendement lors de la conversion énergie électrique vers énergie mécanique 2- En vous aidant du plan d ensemble du réducteur et des composants des réducteurs à train épicycloïdal de la mallette, établir le schéma cinématique du réducteur composé des 4 trains épicycloïdaux. 3- Calculer le rapport de réduction d un étage de train épicycloïdal 4- Calculer les vitesses et les couples disponibles à chaque étage de réduction en supposant que le rendement de chaque train épicycloïdal est de 0,9 5- Justifier à partir des résultats de la question précédente les différences de matériaux et de dimension pour les satellites des 4 trains épicycloïdaux 6- Déterminer le rapport de réduction global du réducteur de l ouvre portail 7- En déduire la durée nécessaire à l ouverture du vantail (rotation de 90 du vantail 7- Mesurer la durée d ouverture du vantail. Comparer le résultat théorique et le résultat expérimental. Conclure sur les raisons des écarts éventuels observés : CI9_TP01_Reducteur_ouvre portail.doc- Page 1 sur 1 Créé le 12/03/2015

3 LIMITEUR DE COUPLE OUVRE PORTAIL Présentation L arrêt des moteurs de l ouvre portail n est pas commandé par des capteurs mais par le réglage d une temporisation. Dans leur mouvement les vantaux rencontrent des butées franches. Pour pouvoir s assurer que le mouvement souhaité est complètement réalisé, le réglage du temps de fonctionnement des moteurs est supérieur au temps de déplacement des vantaux. Il est donc nécessaire de prévoir dans la chaîne cinématique un dispositif qui permette de désolidariser la rotation du moteur vantail bloqué pour ne pas endommager le moteur. Ce dispositif à friction est appelé limiteur de couple, il participe aussi à la sécurité de fonctionnement du système en assurant l arrêt du vantail en cas de rencontre d un obstacle. n souhaite: temporisation ordre Centrale de commande Moto réducteur Limiteur de couple Chaîne cinématique 1 Mettre en place un modèle permettant le pré dimensionnement d un tel dispositif, 2 Valider le modèle MISE EN PLACE DU MODELE A partir de l analyse du dessin d ensemble, de la nomenclature, et des composants démontés du moto réducteur contenus dans la mallette : 1- Identifier les éléments constituants le limiteur de couple. Indiquer sur la vue en éclaté les différents constituants du limiteur de couple Préciser le nombre de surfaces frottantes qui participent à la transmission du couple. : CI9_TP02_limiteur de couple_ouvre portail.doc- Page 1 sur 2 Créé le 12/03/2015

4 / Couple transmissible par les disques de friction : Afin de conduire une étude théorique du comportement d un tel système on est conduit à faire une hypothèse sur les efforts élémentaires au contact entre deux surfaces frottantes. Deux hypothèses sont généralement envisagées dans l étude des dispositifs à friction: Pression constante entre les surfaces en contact Usure constante entre les surfaces en contact telle que le produit pression de contact * vitesse de glissement soit constante. 2- Cas de l hypothèse d une pression constante entre les surfaces de contact. Justifier cette hypothèse (prendre en compte les formes et les dimensions des pièces, ainsi que le mode de fonctionnement du limiteur On se propose d établir une étude théorique en considérant dans un premier temps le cas d une seule surface de friction, puis en généralisant à n surfaces. Etablir alors la formule: = dans laquelle: C est le couple de friction f est le coefficient de frottement entre deux surfaces frottantes n est nombre de surfaces frottantes A est l effort axial presseur R et r sont les rayons extrêmes de frottement. 3-2 Cas de l hypothèse d une usure constante entre les surfaces de contact. Reprendre l étude précédente 4- A partir de l analyse du dessin d ensemble, et de mesures faites sur les composants de la mallette, donner des valeurs numériques à R et r. Calculer l erreur relative pour chaque modèle de calcul (pression constante ou usure constante en supposant qu il y a une seule surface en contact 5- De manière expérimentale, déterminez le coefficient de frottement entre les différentes surfaces frottantes du mécanisme. (Faire un schéma représentant votre dispositif expérimental En déduire la relation numérique liant le couple transmissible à l effort axial. Solide 2 Ω (2/1 θ Surface de frottement S Solide 1 O n (M,1/2 M f (M,1/2 t (M,1/2 θ : CI9_TP02_limiteur de couple_ouvre portail.doc- Page 2 sur 2 Créé le 12/03/2015

5 SCHEMA D ARCHITECTURE MISE EN PLACE DU MODELE A partir de l analyse du dessin d ensemble, de la nomenclature, et des composants démontés du moto réducteur contenus dans la mallette : 1- Identifier les éléments constituants le limiteur de couple. Indiquer sur la vue en éclaté le constituant du limiteur de couple repéré et indiquer le nom de la forme usinée sur l arbre moteur z Nom du composant Nom de l usinage réalisé : 2- Analyser les mouvements possibles entre les disques de friction 26 et le bras moteur 36, ainsi qu entre les disques de friction 27 et l arbre de sortie 19. Ecrire le tableau des mobilités autorisées par les zones de contact. Proposer sous forme de schéma cinématique l association de liaisons (en série ou en parallèle permettant d obtenir ces mobilités. 3- Réaliser un schéma d architecture du limiteur de couple à friction. (on limitera ce schéma à 1 disque 26 et 1 disque La rondelle conique est aussi appelée rondelle belleville. Chercher quelle est la raideur de cette rondelle ressort : CI9_TP04_Schema d architecture.doc- Page 1 sur 1 Créé le 12/03/2015

6 COUPLE EFFORT DANS UNE VIS Calcul du couple de serrage d une vis en fonction de l effort axial exercé La valeur du couple de serrage est donné par la formule: = ϕ + α + ϕ Dans laquelle: Cs = Couple de serrage de la vis Fs = Effort de serrage exercé = Diamètre moyen d appui des filets ϕ = Angle de frottement «fictif» filet sur filet tel que:tg tgϕ0 0 ϕ0 = cosδ avec: ϕ 0 = angle de frottement filet sur filet δ = angle au sommet du filet Pas α = Angle d inclinaison du filet: tgα = π r 1 = Rayon moyen d appui tête de vis sur couronne ϕ 1 = Angle de frottement tête de vis sur couronne Remarque: Dans le cas d une vis tête fraisée à 90 (F/90 remplacer tgϕ 1 par tg ϕ = tg 2 1 ϕ1 EXEMPLE DE CALCUL Pour une vis de diamètre M12 (Pas 1,75 mm à tête F/90 en prenant comme valeur de coefficient de frottement 0,15 = tgϕ = tgϕ ϕ = ϕ =, = 11 mm ϕ = 9,8 tel que :tgϕ =, cos30 175, α = 2,9 : tgα = = 0051, 11π r 1 = 8,75 mm ϕ 1 = remplacé par ϕ 1 tgϕ 1 = 015, 2 = 021, l application de la formule donne: Cs =000309, Fs aveccs = Couple de serrage de la vis en Nm, Fs = Effort de serrage exercé en N 1- Estimer le couple de serrage exercé par un serrage énergique avec une clef 6 pans 2-En déduire l effort presseur exercé sur les disques du limiteur de couple de l ouvre portail en prenant un coefficient de frottement au niveau des filets de la vis de 0,15 3- Calculer le couple de glissement du limiteur de couple de l ouvre portail : = (On pourra prendre un coefficient de 0,12 pour le frottement au niveau des disques du limiteur de couple : CI9_TP03_Couple effort dans une vis.doc- Page 1 sur 2 Créé le 12/03/2015

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