TP Réducteur à roue et vis sans fin

Transcription

1 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 TP Réducteur à roue et vis sans fin 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.Etude mécanique d'un réducteur à roue et vis sans fin A. Présentation Un système à roue et vis sans fin muni de ses guidages en rotation peut être représenté sous une forme simplifiée par le schéma de la figure-1. Il possède les caractéristiques suivantes : diamètre primitif de la vis : d=29,85mm diamètre primitif de la roue : D=56mm angle de pression réel : n =20 angle d'hélice : =15 angle de frottement : 1 =f(v g ) 8 (1) (2) y z x z (3) (4) b c g h a l Figure 1 B. Etude statique 1. Analyse géométrique 1. L'hélice de la vis est à droite. Quel est le sens de l'hélice de la roue? 2. Définir l'angle d'hélice puis donner la relation entre ceux de la roue et de la vis. 3. Enoncer la condition de réversibilité d'un système vis-écrou. 4. Définir les angles réel et apparent de pression. TP Réducteur à roue et vis sans fin 17 mai /8 PT Lycée du Hainaut VALENCIENNES B.D.V.S.

2 2. Analyse statique Le couple moteur C m étant donné sur la vis, on montre que les efforts (tangentiel, axial et radial) dans l'engrenage sont donnés par les relations : TR V F cos n sin tan cos 2Cm TR V avec AR V F cos n cos tan sin. d R F sin R V n 5. Déterminer les efforts radiaux dans les roulements (1), (2), (3) et (4) en fonction de T, A, R, a, b, c, g, h et l. pz ZV px 6. Sachant que Cm=23 N.m à 50 tr/min, d=29,85 mm, Z V =4 ( d ), Z R =28, tan tan D=56 mm (soit m t =2 mm), a=2b=2c=80 mm, l=2g=2h=56 mm, calculer les efforts radiaux dans les roulements. On prendra un angle de frottement à 50 tr/min =(50)=5. 3. Calcul des roulements Les deux liaisons pivot sont réalisées par des roulements à billes à contact radial "montés en X" avec un jeu axial entre la bague extérieure et le logement. 7. Dessiner à main levée le montage de la vis ; les deux demi-vues correspondent aux deux sens de rotation de la vis. On prendra garde de reporter le jeu axial en fonction des efforts! 8. Calculer la durée de vie en tours puis en heures des quatre roulements de référence 6202 pour la vis, pour la roue. 4. Limitation du couple récepteur 9. Certains réducteurs intègrent sur leur arbre de sortie un limiteur de couple. Quel est le rôle de cet organe? Les limiteurs de couple à glissement font couramment appel à deux solutions technologiques : glissement sur surfaces planes (Fig-2), de caractéristiques r, R, f (coefficient de frottement de glissement), F (précontrainte axiale), n (nombre de surfaces frottantes). Figure 2 ou glissement sur surfaces coniques (Fig-3), de caractéristiques r, R, (demi angle au sommet du cône, f (coefficient de frottement de glissement), F (précontrainte axiale), n (nombre de surfaces frottantes). Figure Dans les deux cas de figure, déterminer l'expression du couple transmissible par le limiteur de couple. TP Réducteur à roue et vis sans fin 17 mai /8 PT Lycée du Hainaut VALENCIENNES B.D.V.S.

3 II.Présentation de la maquette La manipulation se compose d'une mallette contenant les différents éléments constituant le réducteur à roue et vis sans fin. Les plans et nomenclatures des deux versions (avec ou sans limiteur de couple) vous sont fournies. Il est demandé de manipuler avec beaucoup de précautions le noyau en sable très fragile. A. Analyse externe 1. Découverte du réducteur 11. Quels sont les rapports de réduction que l'on peut obtenir avec le matériel fourni? 12. Comment est lubrifié le réducteur? Comment est réalisée l'étanchéité? 13. Calculer le couple transmissible par le limiteur de couple sachant que les rondelles élastiques ont une raideur de 5000 N/mm. 2. Choix des matériaux Le système roue (2) et vis (3) est celui représenté sur le plan d'ensemble donné en page 2/16 du dossier technique. 14. Compléter le tableau ci-dessous en indiquant pour la vis, la roue et le moyeu la nature des matériaux et la composition chimique correspondante. Vis (3) Matériaux Composition chimique Moyeu Couronne 15. Les filets de la vis glissent sur les dents de la couronne sous un effort important. Quelle propriétés physique doit présenter le couple de matériaux constituant la vis et la couronne? 16. Pourquoi n'a-t-on pas intérêt à inverser le choix des matériaux de la vis et de la couronne? Pourquoi réaliser la roue (2) à l'aide de deux matériaux différents? 16 CrNi6 CuSn12 [CC483K] EN GJL 200 [EN-JL 1030] Re en MPa E module d'young en MPa 2, , , Coût moyen HT euros/kg 2 6 0,8 TP Réducteur à roue et vis sans fin 17 mai /8 PT Lycée du Hainaut VALENCIENNES B.D.V.S.

4 B. Moulage du carter 1. Formes extérieures du carter Observer le carter 1. Il présente des formes extérieures et intérieures très compactes (dites "en caisson") qui lui assurent une très grande rigidité. Ce carter, réalisé en AlSi9Mg, est obtenu par moulage dans un moule métallique par gravité constitué de deux chapes et d un noyau en sable aggloméré. 17. Donner la composition chimique du matériau du carter. TP Réducteur à roue et vis sans fin 17 mai /8 PT Lycée du Hainaut VALENCIENNES B.D.V.S.

5 2. Etude du moulage des formes intérieures du carter TP Réducteur à roue et vis sans fin 17 mai /8 PT Lycée du Hainaut VALENCIENNES B.D.V.S.

6 3. Moulage du flasque 15 TP Réducteur à roue et vis sans fin 17 mai /8 PT Lycée du Hainaut VALENCIENNES B.D.V.S.

7 4. Moulage avec insert de la roue 2 TP Réducteur à roue et vis sans fin 17 mai /8 PT Lycée du Hainaut VALENCIENNES B.D.V.S.

8 III.Annexes A. Obtention des formes extérieures B. Obtention des formes intérieures TP Réducteur à roue et vis sans fin 17 mai /8 PT Lycée du Hainaut VALENCIENNES B.D.V.S.