Devoir maison SSI Support d étude : BORNE ESCAMOTABLE

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1 Devoir maison SSI Support d étude : BORNE ESCAMOTABLE PRESENTATION DEFINITION DU BESOIN A SATISFAIRE Déplacer une masse de m = 36 Kg à une vitesse V = 0,33 m/s, hauteur déployée 1m. SOLUTION MECANIQUE RETENUE - Utilisation d un vérin pneumatique - Autre solution : Utilisation d un moteur à courant continu 24 V à aimant permanent. 1_A l aide des éléments du cahier des charges de fonctionnement de la borne, calculer le temps de montée de la borne 1 point v=0,33m.s -1 et h= 1m d où t= h/v=1/0,33=3s LES PERFORMANCES DU MOTEUR ET DU COMPRESSEUR DE LA BORNE 1

2 Cette partie a pour objectif de justifier le choix du moteur et du compresseur de la borne automatique Le document suivant présente le groupe moto compresseur et ses caractéristiques. I max =2,6A 2_A l aide du tableau des caractéristiques et de la plaque signalétique du groupe moto compresseur, compléter la chaine d énergie partielle décomposée des blocs convertir et transformer en indiquant les grandeurs caractéristiques du flux et de l effort pour chaque bloc fonctionnel.3 points N max =2740tr/min p max =7 Bars F U=230Vac Pa=U*I*cosφ CONVERTIR C η moteur η compresseur Q max =60l/min η vérin Moteur Pu=C*ω= asynchrone 505W CONVERTIR Compresseur Pp=Q*p TRANSMETTRE Vérin v Pm=F*v 3_Déterminer l effort utile pour soulever la borne (utiliser la formule du Poids avec g=10m.s- 2 1 point F = mg = = 360 N 2

3 4_En déduire la pression utile. Calculer au préalable la section du piston. 1 point S = (πd²) / 4 = (3,14 3²) / 4 =7,06 cm² =0,0706dm 2 =0,000706m 2 P = F / S = Pa P = / 10 5 = 5,1 bars 5_A l aide de la caractéristique du constructeur, déterminer graphiquement le débit du compresseur. 1 point Le compresseur délivre 30 l/min (voir les caractéristiques du moto compresseur pour une pression de 5 bars). 6_Calculer le volume du vérin à l aide diamètre du vérin de 30mm appelé cylindrée. 1 point Volume du vérin = S x h = 0, x 1 = 0, m3= 706cm 3 =0,706 l 7_Connaissant le débit de la pompe, calculer le temps de montée de la borne escamotable. 1 point - 1m3 = 1000 l. - La chambre du vérin (0,71 l) sera remplie avec un débit de 30 l / min soit 0,5 l /s. - Le temps de montée de la borne sera de 1,42s 8_Les résultats obtenus sont-ils compatibles avec les exigences du cahier des charges pour le temps de montée de la borne. 1 point Ces résultats ne sont pas compatibles, car le temps de montée est trop rapide. La borne doit mettre 3s. 9_Citer les éléments qui peuvent modifier la vitesse de montée et obtenir la vitesse souhaitée. Justifier votre réponse. 1 point Il faut mettre un régulateur (limiteur de débit) pour limiter le débit d air, afin que le temps de montée de la borne soit de 3 minimums. 10_Sur le schéma suivant identifier le ou les constituants permettant de régler la vitesse de déplacement de la borne : 1 point 2Q pour la montée et 1Q pour la descente 3

4 Chaque borne escamotable est alimentée en énergie pneumatique par un distributeur 3/2.quand le régulateur de débit 2Q est ouvert à 100%, la borne sort en 3s. Le taux de charge du vérin est T = 0,8. En cours de déplacement, l'effort de poussée F est toujours inférieur à la poussée théorique F'. On utilise un taux de charge noté T : 11_Calculer la pression d'alimentation en charge nécessaire et conclure sur le choix du compresseur. 1 point F charge = F théorique * T et P = F / S d ou P théorique = F charge * T/S= 5,07 bars/0,8=6,34bars Or le compresseur fournit jusqu à 7 bars donc il convient. CHOIX DU DISTRIBUTEUR ALIMENTANT LE VERIN A PARTIR DE SON KV La propriété fondamentale d'un distributeur pneumatique est le débit d'air qui le traverse dans des conditions données de pressions en amont et en aval. Le coefficient KV permet de comparer les possibilités de débit d'air d'un distributeur. La norme précise que le KV indique le débit d'eau en litres / minute qui traverse le distributeur en écoulement permanent lorsque la perte de charge (différence de pression) entre l'entrée et la sortie est de 1 bar. KV : "Kefficient et Ventil" en m 3 /h Les fabricants proposent des abaques pour déterminer le ΚV 4

5 Exemple d'utilisation de l'abaque des KV (voir document ressource) Données : les caractéristiques de fonctionnement sont les suivantes : _pression p = 6 bars, _taux de charges du vérin T = 0,5 _diamètre du piston : D = 80 mm _temps de course t = 3 s _course du vérin : 50 cm Solution : Recherche graphique 1. Construire le point Y, issue de l'intersection de la courbe de taux de charge avec la droite de pression. 2. Construire le point X, issu de la droite en passant par Y et le point de la droite définissant le temps d'une course (3s). 3. Construire le point Z, situé à l'intersection de la droite "cylindrée" et d'une droite ayant pour points extrêmes : - la valeur du diamètre du piston du vérin (80 mm). - La course du vérin (52 cm). 4. Relier le point X au point Z, et chercher son intersection avec la droite des KV; on trouve la valeur du KV, soit ici un KV = 6. 12_Dimensionner le distributeur de chaque borne ainsi que le diamètre intérieur des tuyaux d'alimentation. 1 point KV=2,8 m 3 /h et Diamètre tuyau =4mm 5

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