CONSTRUCTION : Transmission de puissance T.P. (1.5 h) ETUDE D UN VERIN ELECTRIQUE

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1 ETUDE D UN VERIN ELECTRIQUE OBJECTIFS. A la fin de la séquence de TP l élève devra être capable de : Déterminer la puissance développée par un moteur Déterminer le chemin parcouru par la puissance NIVEAU. Term S option Science de l ingénieur DOMAINE. B - Fonctions du produit B.2 Transmettre l énergie B.22 Les composants mécaniques de transmission B.221 Sans transformation de mouvement B.222 Avec transformation de mouvement PRÉ REQUIS. Cours d énergétique et sur la transmission de puissance. Cours modélisation des liaisons. CONDITIONS DE TRAVAIL. Temps : Matériel : 1.5 heures Les fichiers Solidworks et des photos du vérin électrique. L arceau de parking PRIVA PARK Documentation : Plan. I Modélisation du vérin II Mesure sur le système III Etude énergétique 1/6

2 Documentation technique Le vérin électrique étudier est celui de l arceau de parking Privapark. Il est alimenté avec une tension de 12 V. Le moteur entraîne un ensemble de train d engrenages. (Le pignon 5 est caché et est sous le pignon 4 dont il est solidaire) Roue 4 Pignon 3 Roue 2 Roue 6 Pignon 1 Données : - intensité de la force sur la tige du vérin: Prendre F = 450 N - vitesse de déplacement de la tige du vérin: V 3 = 84 mm/s; - rayon moyen de la liaison hélicoïdale entre 8 et 9: r = 8 mm; - Le pas de la vis est de p=4 mm - facteur de frottement de la liaison vis-écrou à billes f= 0,05; - Rendement de la vis écrou η = rendement du système η p = 0,97. - Nombre de dents des engrenages Z1=14 Z2=40 Z3=14 Z4=40 Z5=16 Z6=42 Engrenages ne servant pas à transmettre la puissance (en rouge sur la maquette SolidWorks) 2/6

3 Données techniques sur la liaison hélicoïdale. Le pas de l hélice correspond à la distance parcourue par un filet lors d une rotation d un tour autour de l axe. Cette hélice possède un angle α sui correspond à son inclinaison par rapport à une perpendiculaire à l axe. La relation liant le pas à l angle est : p tanα = où est le rayon de la vis 2. π. r y B E2 E1 x La liaison hélicoïdale parfaite entre (E1) et (E2), de centre B, d axe B, est modélisée x par : En statique : une résultante B portée par l axe B ( X, par exemple), x B,1/ 2 Mt B porté aussi par cet axe ( L, par exemple). B,1/ 2 un moment B ( ) Entre ces deux composantes existe la relation : * p L = X dans laquelle «p» B1/ 2 B1/ 2 2. π représente le pas de l hélice. En cinématique V vitesse linéaire de E1/E2 sur l axe x B,1/ 2 ω vitesse de rotation de E1/E2 sur l axe x 1/ 2 p Entre ces deux composantes existe la relation suivante V = * ω B,1/ 2 B,1/ 2 2. π I Modélisation du vérin TRAVAIL DEMANDE A partir des photos, des fichier Edrawing ou SolidWorks, établir le graphe des liaisons. Les maquettes se trouvent dans le dossier //SSI/TS1/TP/TP_cycle3/TP4. 3/6

4 Tracer le schéma cinématique du mécanisme d après les informations données : MOTEUR II Mesure sur le système a) Effort exercé par le vérin. L arceau de parking est un produit grand public et à ce titre il doit répondre à des normes d homologation. Une de ces normes spécifie que l arceau doit exercer un effort maximum de 150N sur un objet qui s opposerait à son basculement. A partir de ces données une simulation a été effectuée sous MotionWorks. Les résultats sont disponibles dans le fichier effort_vérin.xls fait apparaître l effort fourni par le vérin lorsqu il y a un effort de 150 N (voir dessin page précédente) s opposant à son déplacement durant sa descente en fonction de la rotation de l arceau. A partir de ces informations choisissez la valeur à retenir lors du choix ou du réglage d un vérin pour que l effort au niveau de l arceau ne soit jamais supérieur à 150 N. F = vérin came... N Faites valider votre choix par le professeur b) Vitesse du vérin Mesurez sur la maquette réelle le temps mis par l arceau pour passer de la position haute à la position basse. Sachant que la course du vérin est de 5.43 cm calculez la vitesse moyenne de la tige. Tfermeture =... s V =... / tige vérin III Etude énergétique Déterminer : (Toutes vos réponses devront être justifiées.) - la puissance développée par la barre sur la tige du vérin: Pv = 4/6

5 - Le couple sur la vis d entraînement Essayez de compléter le schéma ci-dessous. C v = C v = - La vitesse angulaire de la vis : ω v = - La puissance développée sur la vis d entraînement: - Le taux de réduction de l ensemble des trains d engrenages ainsi que leur rendement P v = R ens = η ens = 5/6

6 - Le couple sur l axe du moteur: - La vitesse angulaire sur l axe du moteur: C m = - La puissance développée par le moteur: ω m = P m = 6/6