Barrière Sympact. Sciences de l ingénieur Lycée Jean Perrin

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1 Objectifs : Valider la motorisation existante pour une utilisation sur une barrière autoroutière de longueur L=2,80m. L étude portera sur la phase de fermeture, phase la plus contraignante pour le moteur. Etude mécanique préliminaire du réducteur A partir des caractéristiques techniques du motoréducteur fournies ci-dessus, - Calculer la vitesse angulaire nominale de la manivelle ω n_réd exprimée en ( /s)et en rad/s pour une alimentation moteur en 50Hz - En déduire la valeur de la vitesse angulaire de la manivelle ω réd exprimée en ( /s) pour une alimentation moteur en 40Hz ; - Connaissant la valeur du couple nominal en sortie du réducteur, calculer la puissance fournie en régime nominal «Pn» - Calculer le couple maxi au démarrage disponible en sortie de réducteur C dém_réd à partir des courbes constructeur fournies cidessous (Attention: le moteur de la barrière est de type autoventilé). Sympact page : sur 8

2 2 Etude mécanique de la barrière réelle et du dispositif de lisse équivalente Pour simuler le comportement d une barrière réelle de longueur L=2m80, il faut repositionner la masse mobile à une distance Ymlisse à calculer voir l encadré suivant : Rappels : La «Lisse équivalente» du système SYMPACT permet de simuler une lisse réelle de longueur variable de 2m50 à 3m, dans un environnement confiné comme un laboratoire, où la hauteur de plafond pose problème. On se base sur une équivalence de masse barycentrique effectuée en statique, qui permet tout de même en dynamique d obtenir des résultats approchants de la réalité ; notamment lors de phase de mouvement permanent lorsque la vitesse de rotation est stabilisée, et, même lors de phase de mouvement transitoire pour des vitesses moyennes inférieures à 5Hz. Ceci étant dit, nous considèrerons ce modèle valable pour la suite de l étude. Elle est constituée de 3 parties : a- La lisse de longueur 850 mm et de densité linéique q= kg/m de centre de gravité G l ; b- L embout de masse M e = 2,8 Kg, dont le centre de gravité G e est placé à 87 mm de l axe de rotation ; c- La masse mobile ou contre poids de masse M c = 2,8 kg, dont le centre de gravité G c est placé à la distance «Ymlisse» de l axe de rotation. Ymlisse varie de 0,7 m à 0,75 m Sympact page : 2 sur 8

3 Remarques : La position de la lisse est donnée par l angle 3 qui varie de 0 à 90. Le logiciel fourni par «DIDASTEL» utilise l angle θ 3 que fait la bielle avec le référentiel lié au bâti qui varie de 35 à 45 ; La relation entre ces deux angles est : 3 = 35-3 Donner l expression du moment maxi du poids de la «lisse équivalente» sur l axe de rotation en fonction de Y mlisse On calculera la somme des moments des éléments a, b et c. Calculer Y mlisse pour que la lisse équivalente corresponde à une lisse réelle de longueur L=2m80 3 Paramétrage et Simulation de la descente de la barrière, pilotage à couple constant - Ouvrir le fichier «Ass_barrière sympact.sldasm» puis éditer le sous assemblage «assemblage axe lisse.sldasm» afin de modifier la position de la masse mobile pour respecter lavaleur Ymlisse trouvée dans la partie précédente. Sympact page : 3 sur 8

4 - Vérifier sur le modèle numérique, les propriétés de masse de l ensemble constitué des 3 éléments suivant {Lisse, Mass_ mobile, Embout} : Calculer le moment maxi du poids de cet ensemble sur l axe de rotation de la lisse équivalente Vérifier que ce résultat est proche de celui trouvé dans la partie précédente (comparaison système souhaité et système simulé) Sympact page : 4 sur 8

5 - Déterminer le temps de fermeture de la barrière «Tf», puis refaire la simulation pour une durée de temps «Tf» en modifiant le nombre de «FRAMES» afin de conserver une résolution de 0.0s ; - Editer le graphe de l évolution de la vitesse angulaire de la manivelle : Faire valider par le professeur. 4 Interprétation des résultats d un pilotage «à couple constant» A partir du graphe d évolution de la vitesse angulaire de la manivelle en phase de fermeture, et sachant que sur le système réel, le pilotage en fréquence de la barrière Sympact par le logiciel est limité à une fréquence de 40Hz, et qu une rampe d accélération est imposée avec un choix limité de valeur exprimé en Hz/s ; Déterminer graphiquement le temps au bout duquel la fréquence maxi de 40Hz de pilotage du variateur ATV est atteinte. Calculer la rampe d accélération correspondante en Hz/s Choisir parmi ces 2 affirmations, qu elle est celle qui vous paraît le mieux convenir : Affirmation choisie : : Le mouvement de rotation de la manivelle, sous l influence de l inertie de la lisse, devient très rapidement supérieur à la fréquence imposée par le moteur. Le moteur se met rapidement à fonctionner en freinage. 2 : Le mouvement de rotation de la manivelle, malgré l influence de l inertie de la lisse, arrive progressivement à la fréquence maxi imposée par le moteur. Le moteur fournit un effort progressif et constant. 5 Paramétrage et Simulation de la descente de la barrière, pilotage en vitesse Pour mettre en évidence l influence du pilotage ATV sur le couple moteur, nous allons simuler à nouveau la fermeture de la barrière mais cette fois ci, en vitesse. A partir du fichier SOLIDWORKS «ASS_barriere_Sympact.SLDASM», déjà utilisé question précédente : Sympact page : 5 sur 8

6 On vous donne un fichier de points de type «EXCEL» correspondant à un pilotage en rampe du variateur ATV calculé au mieux, prenant en compte la fréquence maxi de pilotage de 40Hz, une rampe d accélération de 250Hz/s, une rampe de décélération maxi de 00Hz/s, une fréquence de maintien de 7Hz, voir illustration ci-dessous : - Dans le modèle numérique SW et CosmosMotion supprimer le «couple réducteur». - Activer le mouvement imposé du mécanisme prévu à cet effet sur le modèle, nommé «moteur_manivelle», et, paramétrer sa vitesse en fonction «spline» avec le fichier «Pilotage_ATV_Manivelle_B74.csv». - Paramétrer la simulation pour un temps.03s et 03 frames, et lancer la simulation. - Editer les graphes du moment en sortie de réducteur, et de la vitesse angulaire de la manivelle. - Superposer au graphe de la vitesse angulaire le graphe du moment de sortie du réducteur. - Faire une copie d écran et la sauvegarder. Sympact page : 6 sur 8

7 Conclure sur le fonctionnement moteur : - Donner la valeur maxi du couple_moteur fourni en sortie de réducteur obtenue par simulation : - Donner la valeur au démarrage du couple_moteur fourni en sortie de réducteur obtenue par simulation : - Comparer cette valeur à celle obtenue en fin de partie 6 Validation sur le système Fermer les programmes, lancer l exécution de «l environnement multimédia DIDASTEL» de gestion de la barrière SYMPACT : Rappels : Pour la fermeture : 40Hz puis maintien de la fermeture sous 7Hz, avec une rampe d accélération réglée à 250Hz/s et une rampe de décélération réglée à 00Hz/s Pour l ouverture : 0Hz puis maintien de l ouverture sous 0Hz Chronométrer le temps de la fermeture Sympact page : 7 sur 8

8 ANNEXE Cliquer sur Paramètres ATV28/3 Code à taper et à Valider puis ACCES ATV Paramètre à modifier Transférer vers l ATV Sympact page : 8 sur 8