CONVERTIR l ENERGIE HYDRAULIQUE EN ENERGIE MECANIQUE

Transcription

1 Centre d Intérêt n 5 : ALIMENTER ET DISTRIBUER L ENERGIE ENERGIE HYDRAULIQUE Système : pilote automatique de bateau COURS TP série 2 TD NOM : Prénom : DATE : 1 T.S.I. Nous avons mis en évidence, dans la première série de TP, que le mouvement du safran était provoqué par le déplacement de la tige du vérin sous l effet d une circulation d un fluide. Le schéma blocs ci-dessous reprend un extrait de la chaine d énergie globale du pilote automatique. ALIMENTER et DISTRIBUER L ENERGIE HYDRAULIQUE CONVERTIR l ENERGIE HYDRAULIQUE EN ENERGIE MECANIQUE TRANSMETTRE L ENERGIE MECANIQUE AU SAFRAN Pompe Vérin Bras Situation problème proposée : Suivant la taille du bateau et de son comportement sous barre, la manœuvre du safran doit être la plus uniforme possible et plus ou moins rapide. A cette fin, il est nécessaire de pouvoir régler le débit de la pompe hydraulique afin de s adapter à chaque situation. Nous allons donc analyser le fonctionnement de la pompe pour répondre aux questions suivantes : - Le débit de la pompe est-il constant (réglage donné)? - Comment opérer le réglage du débit? - La performance V tige/corps = 1cm/s est-elle respectée? POMPE VERIN Objectifs de ce TP: Identifier les constituants du réseau hydraulique. Découvrir les caractéristiques d une pompe. Paramétrer les constituants internes de la pompe pour produire le débit volumique désiré. Effectuer des calculs, relever des mesures (vitesse, débit). CAPTEUR BRAS PARTIE A TRAVAIL PREPARATOIRE MAISON Travail à réaliser en commun au sein du binome. Au regard de la problématique et à partir des éléments ressources disponibles : - pompe réelle (écorchée) et barillet, situés dans la valise bleue (au laboratoire), - photos, vidéo, fichier de présentation (PPT), - plan d ensemble et nomenclature (en fin de ce document), on vous demande (répondre pages 7 et 8 pour le travail maison Q à Q ) : 1.1 Principe général d une pompe à pistons (Circulation de l huile en circuit fermé) SAFRAN Sur la vidéo de la pompe à pistons, la canalisation jaune envoie l huile vers le dispositif à commander (vérin par exemple), la canalisation verte récupère l huile sur son trajet retour Expliquer (verbe+ complément), pour un tour de l axe rouge, les 2 actions d un piston bleu/fluide C.P.G.E. 1 T.S.I. Lycée P.P. Riquet St-Orens de Gameville Page 1/8

2 Sciences Industrielles pour l Ingénieur 1.2 Analyse des mouvements des sous ensembles cinématiques de la pompe du pilote Nommer le mouvement du barillet par rapport au bâti Nommer le mouvement du piston repère 7 par rapport au barillet A partir des éléments disponibles et lorsque la pompe tourne dans le sens trigonométrique (Y vers Z) : Surligner, sur la coupe B-B du dessin d ensemble, en vert les parties visibles ou le fluide est en phase d aspiration et en rouge celles ou il est en phase de refoulement vers le vérin Représenter (en occupant au maximum une zone carrée 15cmx15cm) à main levée l ensemble ( ) en perspective. Indiquer dans un tableau le rôle des surfaces fonctionnelles après les avoir repérées par des couleurs différentes sur votre perspective. (question majoritairement notée). 1.3 Paramétrage d un piston Hypothèse : Dans un souci de simplification, nous supposerons que le point de contact entre un piston et la rondelle butée (basculeur 10) est sur l axe de ce piston. Soit M ce point. α(t) d Piston 1 Piston 1 Piston R ATTENTION : cette figure n est pas à l échelle Piston 3 α =f(t) est fixe Le DR propose une représentation partielle du point M à un instant donné. - Représenter : le point M sur la vue de gauche et l angle (t) et le rayon R sur la vue de face, - Placer sur les 2 vues les coordonnées cartésiennes notées X M, Y M, Z M dans le repère Exprimer les 3 cordonnées cartésiennes de M = M(x M, Y M, Z M ) dans le repère en fonction de R, α, (appuyez-vous sur la question précédente). uniquement En déduire la composante de la vitesse selon l axe en fonction de. C.P.G.E. 1 T.S.I. Lycée P.P. Riquet St-Orens de Gameville Page 2/8

3 PARTIE B TP EN CLASSE REPONDRE SUR COPIE * signifie : rédaction aussi sur 1 SEUL transparent (à présenter en synthèse) 1.4 Débit instantané d un piston, puis de la pompe Le débit volumique, noté q v, correspond au volume déplacé par unité de temps. Il se définit donc par : [Vitesse de déplacement du piston/barillet notée ] x [section du piston] On donne : 1.4.1* Donner l expression du débit volumique instantané q v1 (α) d un piston * Tracer en noir, sur un graphe similaire à celui-ci-dessous, l allure de la courbe q v1 (α) pour un tour de barillet après avoir complété les valeurs remarquables des abscisses (Attention : respecter q v maxi ) q v maxi pour 1 piston Débit q v Surligner en rouge les parties de la courbe ou le piston refoule l huile vers le vérin Vous noterez que, à chaque instant, seuls 3 pistons participent au refoulement. Pour [ ], donner l expression (ne pas simplifier) du débit volumique instantané Q vinst (α) de la pompe en fonction de (aide : c est la somme des 3 débits instantanés q vi (α) des pistons 1 à 3) * Compléter votre graphe par l allure des 2 courbes : q v2 (α) en bleu et q v3 (α) en vert, et ce uniquement pour α compris entre 0 et /3. On vous donne ci-contre, l allure de Q vinst (α) * Justifier l allure de cette courbe et conclure : le débit est-il constant? Proposer une solution pour améliorer ce critère. débit 2 Angle rotation en rad 1.5 Débit moyen de la pompe A partir des coordonnées de M (voir 1.3.1), en déduire x M maxi et x M mini puis la course C d un piston en fonction. (attention : 1.5.2* Soit N(tr/mn) = vitesse de rotation du moteur de la pompe. En déduire le débit moyen Q vmoy de la pompe en fonction de et du nombre de pistons (7) C.P.G.E. 1 T.S.I. Lycée P.P. Riquet St-Orens de Gameville Page 3/8

4 L=25mm Sciences Industrielles pour l Ingénieur 1.6 Réglage du débit L ensemble E (en trait fort) : [basculeur 10 + butée à billes 9 + axes 12], en rotation d axe se modélise par la représentation ci-contre. Y E K Le déplacement D de la vis de réglage 13 fait varier l inclinaison de E par rapport à l axe. X D 1.6.1* Etablir la relation = f(d,l) T J PARTIE C EXPERIMENTATION SUR LE PILOTE (35 mn) A partir de la maquette didactisée du pilote automatique Manomètres - Mettre sous tension l alimentation stabilisée. - Oter (si besoin) le capot de protection du boîter SIMRAD et l initialiser par la touche STBY/PWR. - Les touches et permettent de commander le moteur de pompe dans un sens ou dans l autre. Vis réglage 2.1 Vérification de la loi de réglage du débit Débimetre On souhaite vérifier expérimentalement les relations du débit moyen et de son réglage (voir Q et Q ) Manipuler les touches ou tout en réglant la vis de débit 13 pour obtenir un débit nul Tourner alors (sens accroissement du débit) de 2 tours la vis de réglage (dont le pas est de 1,5 mm) puis noter le débit moyen (exprimé en litre / minute : l/mn) Q vmesuré indiqué par le débitmètre Comparer cette mesure au débit moyen Q vmoy à calculer à partir de vos résultats (Q et Q ) sachant que N = 1800 tr/mn - R et d étant mesurés sur le dessin d ensemble * Conclure au regard de la performance attendue. 2.2 Comportement de la pompe en cas de charge Dans la réalité, le safran offre une résistance au déplacement du vérin. Dans notre système, cette résistance est matérialisée par des masses reliées par un câble au bout de la tige du vérin faire sortir la tige du vérin au maximum (touche ) puis attacher le câble métallique à la tige supportant les masses (voir sur le coté droit de la table) Manipuler la touche pour faire rentrer la tige. Noter l indication des 2 manomètres * Sans calcul, expliquer la signification de ces 2 indications et quels sont les paramètres qui les influencent. Remettre le pilote dans son état initial (câble décroché, système arrêté) C.P.G.E. 1 T.S.I. Lycée P.P. Riquet St-Orens de Gameville Page 4/8

5 Pompe à barillet RV2 Echelle 1 : 1 T R O Nomenclature Pompe à barillet RV2 C.P.G.E. 1 T.S.I. Lycée P.P. Riquet St-Orens de Gameville Page 5/8

6 NOMENCLATURE DE LA POMPE A BARILLET 33 2 Vis clapet surpression 32 2 Ressort clapet de surpression 31 2 Bille Vis clapet d'aspiration 29 2 Bille Ressort clapet d'aspiration 27 2 Joint plat G3/ Siège clapet anti-retour 25 2 Anneau élastique pour alésage 12 x Butée 23 2 Ressort clapet anti-retour 22 2 Bille Tiroir 20 1 Joint OR 56,87 x Vis CHC M Rondelle plate Carter 16 1 Adaptateur 15 1 Ecrou HM M Joint OR Vis de réglage de débit 12 2 Axe d'articulation 11 1 Centreur 10 1 Basculeur (ou rampe) 9 1 Butée à billes Ressort de piston 7 6 Piston 6 1 Entraineur 5 1 Roulement Joint à lèvres 12 x 28 x Anneau élastique pour alésage 28 x 1,2 2 1 Barillet 1 1 Corps Repère Nb Désignation C.P.G.E. 1 T.S.I. Lycée P.P. Riquet St-Orens de Gameville Page 6/8

7 DOCUMENT REPONSE MAISON TP série 2 Pilote automatique bateau NOM : Prénom : Date : et C.P.G.E. 1 T.S.I. Lycée P.P. Riquet St-Orens de Gameville Page 7/8

8 SURFACES FONCTIONNELLES ( ) utiliser les lignes jugées nécessaires Repérage Fonction (rôle) Y Y M Z 0 0 X VUE DE FACE ATTENTION : cette figure n est pas à l échelle et C.P.G.E. 1 T.S.I. Lycée P.P. Riquet St-Orens de Gameville Page 8/8