Boy de volet Statique graphique et analytique TP 42

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1 Objectifs : Vérifier des caractéristiques mécaniques. Vérification des caractéristiques cinématiques. Dimensionner un moto-réducteur. Travail attendu : 1 ère partie : 2 ème partie : 3 ème partie : 4 ème partie : Mise en situation. Recherche des caractéristiques cinématiques. Recherche du couple moteur. Vérification de l effort d écrasement. Pré requis : Modélisation de liaison et schéma cinématique. Cours de cinématique et statique. Connaissances associées : Compréhension d un mécanisme Conditions de travail : Matériel : Validation : Livre STI (Guide des sciences et technologies Industrielles) Cours de statique. Poste équipé des logiciels Solidworks et MotionWorks : «Boy a construire.sldasm» en cours de TP avec l enseignant. Boy de volet statique STI.doc 1/6

2 volet GAUCHE E0 Distance 4 E α(t) C 1 3 bras θ(t) mur B à t=0, θ= 0, volet fermé roue 2 1. Mise en situation La société S.B.D BOY SYSTEM a sollicité sont bureau d étude afin d automatiser un opérateur mécanique de volet à battant (Boy de volet). L étude consiste à dimensionner le système de motorisation de l opérateur (moto réducteur). Pour cela on se propose de déterminer la vitesse et le couple de sortie du réducteur. 2. Recherche des caractéristiques cinématiques 2.1. Retrouver le nombre de tour que doit effectuer le moto-réducteur pour ouvrir le volet de Paramétrer (*) en position la liaison Volet/Bâti. Expliquer votre méthode : Retrouver à l aide du grapheur dans la liaison Bâti/Vis l angle parcouru par l axe de la vis (qui sera lié à la sortie du réducteur). Expliquer votre méthode et noter les calculs : Vérification (*) : Paramétrer en position la liaison Bâti/Vis avec les données trouvées ci-dessus. Le volet s ouvre-t-il de 180? (*) Attention! Désactiver les paramètres des liaisons après chaque simulation. Le temps de simulation sera fixé à 1s pour ces simulations. Boy de volet statique STI.doc 2/6

3 2.2. Le volet doit s ouvrir en 5 secondes, quelle doit être la vitesse (La vitesse du moto réducteur est supposée constante) en sortie du mot réducteur? n vis =.. =.... en tr/s N vis =.. =.... en tr/min W vis =.. =.... en rad/s 2.3. Vérification : Paramétrer en vitesse (Afficher dans la barre des temps, 100 positions de calcul et une durée de 5 secondes) la liaison Bâti/Vis avec les valeurs trouvées ci-dessus. Le volet s ouvre-t-il de 180? 3. Recherche du couple de sortie du moto réducteur Le système Boy de volet est un objet technique qui doit satisfaire aux deux impératifs suivants : - il doit être capable de s'ouvrir et se fermer quel que soit l'effort exercé par le vent sur le volet, - il doit respecter la réglementation en vigueur concernant la protection des biens et des personnes Les efforts dus au vent : Pour ce qui concerne les efforts exercés par le vent sur les bâtiments et annexes, la législation prévoit un découpage du territoire français en quatre régions classées par ordre de vent croissant. Par exemple, une partie de la région Provence - Alpes - Côte d'azur est classée en zone 3 (vent fort, mistral), par ailleurs les départements d'outre-mer sont classés en zone 4 (cyclones,... dépressions tropicales) Modélisation : L effort maximum agissant sur le volet est obtenu lorsque la direction du vent est perpendiculaire au plan du portail. p représente la pression dynamique agissant sur le volet, sa valeur en dan/m 2 dépend de la zone géographique d'implantation Tableau des pressions dues au vent : Zones Pression en dan.m-2 Vents correspondants L habitation où est implanté le volet se trouve en vaucluse. Boy de volet statique STI.doc 3/6

4 3.4. Calculer l effort du au vent sur le volet : p =.. dan/m² S =.. = m² F =. = dan Avec p = pression effective ; S = Section du volet ; F = effort du vent sur le volet 3.5. Créer un pointeur sur le volet et placer cet effort. Expliquer : 3.6. Retrouver le couple mini du moto réducteur à l aide du grapheur de sortie. Expliquer votre méthode : (vous pouvez éventuellement imprimer les courbes) C moto réducteur =.. N.m Entrer dans les paramètres (couple articulaire) de la liaison Bâti/Vis la valeur ci-dessus. 4. Vérification de l effort d écrasement La sécurité des personnes et des biens, sera assurée par un dispositif mesurant l intensité du courant dans le moteur. Quand cette intensité dépassera le seuil définit par le concepteur l ouvre volet arrêtera sa course et se repositionnera en position initiale. Le but de cette étude est de définir ce seuil de courant. Pour cela il faut que d un point de vue mécanique on soit capable de quantifier le couple maximum que devra délivrer le moto-réducteur. Au delà de ce couple le système devient dangereux pour l utilisateur. Le risque pour un utilisateur est le coincement entre le bâti (mur) et le volet. Cet effort de coincement ne doit en aucun cas dépasser 150 N (norme européenne) A l aide de MotionWorks, et de la notice explicative pour modéliser un effort inconnu, retrouver l évolution de l effort d écrasement maximal (imprimer la courbe si nécessaire) F ecr Max =.. N Boy de volet statique STI.doc 4/6

5 4.2. Quelle est votre conclusion? Dans quelle zone (angle) l effort est-il dangereux? : 4.3. Que devient l effort d écrasement si le vent cesse. Est il compatible avec la valeur maxi définie? 4.4. Le système pourra-t-il être installé en zone 2? Pourquoi? Boy de volet statique STI.doc 5/6

6 FICHE D AIDE MOTIONWORKS «EFFORT INCONNU» Cette fonctionnalité permet de calculer, pour une position donnée ou pour un ensemble de positions paramétrées, la force nécessaire à appliquer en un point choisi et dans la direction voulue pour que le mécanisme soit en équilibre, compte tenu de l'environnement extérieur défini (gravité, ressorts, efforts extérieurs ou articulaires, etc.). Condition d'utilisation : Le mécanisme doit avoir un, et un seul, degré de mobilité. Les mouvements imposés doivent être désactivés. Cliquer sur l'icône effort inconnu. Ouvre la boîte de dialogue correspondante : Le paramétrage de l'effort inconnu se fait chronologiquement de la manière suivante: - Sélectionner le point d'application en cliquant une entité (point d'esquisse par exemple...) sur une pièce (intersection d arêtes) ou dans l'arbre solidworks (pointeur). Un repère vert apparaît alors. - Donner la direction de l'effort en orientant l'axe Z (3 cônes) du repère (par sélection d'une arête orientée dans la direction voulue). Le repère vert s'oriente dans cette direction (on peut inverser cette direction, la rendre fixe pendant le calculabsolu ou bien associée au repère local défini - repère pièce - et ainsi mobile avec lui). - Définir la cinématique, afin d'envisager plusieurs positions de calcul, en choisissant une des liaisons pilotables du mécanisme dans la liste déroulante (la position initiale est celle du degré de liberté choisi et ne peut pas être changée, on renseigne la valeur de position finale désirée), - Afficher le vecteur force dans la fenêtre 3D en réglant le facteur d'échelle et la couleur. La validation lance le calcul et le Grapheur s'ouvre automatiquement. Un répertoire «Effort inconnu» apparaît dans l'arbre du grapheur de sortie ; il propose la variable fr'?' représentant la norme de la force recherchée et ses composantes en x, y et z (repère local ou absolu selon le choix). A la fin du calcul, il faut cliquer sur l'icône de reconstruction pour lancer un nouveau calcul d'effort inconnu, lancer une simulation ou faire des modifications de construction. Les paramètres écrits dans la boîte de dialogue de l'effort inconnu sont conservés tant que l'assemblage n'est pas fermé. Ils ne sont pas sauvegardés avec lui. Boy de volet statique STI.doc 6/6