Sciences et Technologies de l Industrie et du Développement Durable Adaptateurs d énergie : réducteurs mécaniques Transmission de mouvement de l ouvre-portail SET Transformateurs et modulateurs d énergie associés TP (2h00) 1 ère STI2D TRANS Nom : Date : Pour mener à bien ce TP, vous devez suivre le «document sujet» de 12 pages et reporter vos réponses dans ce «document réponse». 3. Approche fonctionnelle. Energie solaire Energie électrique Tension U Courant I Vantail maître en position initiale ALIMENTER DISTRIBUER CONVERTIR TRANSMETTRE OUVRIR OU FERMER LE PORTAIL Panneaux solaires Batterie 12 V Contacteurs Transistors Chaîne d énergie Vantail maître en position finale Q1. Compléter le schéma bloc ci-dessus, en désignant les processeurs manquants. Q2. Indiquer les énergies manquantes (énergie mécanique, énergie électrique) et leurs composantes associées (tension, courant, force, couple, vitesse angulaire, vitesse linéaire) en complétantla chaîne d énergie du tracker. 4. Localisation du sous-système : Réducteur. Q3. Localiser, ci-dessous, le ou les réducteurs de l ensemble portail-solaire. Ouvre-portail.solaire_Reponse Document Réponse 1/5
Q4. A l aide du dossier technique, repérer les pièces ci-dessous et préciser leur nom. 5. Caractéristiques de l énergie mécanique. 5.1. Caractéristiques de l énergie mécanique en entrée du réducteur. Q5. Préciser la nature du mouvement (translation ou rotation) de l arbre moteur en complétant la phrase suivante : L arbre moteur est en autour de l axe. Q6. Compléter le tableau en se référant aux caractéristiques techniques du moteur données dans le dossier technique. Tension nominale Moteur en régime nominal (rendement: 0,68) Vitesse de rotation de l arbre Courant Couple transmissible par l arbre Puissance utile 5.2. Caractéristiques de l énergie mécanique en sortie du réducteur. Q7. Préciser la nature du mouvement (translation ou rotation) de la manivelle en complétant la phrase suivante : La manivelle est en autour de l axe. Ouvre-portail.solaire_Reponse Document Réponse 2/5
6. Etude du sous ensemble physique : [moteur + réducteur] 6.1. Décomposer le réducteur Q8. Compléter la dernière colonne du tableau suivant. Etage 1 L arbre moteur engrène avec la roue [ ]. Etage 2 La vis sans fin de l arbre intermédiaire [ ]engrène avec la roue [ ]. 6.2. Déterminer le rapport de réduction de l étage 2 6.2.1. Manœuvrer manuellement l étage 2 du réducteur Q9. Compléter les 4 lignes suivantes avec 1, 35,, plus ou moins. [ ] tours de la vis provoquent [ ] tour de la roue. [ ] tour de la vis provoque [ ] tour de la roue. La roue tourne [ ] fois [ ] vite que la vis. R2=. 6.2.2. Repérer les caractéristiques de l engrenage 2 Q10. Compléter le tableau suivant. Nombre de dents de la roue de l arbre de sortie Zroue2 =. Nombre de filet de la vis de l arbre intermédiaire Zvis =. Q11. Exprimer le rapport de réduction R 2 en fonction des caractéristiques (nombre de dents / filets) de l engrenage. Ouvre-portail.solaire_Reponse Document Réponse 3/5
6.3. Déterminer le rapport de réduction de l étage 1 Q12. Déterminer R 1. 6.4. Calculer le rapport de réduction global. Q13. Déterminer le rapport de réduction global R total en fonction de R 1 et R 2. Q14. Compléter la phrase suivante. La manivelle tourne fois vite que l arbre moteur. 6.5. Calculer la vitesse de rotation de la manivelle. Q15. Déterminer la vitesse de rotation de la manivelle N man, en tour/min. Q16. Compléter l actigramme du réducteur. Arbre du moteur : Rotation autour de :. N mot = tour/min ADAPTER l énergie mécanique Manivelle : Rotation autour de :. N man = tour/min Réducteur 7. Vérification à l aide du modèle volumique sous SolidWorks/Meca3D 7.5. Résultats. 7.5.1. Consultation des résultats. Q17. Relever la valeur de la vitesse de rotation de l arbre de sortie. Q18. Faire de même avec l arbre moteur afin de relever sa vitesse de rotation. Ouvre-portail.solaire_Reponse Document Réponse 4/5
Q19. Calculer le rapport de réduction global R total en fonction des vitesses de rotation relevées. Q20. Comparer les résultats à ceux de l étude précédente et conclure brièvement. 8. Pour aller plus loin : Vérification de la vitesse de rotation de la manivelle 8.1. Déterminer l angle balayé par la manivelle. Q21. Déterminer (en degrés) l angle α balayé par la manivelle, puis convertir cet angle en radian. α= 8.2. Calculer le temps d ouverture du vantail. Q22. Convertir la fréquence de rotation de la manivelle N man ) en vitesse angulaire ω man (en rad.s -1 ). Q23. Connaissant la vitesse angulaire ω man et l angle balayé par la manivelle α, calculer le temps d ouverture du portail t ouverture. 8.3. Vérification. Le chronométrage doit se faire lors de la phase d apprentissage, pendant laquelle il n y a pas de ralentissement à l approche des butoirs. Q24. Vérifier par chronométrage le temps d ouverture, puis conclure. Ouvre-portail.solaire_Reponse Document Réponse 5/5