TSI Sciences Industielles GM DL N 1 COMPRESSEUR DE CLIMATISATION AUTOMOBILE SANDEN 508 1.MISE EN SITUATION : L étude ci-apès pote su un compesseu de climatisation de véhicule automobile de maque SANDEN. Un dessin d ensemble ainsi qu une nomenclatue sont founis. La mise sous tension de l électo-aimant 57 end solidaie la poulie motice 55, entaînée pa le moteu themique, et le flasque 48 lié à l abe d entée et au plateau came. La otation du plateau came povoque la mise en mouvement du plateau oscillant 3 et le mouvement altenatif des 5 pistons. Le fluide de éfigéation est mis alos en ciculation dans le cicuit de climatisation..parametrage : Le paamétage est donné pou un seul piston. Le compesseu est constitué d un cops 1 dans lequel coulissent 5 pistons de diamète d dont les axes sont C et de ayon R 1. On définit le paamétage suivant : R1( C, x 1, y 1, z1) un epèe lié au cate 1 C le cente de la bille de poussée ( C,x1) l axe de otation de l abe d entée lié au plateau came. R( C,x,y, z) un epèe lié au plateau came avec x 1 = x θ /1= ( y1,y) = ( z1, z) la position angulaie du plateau came pa appot au cate 1 u le vecteu unitaie nomal au plan incliné du plateau came. Le vecteu unitaie v complète la base othonomée diecte ( u,v, z) β = ( x,u) = ( y, v) l angle constant ente l axe de l abe d entée et le vecteu u. β coespond à l angle d inclinaison du plateau came pa appot à l abe d entée. R3( C,x3,y3, z3) un epèe lié au plateau oscillant 3 avec x 3 = u θ 3/= v,y3 = z, z3 la position angulaie du plateau oscillant 3 pa appot au plateau came situés su un cylinde de évolution d axe (,x1) ( ) ( ) A 1 le cente de la liaison bielle 3 avec le plateau oscillant 3 B 1 le cente de la liaison bielle 3 avec le piston z z 1 v y z 3 z θ /1 x = 1 x y y 1 On founit les données numéiques suivantes : CA1 = R3.y3 h3. x3 avec R3 =37,5 mm et h 3 = mm β= 17, 5 (inclinaison du plateau came ) N /1 max =6000 t/min (égime moteu maxi) d=35 mm (diamète des pistons ) A 1 B 1 =L 14 =47 mm (longueu des bielles 3) C ) R 1 =3 mm (distance de B 1 à l axe (,x1) β u z x θ 3/ x = 3 u y v 3 3.OBJECTIFS : Les objectifs de cette étude sont : La modélisation cinématique du compesseu L analyse géométique pemettant de détemine le débit moyen du compesseu L analyse cinématique pemettant de caactéise cetaines liaisons et de justifie l utilisation de joints d étanchéité paticulies. Lycée du Hainaut-Valenciennes page 1/6 Vesion du 08/09/08
TSI Sciences Industielles GM DL N 1 4.QUESTIONS : REMARQUE PRELIMINAIRE La liaison ente les deux oues coniques 4 et 6 est assimilée à une liaison ponctuelle sans glissement en I. La oue conique 4 est liée complètement au plateau oscillant 3. La bille 5 est supposée liée à 4. Pou l étude, on considèea que la liaison équivalente ente le plateau oscillant 3 et la pièce 6 est une otule à doigt de cente C. Le schéma cinématique patiel initial se tansfome donc en le schéma cinématique patiel suivant : y 3 3 y 3 3 I x 3 x 3 6 C C 6 ETUDE GEOMETRIQUE 4.1. Effectue le schéma cinématique minimal de ce compesseu limité à un piston. 4.. En vous aidant des deux figues ci-dessous, expime la couse d un piston C piston de ce compesseu en fonction de R 3, L 14, β, δ H et δ B pou une vitesse de otation maximum de l abe d entée. Point Mot Haut Point Mot Bas B 1 L14 δ H h 3 A1 R3 A'1 β y 1 x 1 B1 L14 β y 1 h 3 A 1 R A '1 δ B 3 x 1 C C Que devient l expession de C piston si on fait l hypothèse que les angles δ B et δ B sont tès faibles. Calcule C piston en tenant compte de cette hypothèse. Monte que l hypothèse pécédente est véifiée, c est à die que les angles δ B et δ B sont tès faibles. 4.3. Expime et calcule le débit volumique moyen Q V de ce compesseu pou une vitesse de otation maximum de l abe d entée. 4.4. Calcule la vitesse moyenne de glissement V / 1 d un piston pa appot au cops 1. ETUDE CINEMATIQUE L étude est menée pou un seul piston. Pou cette étude, on considèe que les pièces 5, 6 et 7 sont fixes pa appot au cops 1. Ω Les toseus cinématiques seont expimés sous la fome : { ( ) ( i / j) = α& x + β& i / j i / V i / j = V( O,i / j) = u& i / j x + v& i 4.5. Ecie les composantes des vecteus x 3, y 3 et 3 4.6. Ecie les composantes des vecteus u, v et 4.7. Expime en C le toseu cinématique { ( /1) 4.8. Expime en C le toseu cinématique { V( 3/) plateau came. z dans la base ( u,v, z) z dans la base ( x1,y1, z1) y + γ& i / j z j y + w& i / j z Lycée du Hainaut-Valenciennes page /6 Vesion du 08/09/08 O.. V caactéisant la liaison L 1/ du plateau came avec le cops 1. caactéisant la liaison L 3/ du plateau oscillant 3 avec le / j
TSI Sciences Industielles GM DL N 1 4.9. Expime en C le toseu cinématique { ( 3/1) V caactéisant la liaison L 3/ 1 du plateau oscillant 3 avec le cops 1 pa l intemédiaie de la bille 5 et de l engènement en I. 4.10.Expime en B 1 le toseu cinématique { ( /1) 4.11.Expime en B 1 le toseu cinématique { ( / 3) piston. 4.1.Expime en A 1 le toseu cinématique { ( 3 / 3) plateau oscillant 3. V caactéisant la liaison L 13/ 1 du piston avec le cops 1. V caactéisant la liaison L 3 / de la bielle 3 avec le V caactéisant la liaison L 3 / 3 de la bielle 3 avec le 4.13.Pa une analyse cinématique concenant les pièces 1, et 3, justifie que le toseu cinématique { V ( 3/) peut s écie en C : V( 3 / ) = ω 3 /.u ; 0 { { C 4.14.Quelle elation le couple de oues coniques pemet-il d écie ente les vitesses de otation ω 3/ et ω 1/. 4.15.On désie expime la vitesse instantanée de tanslation du piston pa appot au cops 1 en fonction de ω 3/1 et des paamètes dimensionnels. 4.15.1.Monte que le vecteu vitesse V( A 1,3 / 1) peut s écie en fonction de ω / 1 : V( A 1,3 / 1) = ω / 1. [ A1C ( x1 u) ] 4.15..Expime la pojection su x 1 de ce vecteu vitesse, c est à die : V( A1,3/1. ) x1 V B 1, /1 V A1,3/1 4.15.3.Expime le vecteu vitesse : ( ) en fonction de ( ) et de Ω ( 3 /1). 4.15.4.En déduie l expession de la vitesse instantanée de tanslation du piston pa appot au cops 1. 4.15.5.Si on suppose que la bielle 3 est longue et donc que son «oscillation» est négligeable, comment se simplifie l expession donnée en 4.15.4. En déduie la valeu maximale de la vitesse de glissement du piston pa appot au cops 1. 4.15.6.Compae cette valeu avec la valeu moyenne V / 1 touvée en 4.5. Lycée du Hainaut-Valenciennes page 3/6 Vesion du 08/09/08
DOSSIER TECHNIQUE Compesseu SANDEN 508 Mise en situation Le système de climatisation d'une automobile pemet d'obteni à l'intéieu de l'habitacle une tempéatue agéable quelles que soient les conditions climatiques extéieues et paticipe ainsi à l amélioation du confot et pa conséquent à la sécuité. Le système de climatisation est constitué : d'un dispositif de chauffage qui échauffe l'ai pulsé dans l habitacle à taves les éléments d'un adiateu alimenté pa l'eau de efoidissement du moteu ; d'un dispositif de éfigéation qui efoidit l'ai pulsé dans l'habitacle tout en lui etiant une patie de son humidité et de ses poussièes. Ce dispositif de éfigéation se compose pincipalement d'un compesseu 1, de deux échangeus (un condenseu et un évapoateu 5), d'un déshydateu 3 et d un détenteu 4. Fonctionnement Entaîné pa le moteu themique au moyen d'une couoie, le compesseu 1 aspie le fluide éfigéant à basse pession et à l'état gazeux, et le efoule à l état gazeux à haute pession. Le fluide éfigéant tavese alos le condenseu, d'où il essot à l'état liquide avant de passe dans le déshydateu 3. Dans le condenseu, le fluide éfigéant cède l énegie qu il a emmagasinée à la souce chaude constituée pa l ai extéieu qui cicule dans les adiateus du véhicule. Le déshydateu 3 amotit les excès pendant les phases de chages vaiables et filte les paticules solides. Le détendeu 4, églé au montage et piloté pa une sonde, assue le débit et abaisse la pession et la tempéatue du fluide à l'entée de l'évapoateu 5. L'évapoateu a un ôle pimodial. Le fluide éfigéant qui le tavese absobe la chaleu de l'ai ambiant extéieu, qui est pulsé ves l'habitacle. L'ai, qui pénète à l'intéieu de l'habitacle, est donc efoidi. De plus, la capacité éfigéante de l'évapoateu pemet la déshumidification de l'ai, ce qui accoît notablement le bien-ête dans l'habitacle. Le églage de l'installation est tel que le fluide éfigéant sot de l'évapoateu à l'état gazeux.