|
|
4è TECHNIQUES DEVOIRS
Accueil Baccalauréat Professeurs Activités Nouveautés Matières
| TREUIL DE LEVAGE Présentation : Pour amener la carrosserie du poste d’arrivée au milieu de la cuve, on utilise un treuil de levage et un chemin de rouleaux. Le mécanisme de transmission comprend : un moteur ML, un inverseur-réducteur-frein et un tambour sur lequel s’enroule un câble. Ce moteur doit assurer la montée, le maintien et la descente. Le convoyeur à rouleaux est commandé par le moteur M. Le mouvement de translation est assuré par le moteur MT.
DESCRIPTION DU CYCLE DE FONCTIONNEMENT : 1/ Etat initial du système : -Les trois moteurs sont à l’arrêt. -L’accrochage et le décrochage de la carrosserie sur le dispositif se font manuellement. -Une carrosserie est présente devant le treuil de levage. 2/ Fonctionnement : Une impulsion sur le bouton départ cycle (dcy) entraîne le cycle automatique suivant : -La montée de la carrosserie. -Translation pour positionner la carrosserie au-dessus de la cuve. -Plongée de la carrosserie dans la cuve. L’évacuation de la carrosserie s’effectue manuellement sur le convoyeur à rouleaux. Les mouvements de translation horizontale et verticale sont limités par des capteurs de fin de course. Asservissement de vitesse par commande en tension : Carte électronique VA + R1 R2 D1 RB T1 M D2 RB T2 VB _ - + Roue polaire M Le mouvement de translation horizontale du convoyeur à rouleaux est assuré par un moteur électrique à courant continu M. Ce moteur est alimenté par 2 sources de tension VA = VB par l’intermédiaire de 2 Transistors de puissances complémentaires T1 (NPN) et T2(PNP). M La carte électronique comporte : - Un diviseur de tension. - Un comparateur de tension. - Un régulateur proportionnel . - Un circuit de puissance. - Un moteur à courant continu. - Une chaîne de retour. Fonctionnement de la partie opérative :(voir dossier technique page 4/4)L’étude de la partie opérative est limitée à l’inverseur-réducteur-frein . Le tambour du treuil ( non représenté ) est lié à l’extrémité de l’arbre de sortie (12). En position débrayée, la bobine (54) n’est plus alimentée, l’arbre (9) est freiné. L’opérateur, en agissant sur l’un des deux embrayages électromagnétiques, commande le sens de rotation de l’arbre de sortie (12). L’arbre (32) ; lié à l’arbre moteur ( non représenté ) par un accouplement, tourne à la vitesse de 1500 tr/mn et transmet une puissance de18 KW. Il peut entraîner l’arbre intermédiaire (9) soit par l’engrenage à denture droite (2 - 10), soit par les deux pignons (14 - 19) et la chaîne ( non représentée ). Sur l’arbre (9) est taillée une vis sans fin à trois filets qui entraîne la roue creuse (11) liée à l’arbre (12). Ce mécanisme doit assurer trois fonctions : -ñ Première fonction :FP1 la montée de la charge, à une vitesse relativement lente. -ò Deuxième fonction : FP2 la descente de la charge, à une vitesse relativement rapide. -ð Troisième fonction : FP3 le maintien de la charge ( suspendue et arrêtée ) en toute sécurité sans arrêter le moteur.
|
: ( 5 pts )
A1- Compléter ci-dessous l’extrait du FAST de description qui permet la mise en relation du besoin exprimé en termes de fonctions de service, des fonctions techniques et des solutions constructives retenues par le concepteur dans le cas de la montée de la charge.
A2- Compléter le schéma cinématique ci-dessous : Embrayage Accouplement Frein
: ( 4,5 pts ) (voir dossier technique page : 4 / 4 ) . B1- Etude du frein placé à l’extrémité de l’arbre (9) :( 48 ) et ( 51 )
mouvement qui est le disque (56). Quelles sont les caractéristiques que doivent posséder ces garnitures ? - Important coefficient de frottement - Grande résistance à l'usure et à l'échauffement B13- Quels sont les éléments qui assurent la force d’adhérence nécessaire au freinage? - Ressort ( 60 ) B2- Etude cinématique de la transmission : Calculer la vitesse de rotation de l’arbre de sortie (12) ,sachant que : Z2 =17 dents; Z10 = 29 dents; Z14 = 13 dents,Z19 = 13 dents; Z9 = 3 filets, Z11 =41 dents N12 / Nmotteur = Z2 x Z9 / Z10 x Z11 Þ N12 = Nmoteur x Z2 x Z9 / Z10 x Z11 N12 = 1500 x 17 x 3 / 29 x 41 Þ N12 = 64,34 tr/mnB22- Cas de la descente à une vitesse relativement rapide : N12 / Nmotteur = Z14 x Z9 / Z19 x Z11 Þ N12 = Nmoteur x Z14 x Z9 / Z19 x Z11N12 = 1500 x 13 x 3 / 13 x 41 Þ N12 = 109,75 tr/mnC - Etude de la résistance des matériaux : ( 4 pts ) L’arbre (32)est assimilé à un cylindre plein dont la résistance pratique est t p ( Rpg )= 75 N / mm2, son module d’élasticité G =80 .103 N / mm2 P = C a ’ Þ C = P / a ’ = 60P / 2p N Þ C = 60 x 18 x 103 / 2 x 3,14 x 1500 C = 114,65 mN t Maxi [ Rpg Þ Mt / I 0 / V Þ 16Mt / p d 3[ Þ d / ( 16 Mt / p Rpg )1/3 d / ( 16 x 114,65 x 10 3 / 3,14 x 75 )1/3 Þ d / 20 mm C12- Sachant que q limite =1 °/m, calculer le diamètre minimal de cet arbre .......................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... D - Cotation fonctionnelle : ( 3 pts )D11- Identifier les conditions « a » et « b » a : ………………………………………. b : ………………………………………… B12- Tracer les chaînes de cotes relatives aux conditions « a » et « b » 
E - Conception: ( 3,5 pts )Assurer la liaison encastrement du tambour avec l’arbre (12) en utilisant les éléments : Rondelle plate, clavette parallèle et une vis.(voir dossier technique page :2 / 4 ) |
TREUIL DE LEVAGE A/ ANALYSE TEMPORELLE DU SYSTEME : (1,5pt)En se référant au dossier technique, compléter le grafcet d’un point de vue système : B/REGULATION DE LA VITESSE DU MOTEUR (M) : Le convoyeur à rouleaux est amené par le moteur (M). On désire maintenir constante la vitesse de rotation de ce moteur dont la commande est assurée par une carte électronique réalisant l’asservissement de vitesse (voir dossier technique page : (3 / 4 ). On donne ci-dessous le schéma synoptique de cette carte : B-1/ CALCUL DES TRANSMITTANCES : (3pt) 1/ Donner l’expression des transmittances suivantes :
a / Système bouclé : ...........................................................................................................(0,5pt) b / Chaîne directe : ..............................................................................................................(0,5pt) c / Chaîne de retour : ..........................................................................................................(0,5pt) 2/ Donner l’expression du facteur de régulation (F = 1+H.K ) en fonction de e et Ur. ( 0,5pt )………………………………………………………………………………………………………………. 3/ On désire que pour une tension affichée Ua = 4v corresponde une vitesse n= 40tr/s. Calculer alors la transmittance T : (0,5pt)
4/ Quelles devraient être les valeurs de H et K pour que le facteur de régulation ( F ) soit égal à 2. (0,5pt) B-2/ ETUDE DU DIVISEUR DE TENSION : (2pt) La tension de commande Ua est une tension variable de 0 ,10v obtenue par le diviseur de tension suivant : 0° 300° Mini Maxi Ua 1/ En supposant que le potentiomètre P est à variation linéaire, exprimer Ua en fonction de q c ...........................................................................................................................................… ( 1pt ) 2/Donner le schéma fonctionnel correspondant : ( 0,5pt ) .………………………………………………… 3/ Quel est l’angle q c qui correspond à Ua = 4 v ? (0,5pt ) ........................................................................................................................................................... B-3/ ETUDE DE LA CHAINE DIRECTE : (4pt) Le schéma synoptique de la chaîne directe est le suivant :
Chaîne directe Moteur
La chaîne directe comporte un régulateur proportionnel comportant un ( ALI2) supposé idéal. Le montage est le suivant: +Vcc + ALI2 -Vcc e UM 1/ Exprimer UM en fonction de e , R1, R2 : ( 0,5pt ) 2/ Sachant que R2 =2R1 calculer l’amplification en tension Av du montage : ( 0.5 pt )
3/ Compléter le schéma équivalent du montage : ( 1pt ) 4/ Quelle est la grandeur prélevée à la sortie de l’ALI ? (0,5 pt ) ........................................................................................................................................................... 5/ Quelle est la grandeur réinjectée à l’entrée de l’ALI ? (0,5pt ) ........................................................................................................................................................... 6/ Quel est le type de réaction utilisée ? ( 0,5pt ) ..........................................................................................................................................................
7/ Calculer le terme de réaction H : ( 0,5pt ) ....................................................................................................................................................... …………………………………………………………………………………………………………
C/ ETUDE DES PERFORMANCES DU SYSTEME ASSERVI : (1,5pt) 1/ Quelle est l’utilité de la contre réaction dans un système asservi ? (0,5pt) ……………………………………………………………………………………………………………..
2/ Quel type de régulateur faut-il utiliser pour améliorer la précision du système ? (0,5pt) ……………………………………………………………………………………………………………..
3/ Quel type de régulateur faut-il utiliser pour améliorer la rapidité du système ? (0,5pt) …………………………………………………………………………………………………………….. D/ FONCTION FILTRAGE : (5pt)
Z1 I Z1 = R ; Z2 = 1 / jcw Ue Z2 Us 1/ Donner l’expression de la transmittance Y = (Us / Ue )du circuit : (1pt ) ……………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………….
2/ Donner l’expression du courant I en fonction de Ue, Us, R (1pt ) …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………………. 3/ Compléter le schéma fonctionnel correspondant : (1pt ) ............. ………........ ...............
4/ Exprimer la tension Us en fonction de( I ,C, w ) : (1pt ) ……………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………. 5/ Compléter le schéma fonctionnel bouclé de l’ensemble : (1pt ) ........ .......... ............. ................ .................. …………………. E/ ETUDE DE LA CONVERSION : (3pt) La chaîne de retour permettant de contrôler la vitesse du moteur, est constituée essentiellement d’un tachymètre électronique mettant en œuvre un convertisseur analogique numérique, du type simple rampe ayant les caractéristiques suivantes :
- Nombres de bits = 8 -Tension pleine échelle = 10,2 v
Déterminer : 1/ Le nombre de pas total de ce convertisseur : (0,5pt ) .………………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………….. 2/ Le pas de progression : (0,5pt ) ……………………………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………………………… 3/ Le nombre de pas nécessaire pour atteindre l’équivalent décimal Vx = 6v : (0,5pt ) ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………. 4/ Quel est le mot binaire mémorisé dans le compteur à la fin de cette conversion ? (0,5pt) …………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………………… 5/ La durée de conversion pour atteindre cette valeur : (0,5 pt ) ………………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………………… 6/ Quelle est la valeur de la tension appliquée à l’entrée si le compteur affiche(11001011)(0,5pt) …………………………………………………………………………………………………………….. |
