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18 ا لصفحة 1 امركز الوطي للتقويم واامتحانات والتوجيه اامتحان الوطني الموحد للبك

18 ا لصفحة 1 امركز الوطي للتقويم واامتحانات والتوجيه اامتحان الوطني الموحد للبكالوريا ا لدورة العادية 2O16 - اموضوع - NS 44 المΎدة الشعبة ا أϭ لمسϠك مدة اإنجΎز المعΎمل 3 3 CoŶstitutioŶ de l’Ġpreuve Volet 1 : PƌĠseŶtatioŶ de l’Ġpƌeuve page 1. Volet 2 : Présentation du système pages 2,3. Volet 3 : Substrat du sujet pages 4, 5. Documents réponse D.Rep pages 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12. Documents ressources D.Res pages 13, 14, 15, 16, 17, 18. Volet 1 : PrĠseŶtatioŶ de l’Ġpreuve Système à étudier : Manipulateur de tubes en béton. Durée de l’Ġpƌeuve : 3 h. Coefficient : 3. Moyens de calcul autorisés : Calculatrices scientifiques non programmables. Documents autorisés : Aucun.  Vérifier que vous disposez bien de tous les documents de 1/18 à 18/18.  Faire une lecture attentive afin de vous imprégner du sujet.  Rédiger les réponses aux questions posées sur les documents réponse D.Rep. NB : Tous les documents réponse D.Rep sont à rendre obligatoirement. 18 2 ΎاامتحΎن الϭطني المϭحد لϠبكΎلϭري- الدϭرة العΎدية 2016 - المϭضϭع - :مΎدة عϠϭϡ المϬندس – العϠϭϡ الريΎضية "Ώ" NS 44 الصفحة 1ϴ Volet 2 : Présentation du système 1. Mise en situation Dans les usines modernes de fabrication de tubes en béton, tout le processus de production est automatisé, de la pƌĠpaƌatioŶ iŶitiale jusƋu’au stoĐkage des tubes. Durant toutes les étapes de ce processus, le tube est produit en position verticale. Le contrôle et le stockage se font en position horizontale. Le manipulateur de tubes, objet de notre étude, intervieŶt avaŶt l’Ġtape de stoĐkage. Il permet de saisir le tube de la palette, de le déplacer et de le retourner pour être contrôlé puis convoyé vers le site de stockage. 2. Constituants Le manipulateur de tubes est constitué de (Voir documents ressources D.Res 1 et D.Res 2) :  un chariot longitudinal actionné par un moteur asynchrone triphasé M1 avec sa commande pour varier la vitesse de rotation. Un système de transmission de mouvement et un capteur de vitesse DT (Dynamo tachymétrique) ;  un chariot transversal actionné par un moteur asynchrone triphasé M2 avec sa commande pour varier la vitesse de rotation. Un système de transmission de mouvement et un capteur de position (Codeur incrémental) ;  un ciseau de levage, qui permet de faire descendre le tube, actionné par un vérin hydraulique V1 ;  une pince de serrage pour serrer/desserrer le tube, actionnée par deux vérins hydrauliques V2 et V3 ;  deux plateaux rotatifs pour pivoter le tube. L’uŶ des deuǆ est actionné par deux vérins hydrauliques de pivotement V4 et V5 et est appelé plateau rotatif moteur ;  des capteurs de présence de tube, des capteurs de positions et de fin de course pour limiter les mouvements ;  un automate programmable industriel (API). Manipulateur de tubes en béton Tube en position horizontale Tube en position verticale Palette Arrivé de la palette du site de production Poste de contrôle 18 3 ΎاامتحΎن الϭطني المϭحد لϠبكΎلϭري- الدϭرة العΎدية 2016 - المϭضϭع - :مΎدة عϠϭϡ المϬندس – العϠϭϡ الريΎضية "Ώ" NS 44 الصفحة 1ϴ 3. Fonctionnement (voir figures ci-dessous) Le cycle de fonctionnement du manipulateur est le suivant :  1ère étape : La sélection du tube de la palette et son serrage par la pince de serrage.  2ème étape : Le déplacement en même temps du tube longitudinalement et transversalement, et le pivotement de 90° qui se fait à mi-course pour arriver à la position finale.  3ème étape : La descente du tube sur le convoyeur de stockage.  4ème étape : Le desserrage du tube et le retour du manipulateur afin de répéter le cycle pour le tube suivant. 1ère étape : Sélectionner et serrer le tube 2ème étape : Déplacer et pivoter le tube 3ème étape : Descendre le tube 4ème étape : Desserrer le tube Détail de la 2ème étape Poste de contrôle Position initiale des tubes Position finale du tube Pivotement du tube 18 4 ΎاامتحΎن الϭطني المϭحد لϠبكΎلϭري- الدϭرة العΎدية 2016 - المϭضϭع - :مΎدة عϠϭϡ المϬندس – العϠϭϡ الريΎضية "Ώ" NS 44 الصفحة 1ϴ Volet 3 : Substrat du sujet SituatioŶ d’ĠvaluatioŶ Ŷ°1 6,5 Pts Une société de fabrication de tubes en béton a reçu une commande pour fabriquer des tubes de masse de 5 tonnes. Le manipulateur installé permet de transporter, entre les différents postes, des tubes selon le CdCF du document ressource D.Res 1. Dans le but de vérifier certaines caractéristiques mécaniques, hydrauliques et électriques des actionneurs du manipulateur, une appréhension du système et de soŶ eŶviƌoŶŶeŵeŶt paƌ l’eǆploitatioŶ des outils de l’aŶalǇse fonctionnelle est nécessaire. Pour cela, on vous demande de réaliser les tâches suivantes : Tâche n°1 : Expression du besoin, identification de la fonction principale et recherche des fonctions de service du manipulateur. A partir du volet n°2 «Présentation du système», des documents ressources D.Res 1 et D.Res 2 et sur le document réponse D.Rep 1. Q.01. RĠpoŶdƌe auǆ ƋuestioŶs Ƌui peƌŵetteŶt d’eǆpƌiŵeƌ le ďesoiŶ. 0,75pt. Q.02. Compléter le digramme pieuvre ainsi que le tableau des fonctions de service du manipulateur. 1,50pt. Tâche n°2 : Identification des solutions constructives utilisées dans la chaine fonctionnelle et celles permettant de réaliser la fonction «FT2» et «FT5». A partir du volet n°2 «Présentation du système», des documents ressources D.Res 1, D.Res 2 et D.Res 5. Sur les documents réponse D.Rep 1 et D.Rep 2 : Q.03. Compléter la chaîne fonctionnelle du manipulateur. 1,75pt. Q.04. Compléter le FAST partiel relatif à la fonction «FT2». 1,50pt. Q.05. Compléter le FAST partiel relatif à la fonction «FT5». 1,00pt. SituatioŶ d’ĠvaluatioŶ Ŷ°2 6 Pts En vue de vérifier les performances du système existant pour pouvoir manipuler des tubes de 5 tonnes, il est nécessaire de déterminer la puissance du moteur M1 d’eŶtƌaiŶeŵeŶt du Đhaƌiot loŶgitudiŶal, de choisir le variateur qui le commande et d’Ġtudieƌ paƌtielleŵeŶt le sǇstğŵe d’affiĐhage de la vitesse de dĠplaĐeŵeŶt. A Đe pƌopos, effectuer les tâches suivantes : Tâche n°1 : L’augŵeŶtatioŶ de la ŵasse des tubes (5 tonnes) a pour conséquence, un accroissement de la force totale F nécessaire pour déplacer le chariot longitudinal (soit F = 17656 N) à la vitesse de déplacement maximale V = 120 m/min (Voir document ressources D.Res 3). Dans ces conditions, la validation du moteur M1 nécessite le calcul de certains paramètres. Pour cela répondre aux questions suivantes : A partir des documents ressources D.Res 3 et D.Res 4. Sur le document réponse D.Rep 3. Q.06. Calculer la puissance Pc en (W) nécessaire pour déplacer le chariot longitudinal. 0,50pt. Q.07. Calculer la puissance Pm en (W) que doit développer le moteur M1. 0,25pt. Q.08. Calculer la vitesse de rotation maximale ω1 en (rad/s) du pignon 1, en déduire N1 en (tr/min). 0,50pt. Q.09. Calculer le rapport de réduction k du réducteur. 0,25pt. Q.10. En déduire Nm en (tr/min). 0,25pt. Q.11. Le moteur M1 est-il capable de déplacer le manipulateur avec cette augmentation de la 0,50pt. masse des tubes ? Justifier. Q.12. A partir de l’eǆtƌait du Đatalogue ĐoŶstƌuĐteuƌ doŶŶeƌ le type du moteur M1. (La valeur la 0,25pt. plus proche) Q.13. La transmission de puissance du moteur M1 vers le réducteur se fait par un accouplement 0,50pt. élastique, donner son schéma et justifier son emploi. Tâche n°2 : La souplesse de la commande du moteur M1 ;dĠŵaƌƌage, aƌƌġt et fƌeiŶageͿ ŶĠĐessite le Đhoiǆ d’uŶ variateur de vitesse adéquat. Pour cela on vous demande de répondre aux questions suivantes : A partir du document ressources D.Res 4 et sur le document réponse D.Rep 4. 18 5 ΎاامتحΎن الϭطني المϭحد لϠبكΎلϭري- الدϭرة العΎدية 2016 - المϭضϭع - :مΎدة عϠϭϡ المϬندس – العϠϭϡ الريΎضية "Ώ" NS 44 الصفحة 1ϴ Q.14. Compléter les cases vides du circuit de puissance par : un sectionneur porte fusible, 1,00pt. un contacteur, un relais thermique et un pont de diodes. Q.15. A partir de l’eǆtƌait du Đatalogue ĐoŶstƌuĐteuƌ Đhoisiƌ la ƌĠfĠƌeŶĐe du vaƌiateuƌ de vitesse adéquat. 0,25pt. Tâche n°3 : Pour une bonne stabilité des tubes de 5 tonnes lors du déplacement du chariot longitudinal (problème de basculement), la vitesse V ne doit pas dépasser 100 m/min qui correspond à une vitesse du moteur Nm = 2161 tr/min. OŶ eŶvisage d’affiĐheƌ Đette vitesse de ƌotatioŶ à l’aide d’uŶ affiĐheuƌ sept segments. A ce propos on vous demande de répondre aux questions suivantes : A partir du document ressources D.Res 4 et sur les documents réponse D.Rep 4 et D.Rep 5. Q.16. Calculer la valeur de la tension UDT en (V) délivrée par la dynamo tachymétrique DT pour 0,25pt. la vitesse de rotation Nm = 2161 tr/min. Q.17. Préciser le type du signal à la sortie de la dynamo tachymétrique DT. 0,25pt. Q.18. Compléter le tableau de Karnaugh de la variable de sortie (bͿ de l’affiĐheuƌ puis dĠduiƌe 0,25pt. son équation. Q.19. Traduire l’ĠƋuatioŶ du segment «b» en logigramme. 1,00pt. SituatioŶ d’ĠvaluatioŶ Ŷ°3 7,5 Pts Le tube subit un pivotement de 90° lors de son déplacement du poste de chargement (position verticale) vers le poste de contrôle ;positioŶ hoƌizoŶtaleͿ. L’Ġtude du uploads/s1/ examens-national-2bac-sci-genieur-smb-2016-n-pdf.pdf