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REPOBLIKAN’I MADAGASCAR Fitiavana MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE L

REPOBLIKAN’I MADAGASCAR Fitiavana MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE Mémoire de fin d’étude pour de l’Ecole Normale (C.A.P.E.N) Réalisé par : RANDRIAMBOAVONJY Aurelien Jean Michel Membres de Jury : - Monsieur RAKOTONDRASOA Honoré Eugène - Monsieur RABEMANANJAFY Paul de la Croix - Monsieur MAMONJISOA Pierre - Monsieur TOMBORAVO Delphin Promotion : HENJANA 25 Février 2011 ETUDE ET REALISATION D’UN PROTOTYPE DE MOULIN A REPOBLIKAN’I MADAGASCAR Fitiavana – Tanindrazana - Fandrosoana MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE Mémoire de fin d’étude pour l’obtention du Certificat d’Aptitude Pédagogique de l’Ecole Normale (C.A.P.E.N) : RANDRIAMBOAVONJY Aurelien Jean Michel Monsieur RAKOTONDRASOA Honoré Eugène Président Monsieur RABEMANANJAFY Paul de la Croix Encadreur Monsieur MAMONJISOA Pierre Examinateur Monsieur TOMBORAVO Delphin Examinateur ETUDE ET REALISATION D’UN PROTOTYPE DE MOULIN A CANNE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE l’obtention du Certificat d’Aptitude Pédagogique Président Encadreur Examinateur Examinateur ETUDE ET REALISATION D’UN Étude et réalisation d’un prototype de moulin à canne 2 MINISTERE DE L’EDUCATION ECOLE NORMALE SUPERIEURE . NATIONALE ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE D’ANTSIRANANA POUR L’ENSEIGNEMENT TECHNIQUE DEPARTEMENT DE MECANIQUE SUJET DE MEMOIRE ETUDE ET REALISATION D’UN PROTOTYPE DE MOULIN A CANNES Pour contribuer au développement socio-économique des paysans de la région, on propose de concevoir une machine à presser les cannes afin de présenter un prototype de démonstration. Ce serait une machine semi-artisanale qui devrait intéresser les communautés paysannes pour extraire les jus de cannes. Il part du principe de fonctionnement du matériel artisanale utilisant les rouleaux mais amélioré dans sa construction (les paliers, les moyens de transmission,…). Le calcul de dimensionnement est basé sur une unité d’une puissance de 2 CV qui donnerait une production compatible avec la capacité économique d’une communauté villageoise. Travaux demandés : 1. Analyse des conceptions de moulin à canne 2. Etude et conception de la machine complète (moulin et réducteur de vitesse). 3. Dimensionnement 4. Réalisation du prototype 5. Fascicule pour un projet de demande de financement Responsable RABEMANANJAFY Paul de la Croix Documents Bibliothèque ENSET Bureau d’étude ESPA Bibliothèque principale Étude et réalisation d’un prototype de moulin à canne 3 REMERCIEMENT REMERCIEMENT REMERCIEMENT REMERCIEMENTS S S S Je remercie Seigneur Dieu, pour son intervention et bénédiction depuis ma naissance jusqu’ aujourd’hui, et surtout dans la mise en œuvre de ce travail. J’adresse mes vifs remerciements les plus sincères à toutes personnes qui ont contribué à l’élaboration de ce mémoire. Mais permettez-moi de faire apparaitre certains noms. Je tiens particulièrement à exprimer ici mes vifs remerciements et toute ma gratitude à Monsieur RABEMANANJAFY Paul de la Croix, enseignant responsable de ce sujet, pour son encadrement et pour ses nombreux conseils qu’il n’a cessé de prodiguer depuis le début de ce travail. Mes remerciements s’adressent aussi à tous les enseignants de l’ENSET d’Antsiranana pour leurs connaissances qui m’ont été transmises durant toutes ces années d’études. J’exprime aussi ma profonde gratitude à mes parents et à ma famille pour leur soutient affectif, financiers et moraux durant toutes mes études et surtout pendant la réalisation de ce travail. Et sans oublier mes collègues, amis qui m’ont aidé et soutenu durant les moments difficiles. Merci ! Étude et réalisation d’un prototype de moulin à canne 4 Sommaire INTRODUCTION ........................................................................................... 6 I. TECHNOLOGIE DE LA CANNE .................................................................. 7 I.1. Description de la canne ....................................................................... 7 I.2. Préparation de la canne ...................................................................... 7 I.3. Etapes de transformation spécifique de canne ........................................ 7 I.4. Influence de l’état de la canne sur le travail de broyage ............................ 8 II. ETUDE DE MOULIN A CANNE .................................................................. 9 II.1. Description ................................................................................... 9 II.2. Schéma fonctionnel de l’installation ............................................. 10 II.1.1. 1ière proposition ..................................................................... 10 II.1.2. 2ième proposition .................................................................... 11 II.3. Principe de fonctionnement ......................................................... 11 II.4. Longueur de cannes pressées par heure ...................................... 13 II.5. Puissance pour écraser les cannes ............................................... 15 III. DIMENSIONNEMENT DES ORGANES DE REDUCTEUR ............................ 17 III.1. Calcul des organes de transmission par courroie trapézoïdale. ..... 17 III.2. Le réducteur de vitesse ................................................................ 20 III.3. Calcul des organes d’engrenage .................................................. 22 III.4. Elément de taillage de pignon et de la roue .................................. 25 III.5. Tableau récapitulatif .................................................................... 26 III.5.1. Première étage d’engrenage : ................................................ 26 III.5.2. Deuxième étage d’engrenage................................................. 27 III.6. Dimensionnement de l’arbre de la poulie réceptrice ..................... 28 III.6.1. Détermination des efforts par courroie................................... 28 III.6.2. Diamètre de l’arbre de la poulie réceptrice ............................. 31 III.6.3. Vérification de l’arbre de la poulie réceptrice à la rigidité ....... 32 Étude et réalisation d’un prototype de moulin à canne 5 III.6.4. Vérification de l’arbre de la poulie réceptrice au guidage par rotation et translation ........................................................................ 33 III.7. Calcul de l’arbre à l’entrée du réducteur ...................................... 34 III.7.1. Effort tangentiel ................................................................... 34 III.7.2. Effort radial ...................................................................... 34 III.7.3. Calcul de diamètre de l’arbre à l’entrée du réducteur ............. 36 III.7.4. Dimensionnement des roulements ......................................... 37 III.8. Calcul d’arbre intermédiaire de la roue et pignon ......................... 38 III.8.1. Calcul de diamètre de l’arbre intermédiaire ............................ 40 III.8.2. Dimensionnement des roulements ......................................... 41 III.9. Calcul d’arbre de la sortie du réducteur ....................................... 41 III.9.1. Calcul de diamètre de l’arbre à la sortie du réducteur ............. 44 III.9.2. Dimensionnement des roulements ......................................... 44 IV. LA REALISATION ................................................................................ 46 IV.1. Gamme de fabrication ................................................................. 47 IV.2. La fonction maintenance.............................................................. 52 IV.3. Entretiens .................................................................................... 54 V. SEQUENCE PEDAGOGIQUE .................................................................... 56 DEVIS DESCRIPTIF DU MOULIN A CANNE ..................................................... 63 CONCLUSION ............................................................................................. 65 Étude et réalisation d’un prototype de moulin à canne 6 INTRODUCTION Dans les sucreries, le service moulin occupe une place de premier plan dans le processus de production. Il fournit en effet : le jus de canne destiné à la production du sucre, et la bagasse, servant de combustible pour les chaudières. Les principales fonctions qui sont réalisées au niveau de ce service sont : la fonction Stockage de cannes, la fonction Transport de cannes, la fonction Préparation de cannes pour le broyage, la fonction Extraction de jus de canne, et enfin la fonction Filtration du jus de canne. Nous intéressent particulièrement sur l’extraction de jus de cannes. A Madagascar, la culture de canne à sucre est très en vogue, alors que les usines de production qui les utilisent ne sont pas suffisantes et même certains de ceux qui existent sont en difficultés nous prenons comme exemple le cas de SIRAMA de Djamajar- Nosy Be. Pour contribuer au développement socio-économique des paysans de la région, ce sujet de mémoire a pour but de concevoir une machine à presser les cannes afin de présenter un prototype de démonstration et un fascicule de demande de financement. Ce serait une machine semi-artisanale qui devrait intéresser les communautés paysannes pour extraire les jus de cannes. Le présent sujet s’intitule l’ETUDE ET REALISATION D’UN PROTOTYPE DE MOULIN A CANNES. Ainsi, le travail est divisé en cinq grandes parties. Dans la première partie nous ferons découvrir à nos lecteurs et lectrices la technologie de la canne à sucre. Dans la deuxième partie, une étude de moulin à canne qui sera suivi par un dimensionnement des organes de réducteur à la troisième partie. La quatrième partie concerne la réalisation avec un manuel d’entretien. Enfin, la séquence pédagogique. Dans cette dernière partie, nous allons tirer une leçon pour les élèves du Lycée Technique à partir de l’étude et l’analyse de moulin à canne. Étude et réalisation d’un prototype de moulin à canne 7 I. TECHNOLOGIE DE LA CANNE I.1. Description de la canne La canne est un ensemble de plante de la famille des « Poaceae » et du genre saccharum. Elle est cultivée pour la tige, dont on extrait du sucre. Les principaux constituants de la canne sont les sucres et les fibres. Au suivant, la moyenne de la canne à sucre est présentée selon l’état de maturité de la plante. La teneur en fibre peut varier de 10% à 18%, la quantité d’eau de 72% à 77% et le saccharose de 12% à 16%. Tableau 1 : composition moyenne de la canne à sucre [7] COMPOSANT TENEUR (%) Eau 70 Fibres ligneuses 14 Saccharose 14 Impuretés 2 Total 100 I.2. Préparation de la canne La préparation de la canne joue un rôle important dans tout travail de canne. L’efficacité de tout moulin se mesure par le tonnage et plus particulièrement par le pourcentage d’extraction de la canne. La préparation a pour principal objectif de faciliter le travail des moulins. La canne à l’état brute est très résistante. Pour pouvoir presser la canne pour faire ressortir le jus, il est conseillé de couper en biseau les cannes, de ce fait les moulins pourront facilement faire leur travail. I.3. Etapes de transformation spécifique de canne Une fois les cannes arrivées à l’usine, elles doivent être traités immédiatement (une demi-journée après la coupe au maximum) afin de ne pas perdre trop de leur teneur en saccharose. En effet, plus le temps entre la récolte et le traitement est long, plus le rendement en jus est faible. L’extraction de jus de canne se fait par broyage dans une série de moulins successifs. Un résidu fibreux est en même temps que le jus uploads/Geographie/ randriamboavonjyarelienjm-ens-cpn-11.pdf