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18 المركز الوطني للتقويم واالمتحانات والتوجيه علوم المھندس شعبة العلوم والتكنول

18 المركز الوطني للتقويم واالمتحانات والتوجيه علوم المھندس شعبة العلوم والتكنولوجيات : مسلك العلوم والتكنولوجيات الميكانيكية المادة الشعبة أو المسلك مدة اإلنجاز المعامل 4 8 اﻻﻣﺘﺤﺎن اﻟﻮﻃﻨﻲ اﻟﻤﻮﺣﺪ ﻟﻠﺒﻜﺎﻟﻮرﻳﺎ ا لدورة العادية 2014 الموضوع NS 45 الصفحة 1 Constitution de l’épreuve Volet 1 Présentation de l’épreuve : Page 1/18 Volet 2 Présentation du support : Pages 2/18 et 3/18 Volet 3 Substrat du sujet : Pages 4/18 et 5/18 Situation d’évaluation SEV1 : Page 4/18 Situation d’évaluation SEV2 : Pages 4/18 et 5/18 Situation d’évaluation SEV3 : Page 5/18 Documents réponses (DREP) : Pages 6/18 à 13/18 « A rendre par le candidat » Volet 4 Documents ressources (DRES) : Pages 14/18 à 18/18 Volet 1 : Présentation de l’épreuve Système à étudier : MALAXEUR AUTOMATIQUE Durée de l’épreuve : 4 heures Coefficient : 8 Moyen de calcul autorisé : Calculatrices non programmables Documents autorisés : Aucun Grille de notation SITUATION D’EVALUATION 1 SITUATION D’EVALUATION 2 SITUATION D’EVALUATION 3 TACHE N° 1.1 TACHE N° 2.1 TACHE N° 3.1 a 2pts a 2pts a 4,5pts b 2pts b 1,5pt b 1pt c 4pts c 3pts c 3pts d 2pts d d1 2pts TACHE N° 3.2 TACHE N° 1.2 d2 2,5pts a 2,5pts a 1pt d3 3pts b 3pts b 0,5pt d4 3pts c 1pt d5 2,5pts d 0,5pt TACHE N° 2.2 e 1pt a 2pts f 1pt b 1pt g 1pt c 1pt h 1pt d 1pt i 1pt TACHE N° 2.3 TACHE N° 1.3 a 3pts a 1pt b 2pts b 0,5pt c 6pts c 2pts d 2pts e 0,5pt f 0,5pt TACHE N° 1.4 a 2pts b 2pts c 2pts Total SEV1 30,5 pts Total SEV2 35,5 pts Total SEV3 14 pts TOTAL : ……. /80 Points 18 2 18 اﻻﻣﺘﺤﺎن اﻟﻮﻃﻨﻲ اﻟﻤﻮﺣﺪ ﻟﻠﺒﻜﺎﻟﻮرﻳﺎ - اﻟﺪورة اﻟﻌﺎدﻳﺔ 2014 - اﻟﻤﻮﺿﻮع - ﻣﺎدة : ﻋﻠﻮم اﻟﻤﻬﻨﺪس- ﺷﻌﺒﺔ اﻟﻌﻠﻮم واﻟﺘﻜﻨﻮﻟﻮﺟﻴﺎت : ﻣﺴﻠﻚ اﻟﻌﻠﻮم واﻟﺘﻜﻨﻮﻟﻮﺟﻴﺎت اﻟﻤﻴﻜﺎﻧﻴﻜﻴﺔ NS 45 الصفحة figure 1 Support des 3 raclettes de l’ancien malaxeur Volet 2 : Présentation du support Le procédé de malaxage que l’on retrouve dans de nombreuses filières industrielles (travaux publics, métallurgie, pharmacie, chimie, agro-alimentaire, …), est d'une importance capitale pour la qualité du mélange et pour la rentabilité du processus de fabrication. Cette opération est réalisée par des machines appelées ’’malaxeurs’’. La conception et la configuration spécifique de ces derniers permettent d'obtenir un mélange fiable et constant d'une homogénéité toujours élevée en bénéficiant de temps de malaxage court. Depuis ces dernières années, le développement des malaxeurs est sans cesse amélioré du point de vue de l’augmentation de leurs performances et de l’automatisation de leur fonctionnement. En effet, pendant le cycle de malaxage, le nombre élevé des raclettes, leur disposition et leur orientation garantissent une parfaite combinaison des effets de rotation et de circulation des matériaux mélangés. A ce propos, une entreprise qui fabrique et commercialise des malaxeurs à deux raclettes de malaxage et une raclette de vidange (voir figure 1) a étudié la possibilité de développer de nouvelles solutions afin de satisfaire les exigences de ses clients en termes de capacité de production et de diversité des applications telles que par exemples : le béton prêt à l'emploi, le béton pour éléments précontraints ou préfabriqués, les bétons de barrages, les sables stabilisés et de moulage, les produits chimiques. Pour ce faire, une étude a été réalisée par le bureau d’étude de l’entreprise qui a abouti aux propositions suivantes :  Augmenter le nombre de raclettes de malaxage à quatre pour accroître la capacité du malaxeur, optimiser son rendement et la qualité de malaxage et prolonger sa durée de vie ;  Équiper le malaxeur d’accessoires lui permettant d’automatiser l’opération de malaxage. Le résultat de cette étude s’est concrétisé par la proposition du malaxeur automatique représenté à la figure 2 de la page 3/18 et par son dessin d’ensemble-projet (DRES Page 14/18) ; Principe de fonctionnement du malaxeur automatique : Le malaxeur automatique représenté (figure 2 Page 3/18, DRES Pages 14/18 et 15/18) est un mécanisme qui sert à mélanger automatiquement des constituants séparés au début pour obtenir un mélange homogène de différents produits tels que : - sables de fonderie ; - mélanges pour verreries ; - mélanges pour céramique et enduits ; - bétons légers ou lourds de préfabrication ou de chantier. Ce mécanisme sera constitué de deux parties principales : - le moto-réducteur à la partie supérieure ; - le malaxeur proprement dit à la partie inférieure. Le moto-réducteur comprendra : - le carter supérieur fixe CS ; - le moteur électrique M lié à CS ; - une réduction primaire, entraînée par le moteur M, constituée :  d'une réduction souple poulies (1 et 2), courroies trapézoïdales 3 ;  d'un réducteur ordinaire à denture hélicoïdale (4 et 5) à un étage de réduction. - une réduction secondaire constituée d’un réducteur à train épicycloïdal à denture droite dans le carter porte- satellite pivotant (10a + 10b), (avec 10b non représenté). 18 3 18 اﻻﻣﺘﺤﺎن اﻟﻮﻃﻨﻲ اﻟﻤﻮﺣﺪ ﻟﻠﺒﻜﺎﻟﻮرﻳﺎ - اﻟﺪورة اﻟﻌﺎدﻳﺔ 2014 - اﻟﻤﻮﺿﻮع - ﻣﺎدة : ﻋﻠﻮم اﻟﻤﻬﻨﺪس- ﺷﻌﺒﺔ اﻟﻌﻠﻮم واﻟﺘﻜﻨﻮﻟﻮﺟﻴﺎت : ﻣﺴﻠﻚ اﻟﻌﻠﻮم واﻟﺘﻜﻨﻮﻟﻮﺟﻴﺎت اﻟﻤﻴﻜﺎﻧﻴﻜﻴﺔ NS 45 الصفحة Le malaxeur comprendra : - la cuve CU liée au carter supérieur CS ; - 4 raclettes de malaxage 16 liées au porte-raclettes 11 bis qui est encastré sur le pignon arbré satellite 8 du réducteur épicycloïdal ; - une pale de nettoyage de bord de cuve 17 et une raclette de vidange 18 liées au carter porte-satellite pivotant 10 ; par l’intermédiaire du porte-pale de nettoyage de bord de cuve 12 ; - une trappe de vidange commandée par l’intermidiare d’un vérin hydraulique double effet. Le Moteur M entraîne en rotation la poulie motrice 1. Celle-ci entraîne à son tour la poulie réceptrice 2 par l’intermédiaire de la courroie trapézoïdale 3. Le pignon arbré d’entrée 4 engrène avec la roue dentée primaire 5, on a ainsi une transmission primaire à deux étages de réduction. La roue 5 est encastrée sur le pignon arbré planétaire 6 qui engrène avec la roue dentée satellite 7, celle–ci est solidaire au pignon arbré satellite 8 qui engrène avec la roue dentée fixe 9 solidaire au palier d’arbre planétaire 15 encastré sur la cuve CU. Le pignon arbré 8, est en fait le porte satellite, supporte les quatre raclettes de malaxage par l’intermédiaire du support du porte-raclettes 11. La roue 7 qui est le satellite entraîne grâce au carter porte satellite pivotant (10a+10b) la pale de nettoyage de bord de cuve 17. Moteur M Carter supérieur CS Trémie d’alimentation directe de différents produits : granulats, sable, ciment, …. Carter porte-satellite pivotant 10 (en deux parties 10a + 10b) Cuve CU Pale de nettoyage de bord de cuve 17 Raclette de vidange 18 Trappe de vidange 4 raclettes de malaxage 16 Réducteur épicycloïdal Support du porte- raclettes 11 Réducteur à engrenages Transmission poulies-courroies Porte-raclettes 11 bis Vérin hydraulique double effet figure 2 18 4 18 اﻻﻣﺘﺤﺎن اﻟﻮﻃﻨﻲ اﻟﻤﻮﺣﺪ ﻟﻠﺒﻜﺎﻟﻮرﻳﺎ - اﻟﺪورة اﻟﻌﺎدﻳﺔ 2014 - اﻟﻤﻮﺿﻮع - ﻣﺎدة : ﻋﻠﻮم اﻟﻤﻬﻨﺪس- ﺷﻌﺒﺔ اﻟﻌﻠﻮم واﻟﺘﻜﻨﻮﻟﻮﺟﻴﺎت : ﻣﺴﻠﻚ اﻟﻌﻠﻮم واﻟﺘﻜﻨﻮﻟﻮﺟﻴﺎت اﻟﻤﻴﻜﺎﻧﻴﻜﻴﺔ NS 45 الصفحة Volet 3 : substrat du sujet : L’objectif de l’épreuve est d’étudier cette nouvelle conception du malaxeur automatique. Pour cela, vous êtes appelés à :  Appréhender son fonctionnement ;  Etudier en partie la conception de quelques solutions technologiques afin d’assurer les différentes fonctions du malaxeur automatique ;  Faire une étude partielle de l’automatisation du nouveau malaxeur automatique ;  Etudier partiellement la production de la nouvelle pièce support du porte raclette 11 assurant le montage des quatre raclettes de malaxage 16. SITUATION D’EVALUATION 1 : L’homogénéité du mélange est un objectif primordial du malaxage. Celle-ci est assurée grâce au brassage des raclettes. Ces dernières délivrent aux constituants l’énergie provenant du moteur M pour les mettre en mouvement en vue d’avoir un mélange homogène avec une meilleure consistance. Donc, afin de pouvoir mélanger une quantité importante, étant donnée la capacité du malaxeur automatique, il faut avoir la puissance et la vitesse nécessaires, ainsi qu’une fermeture étanche de la trappe de vidange pendant le malaxage. Pour cela on vous demande d’effectuer les tâches suivantes : TACHE N° 1.1 : Avant d’entamer l’étude de quelques solutions technologiques du malaxeur automatique décrit par son dessin d’ensemble-projet (DRES pages 14/18 et 15/18), il est utile de comprendre d’abord son fonctionnement. Pour ce faire, répondre aux questions des DREP pages 6/18 et 7/18. TACHE N° 1.2 : L’augmentation de la capacité du malaxeur automatique impose que les raclettes doivent avoir l’énergie nécessaire, provenant du moteur M, pour obtenir un mélange homogène et plus consistant. Il faut donc déterminer la puissance et la vitesse utiles afin de choisir le moteur convenable. Une étude expérimentale en laboratoire a montré que le couple maximal à la sortie est C8 = 569 N.m à une vitesse de rotation, par rapport à CS, N8/CS = 40 tr/mn. A ce propos et en se référant au schéma cinématique incomplet du malaxeur automatique page 7/18 et aux données du DRES page 15/18, répondre aux questions des uploads/Industriel/ bac-2014-sciences-de-linge-nieur-stm.pdf