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Commissariat Régional De l’Education de Sousse DEVOIR DE SYNTHESE N°1 DECEMBRE

Commissariat Régional De l’Education de Sousse DEVOIR DE SYNTHESE N°1 DECEMBRE 2012 Epreuve : Technologie SECTION : 4ème SCIENCES TECHNIQUES Durée : 4 heures Coefficient : 4 Constitution du sujet : Un dossier technique : pages 1/4 – 2/4 – 3/4 et 4/4. Des feuilles réponses : pages 1/8 – 2/8 – 3/8 – 4/8 – 5/8 – 6/8 – 7/8 et 8/8. Travail demandé : A- PARTIE GENIE MÉCANIQUE : pages 1/8 - 2/8 - 3/8 et 4/8. (20 points) B- PARTIE GENIE ÉLECTRIQUE : pages 5/8 - 6/8 - 7/8 et 8/8. (20 points) Observation : Aucune documentation n’est autorisée. L’utilisation de la calculatrice est permise. UNITE DE PRODUCTION DE POTS DE MIEL 1-PRÉSENTATION DU SYSTÈME a- Description L’unité de production de pots de miel se compose de quatre modules distincts :  Module de fabrication des pots par thermoformage ;  Module de remplissage des pots en miel ;  Module de fermeture des pots par soudage et découpage par groupe de 4 pots ;  Module d'empaquetage par paquet de 12 groupes. L'étude va porter sur le poste de remplissage des pots. Quatre pots sont remplis en même temps. Ce poste se compose de trois parties:  Un module de production d'eau chaude pour faire fondre le miel;  Un module du dosage et d'injection du miel dans les pots actionné par le vérin C1;  Une carte à microcontrôleur permettant la gestion de l'ensemble. Dossier Technique UNITE DE PRODUCTION DE POTS DE MIEL Page 1/4 Le pot est le contenant dans lequel est injecté le miel.  Bandes de plastique.  Bandes de 4 pots vides.  Bandes de 4 pots pleins.  Groupes de 4 pots soudés.  Paquets contenant 12 groupes de 4 pots chacun. Fabrication des pots Remplissage de 4 pots groupés Empaquetage de 40 pots Soudage      b- fonctionnement du poste de remplissage Le miel injecté est d'abord amené à une température de 74°C pour le liquéfier grâce à un circuit d'eau chaude circulant autour de la cuve de miel (Cette température doit être maintenue constante afin de faire fondre le miel sans déformer les pots). 2- DISPOSITIF D’ENTRAÎNEMENT DU TAPIS ROULANT L’entraînement du tapis roulant est assuré par un moteur et un réducteur à trois étages de réduction (engrenage à dentures droites (6, 16), (18, 34), et (31,22)). 3- NOMENCLATURE : 21 1 Vis H 42 4 Vis CHc 20 1 Corps 41 1 Joint plat 19 6 Rondelle GROWER 40 1 Anneau élastique 18 6 Vis H 39 1 Roulement type BC 17 1 Support couronne 38 1 Bague entretoise 16 1 Pignon arbré Z = ….. dents, m=2mm 37 1 Clavette // 15 1 Couronne Z = ….. dents, m=2mm 36 6 Vis H 14 1 Clavette // 35 1 Roue dentée Z = …dents, m=1,5mm 13 1 Roulement rotule sur billes 34 1 Pignon arbré Z = 30 dents 12 1 Roue dentée Z = 60 dents 33 1 Bouchon de remplissage 11 1 Anneau élastique 32 1 Roulement type BC 10 1 Bouchon de vidange 31 1 Anneau élastique 9 1 Roulement type BC 30 1 Anneau élastique 8 1 Flasque droite 29 3 Vis à tête fraisée 7 1 Bague entretoise 28 4 Vis CHc 6 1 Roulement type BC 27 1 Arbre de sortie 5 1 Anneau élastique 26 1 Joint à lèvres 4 1 Couvercle 25 2 Roulement type BC 3 1 Joint à lèvres 24 1 Clavette // 2 1 Pignon arbré Z=40 dents, m=1,5 mm 23 1 Rondelle 1 1 Arbre moteur 22 1 Rondelle GROWER R p Nb Désignation Rp Nb Désignation DISPOSITIF D’ENTRAINEMENT DU TAPIS ROULANT Dossier Technique UNITE DE PRODUCTION DE POTS DE MIEL Page 2/4 Vérin C2 Vérin C1 l21 S2 S1 Cuve de miel Tapis roulant Tp1 Moteur réducteur Mt1 l20 l10 l11 S3 Figure 1 Buse 4- Comptage des pots Le comptage des groupes de quatre pots est réalisé à l’aide d’un capteur optique associé à un compteur selon la synoptique suivante : On utilise un compteur à base de circuit intégré 7490 dont le schéma structurel est le suivant : Dossier technique du comparateur 5- VUE EN 3D DU SUPPORT COURONNE (17) Dossier Technique UNITE DE PRODUCTION DE POTS DE MIEL Page 3/4 Moteur M1 Limiteur de couple 40 39 38 37 35 34 33 32 31 41 30 3 2 1 4 5 7 8 10 11 12 13 6 9 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 26 27 28 25 29 36 Vers le tambour 42 MOTEUR REDUCTEUR Dossier Technique UNITE DE PRODUCTION DE POTS DE MIEL Page 4/4 Commissariat de l’éducation SOUSSE DEVOIR DE SYNTHESE N°1 Génie Mécanique UNITE DE PRODUCTION DE POTS DE MIEL 4ème Sciences Techniques Décembre 2012 Non et prénoms : …………………….……………………………….. 4ème ST : ………. N° : ………. A- PARTIE GENIE MECANIQUE 1- Etude du dispositif d’entraînement du tapis roulant (Tp1) : (7 x 0,25 pt) 1-1 En se référant au dossier technique page 2/4 et 4/4, Compléter le diagramme F.A.S.T relatif à la fonction FT1 en indiquant les fonctions techniques et les solutions technologiques manquants. Solutions Technologiques FT31 Guider en rotation le pignon arbré (2) …………………………… …………………………… FT32 …………………………… …………………………… Engrenage à contact extérieur (2 - 35) FT33 Guider en rotation le pignon arbré (34) …………………………… …………………………… FT1 Transmettre le mouvement de rotation du pignon arbré (2) à l’arbre de sortie (27) FT34 …………………………… …………………………… Engrenage à contact extérieur (34 - 12) FT35 Guider en rotation le pignon arbré (16) …………………………… …………………………… FT36 …………………………… …………………………… Engrenage à contact intérieur (16 - 15) FT37 Guider en rotation l’arbre de sortie (27) …………………………… …………………………… 1-2 Compléter le schéma cinématique ci-dessous : (6 x 0,25 pt) Moteur M1 15 16 12 34 35 2 REDUCTEUR TAMBOUR 2- Etude du moteur réducteur : (10x0,25 + 0,5 + 1,5 + 0,5 + 0,5 + 0,5 + 0,25 pt) Le réducteur, associé au moteur électrique, est constitué par trois couples d’engrenages (2-35) , (34 - 12) et (16 - 15) ( Voir dossier Technique page 4/4 ). a- Compléter le tableau des caractéristiques de l’engrenage (2 - 35) : m Z d ha hf da df a r2-35 pignon (2) 1,5 40 …… …… …… …… …… 90 …….. Roue (35) 1,5 …… …… …… …… Calcul et formules :  ………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………… b- Calculer le rapport de réduction r34/12 entre le pignon arbré (34) et la roue (12), sachant que : Z34 = 30 dents et Z12 = 60 dents.  ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………….…………….. r34-12 = …………. … c- Calculer le nombre de dents du pignon arbré (16) et de la couronne (15), sachant que le rapport de réduction global r2-15 = 12 1 ; l’entraxe a16-15 = 46 mm et le module m = 2  ………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… Z16 = …………. Z15 = …………. d- Comparer le sens de rotation de l’arbre (27) à celui du pignon arbré (2) ? Justifier votre réponse. Même sens Sens inverse : ..……………………………………………… ………… e- Calculer la vitesse de rotation de l’arbre moteur, sachant que la vitesse de sortie du réducteur N27 = 87.5 tr/mn  ………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………….…………….. Nm = ………….… f- Pour un fonctionnement optimal, il faut que la puissance de sortie (Ps) soit égale à 820 watts. Sachant que le rendement global du mécanisme est η = 0,9, calculer la puissance théorique du moteur. ………………………………………………………………….…………….. Pm = ………….… g- Choisir du tableau ci-dessous le moteur qui convient en cochant la case correspondante. Moteur 1 Moteur 2 Moteur 3 Moteur 4 N mot (tr/min) 1100 1050 1050 1200 Puissance (W) 368 736 920 1472 3- Etude de guidage du pignon arbré (2) : (0,25 + 2x0,25 + 1 + 0,25 pt) a- Justifier la présence de la condition A.  …………………………..……………….. ………………………………....................... b- La condition A est-elle minimale ou maximale ?  ……………………….....………………... Justifier : ………………………………….. ………………………………....................... ……………………………………………… c- Tracer la chaîne de cotes installant la condition A…… d- Installer sur le dessin ci-contre la condition «JB» qui assure le serrage de la vis CHc (42) J 5 41 4 2 8 42 7 9 6 4- Représentation graphique du support couronne  En se référant au dossier technique page 3/4, on demande de : a- Compléter le dessin du produit fini du support couronne (17) par : - la vue de face en coupe C-C : (5 x 0,25 pt ) - la vue de droite : (6 x 0,25 pt) b- Inscrire les tolérances géométriques : (8 x 0,25 pt) C B A 3 Trous fraisés à 120° A B C D Y X(mm) 500 E FE q = 1 N/mm 40 40 20 5- Dimensionnement de l’arbre de sortie (27) : (0,5 + 0,5 + 1 + 0,75 + 1pt) L’arbre de sortie d’entrainement du tambour enrouleur est assimilé à une poutre cylindrique pleine de diamètre (d) sollicité à la flexion simple, dont la limite minimale apparente d’élasticité à l’extension Remin = 200 MPa et un coefficient de sécurité uploads/Industriel/ ds1-12-13-4st-sousse-complet-prod-pots-miel.pdf