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COMPOSANTES DES CHAÎNES FONCTIONNELLES CCP 2009 : Commande des gouvernes de l’A

COMPOSANTES DES CHAÎNES FONCTIONNELLES CCP 2009 : Commande des gouvernes de l’A380 Objectifs REPRESENTER-MODELISER Ce fascicule se veut être un support pour aborder les différents travaux pratiques qui s’articulent autour du programme suivant: • la chaîne d’action : ◦les transmetteurs de puissance et les effecteurs : fonction, mobilité fonctionnelle d’une partie opérative l ¸es actionneurs et pré actionneurs associés : fonction, typologie des énergies d’entrée et de sortie • la chaîne d’information : ◦les capteurs: fonction ; typologie des informations d’entrée et de sortie ◦les commandes programmables : fonction. • la chaîne d’énergie : ◦les interfaces de commande et de puissance : fonction, typologie des énergies d’entrée et de sortie. • Représentation schématique de la structure des chaînes fonctionnelles (mécaniques , électriques, hydrauliques et pneumatiques) : ◦graphe de structure ◦schéma cinématique minimal, schéma d’architecture ◦schémas électriques, hydrauliques et pneumatiques. 1 Table des matières 1 Chaînes fonctionnelles 3 1.1 Structure générale d’un système automatisé . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.2 Eléments de dialogue homme/machine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.3 Transformateurs du mouvement mécanique . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.4 Les transmissions hydrostatiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2 Actionneurs 7 2.1 Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2.2 Moteurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2.3 Vérins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 3 Pré-actionneurs 19 3.1 Préactionneurs hydrauliques et pneumatiques . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 3.2 Préactionneurs électriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 4 Capteurs 24 4.1 Nécessité de capteurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 4.2 Détecteurs de présence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 4.3 Mesure d’une position . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 4.4 Mesure d’une vitesse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 4.5 Mesure d’une accélération . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 4.6 Mesure d’une déformation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 4.7 Mesure d’une force, d’un couple et d’une pression . . . . . . . . . . . . . . . 37 4.8 Mesure d’une température . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 5 Schématisation 42 5.1 Symboles normalisés pneumatique et hydraulique . . . . . . . . . . . . . . . 42 5.2 Schémas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 LYCÉE CARNOT (DIJON) MPSI - PCSI GERMAIN GONDOR Chapitre 1 Chaînes fonctionnelles 1.1 Structure générale d’un système automatisé Un système automatisé est composé d’un partie commande et d’une partie opérative. A ces parties, une interface de dialogue est introduite entre l’homme et la machine. La partie opérative peut être décomposées en plusieurs ensembles: • les capteurs • les effecteurs • les actionneurs • les pré-actionneurs • les transmetteurs de puissance 3 4. LES TRANSMISSIONS HYDROSTATIQUES 4/48 1.2 Eléments de dialogue homme/machine A l’interface homme machine des composants de différentes natures permettent le dialogue: Opérateur →PC PC →Opérateur Dialogue élémentaire (sans informations alphanumériques ni analogiques) Bouton poussoir Voyants colorés ﬁxe et clignotants Bouton tournant Gyrophares Bouton à clef Avertisseurs sonores Pédale Manche à position multiple . . . Dialogue alphanumérique Roue codeuse Afﬁcheur 7 segments Clavier alphanumérique Ecran . . . Imprimante Dialogue analogique Potentiomètre Indicateur analogique (à aiguille) Souris . . . 1.3 Transformateurs du mouvement mécanique L’étude des transformateurs de mouvements est effectuée en Tp. Les supports proposés permettent d’étudier les systèmes: • Vis-Ecrou (Maxpid) • Croix de Malte (Capsuleuse de bocaux) • 4 barres à longueurs ﬁxes (Ouvre portail) • 3 barres dont une est un vérin (Pilote automatique) • Bielle-manivelle (Solidworks, scie égoïne) • Pignon-crémaillère (Groom) • . . . 1.4 Les transmissions hydrostatiques LYCÉE CARNOT (DIJON) CONSTITUANTS DES CHAÎNES FONCTIONNELLES MPSI - PCSI 4. LES TRANSMISSIONS HYDROSTATIQUES 5/48 1.4.1 Introduction Il existe différents types de transmissions hydrauliques : • les transmissions hydrocinétiques caractérisées par de faibles pressions (environ 1 bar) mais des vitesses de ﬂuide très élevées (100 m.s−1) : nous ne les étudierons pas. • les transmissions hydrostatiques caractérisées par de fortes pressions de ﬂuide ( de l’ordre de 300 à 1000 bar) et de faibles vitesses (< 5 m.s−1). 1.4.2 Structure d’une transmission hydrostatique La structure d’une transmission hydrostatique est la suivante : Ces transmissions présentent de grands avantages : • Grande puissance transmissible • Flexibilité : les liens entre la pompe hydraulique et le moteur hydraulique ne sont que des tuyaux. • Elles autorisent de plus des variations continues de la vitesse de rotation du récepteur mécanique. Ainsi, une telle transmission est utilisée dans de nombreux engins de Travaux Public, mais aussi maintenant dans l’automo- bile : le 4x4 HONDA CRV nommé Joy Machine comporte un moteur thermique qui entraîne une pompe hydraulique qui entraîne quant à elle, via des tuyaux (grand intérêt pour la direction et le débattement des roues), 4 moteurs hydrauliques placés dans chacune des roues. Le sujet CCP 2008 était consacré à la transmission à variation continue VARIO-FENDT (sur un tracteur). Les moteurs hydrauliques ne sont pas présents au laboratoire de Sciences Industrielles. Cependant, nous possédons la pompe hydraulique de la direction assistée DIRAVI et celle du pilote automatique. REMARQUE: Un moteur hydraulique fonctionne de manière inverse par rapport à une pompe hydraulique. 1.4.3 Notations et déﬁnitions de base DÉFINITION: Cylindrée d’une pompe ou d’un moteur Quantité de ﬂuide refoulée ou admise (cas d’un moteur) pour une rotation unitaire de l’arbre d’entrée (ou de sortie pour un moteur). Cette quantité s’exprime donc, en unité SI, en m3. DÉFINITION: Débit Quantité de ﬂuide refoulée ou admise par unité de temps LYCÉE CARNOT (DIJON) CONSTITUANTS DES CHAÎNES FONCTIONNELLES MPSI - PCSI 4. LES TRANSMISSIONS HYDROSTATIQUES 6/48 Le débit est aussi le produit de la cylindrée par la vitesse de rotation : Q = V.ω avec              Q débit en m3/s V cylindrée en m3/rad ω vitesse de rotation rad/s DÉFINITION: Couple Force mécanique de rotation pure. RAPPEL Soit une force # » F appliquée au point P. Le moment #» M(O, # » FP) de la force # » F appliquée au point P est: #» M(O, # » FP) = # » OP ∧# » F La puissance mécanique P en entrée de la pompe est donnée par: P = C.ω avec              P puissance en W C couple exercé par le moteur d’entrainement sur la pompe en N.m ω vitesse de rotation de la pompe rad/s La puissance mécanique est aussi égale au produit du débit Q par la différence de pression ∆P. Nous avons donc Q.∆P = C.ω avec Q = V.ω d’où C = V.∆P 1.4.4 Relations fondamentales On se place ici dans le cas où le système ne comporte qu’une pompe et qu’un moteur uploads/Industriel/ sup-cours-chaine-fonc.pdf