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18/07/2020 UNIVERSITE DE DOUALA FACULTE DE GENIE INDUSTRIEL FGI DEPARTEMENT DE

18/07/2020 UNIVERSITE DE DOUALA FACULTE DE GENIE INDUSTRIEL FGI DEPARTEMENT DE TECHNOLOGIE DE CONSTRUCTION INDUSTRIELLE Rédigé par : WATSOP PIANKEU Noël 16G03301 WOUKOUO NCHUPASSE Guillaume 18G00447 Filière : TCI4 Axe : CM Enseignant : Dr. ESSOLA Dieudonnée TRANSMISSION DE PUISSANCE SUJET 2 – VARIANTE 8 : DIMENSIONNEMENT DE LA TRANSMISSION D’UN CONVOYEUR A BANDE ANNEE ACADEMIQUE 2019 – 2020 18 juillet 2020 Filière : TCI4 – CM Rédigé par : WATSOP & WOUKOUO 1 DIMESIONNEMENT DE LA TRANSMISSION D’UN CONVOYEUR A BANDE SOMMAIRE SOMMAIRE..........................................................................................................................................1 I. DONNEES......................................................................................................................................4 II. CHOIX DU MOTEUR...................................................................................................................4 1. Puissance sur l’organe moteur (Nom) :.......................................................................................4 2. Fréquence de rotation de l’arbre de sortie de la transmission (nBblx) :......................................4 3. Nombre de transmission (U ') :...................................................................................................5 4. Valeur approximative de la fréquence de rotation de l’arbre moteur (n∂e') :...........................5 5. Rendement (η).............................................................................................................................5 6. Capacité requise pour le moteur (N ∋) :.....................................................................................5 7. Choix et dessin 2D du moteur.....................................................................................................5 8. Rapport de transmission réel (U)................................................................................................6 9. Comparaison entre U et U '........................................................................................................6 10. Corrections des nombres de transmissions..............................................................................7 11. Fréquences de rotation des arbres de transmission..................................................................7 12. Puissances transmises par les arbres........................................................................................7 13. Couple moteur sur chaque arbre..............................................................................................8 14. Durée de service de la machine...............................................................................................8 15. Vérification..............................................................................................................................8 III. CALCUL DES ENGRENAGES.................................................................................................9 A. Choix des matériaux....................................................................................................................9 B. Régime de fonctionnement.........................................................................................................9 1. Nombres équivalents et cycles et variation des efforts...........................................................9 2. Nombre initial de cycle de variation des sollicitations..........................................................10 C. Contraintes admissibles.............................................................................................................10 D. Calcul des coefficients de sollicitation (KH et KF).................................................................13 E. Pré dimensionnement des engrenages.......................................................................................15 F. Géométrie des engrenages cylindriques....................................................................................19 G. Calcul de vérification des engrenages cylindriques..................................................................19 1. Résistance à la fatigue de contact superficiel........................................................................19 2. Résistance à la fatigue par flexion.........................................................................................22 H. Efforts dans les engrenages.......................................................................................................24 IV. DIMENSIONNEMENT DE LA CHAINE...............................................................................24 1. Données d’entrées.....................................................................................................................24 2. Nombre de dents.......................................................................................................................25 18 juillet 2020 Filière : TCI4 – CM Rédigé par : WATSOP & WOUKOUO 2 DIMESIONNEMENT DE LA TRANSMISSION D’UN CONVOYEUR A BANDE 3. Rapport de transmission réel.....................................................................................................25 4. Comparaison entre U et U '......................................................................................................25 5. Coefficient d’exploitation de la chaîne ou coefficient de fonctionnement...............................25 6. Estimation du pas de la chaîne..................................................................................................25 7. Pas normalisé de la chaîne........................................................................................................26 8. Vitesse de la chaîne...................................................................................................................26 9. Force de traction (périphérique de la chaîne)............................................................................26 10. Pression dans les charnières de la chaîne..............................................................................26 11. Comparaison de la pression dans les charnières et la pression admissible...........................26 12. Calcul de l’entraxe : distance entre les deux centres des roues.............................................26 13. Détermination du nombre de maillon....................................................................................26 14. Longueur de la chaîne...........................................................................................................27 15. Nombre d’entrées de la chaîne en prise avec les roues ou astérisques : nombre de coup en une seconde......................................................................................................................................27 16. Comparaison entre υ et υ où υ est le nombre admissible de chocs........................................27 17. Diamètres des cercles initiaux des roues...............................................................................27 18. Diamètres des sommets des roues à chaînes principales et conduites...................................27 19. Charge sur l’arbre tenant compte de la force centrifuge et du poids de la chaîne.................27 20. Construction et conception des roues à engrenages à chaînes..............................................27 V. CALCUL DES ARBRES DE TRANSMISSION........................................................................28 A. Dimensionnement préliminaire.................................................................................................28 B. Calcul des diamètres préliminaires des arbres de la transmission............................................29 a) Arbre 2...................................................................................................................................29 b) Arbre 3...................................................................................................................................29 c) Arbre 4...................................................................................................................................30 d) Arbre 5...................................................................................................................................31 C. Distance entre les éléments de transmissions et esquisse préliminaire de la transmission.......32 D. Calcul des réactions : tracé des diagrammes des moments fléchissant et des moments de torsion...............................................................................................................................................33 a) Arbre 2...................................................................................................................................33 b) Arbre 3...................................................................................................................................35 c) Arbre 4...................................................................................................................................37 E. Vérification des arbres..............................................................................................................40 a) Arbre 2...................................................................................................................................40 b) Arbre 3...................................................................................................................................41 18 juillet 2020 Filière : TCI4 – CM Rédigé par : WATSOP & WOUKOUO 3 DIMESIONNEMENT DE LA TRANSMISSION D’UN CONVOYEUR A BANDE c) Arbre 4...................................................................................................................................42 VI. CHOIX ET VERIFICATION DES ROULEMENTS...............................................................42 a) Arbre 2......................................................................................................................................43 b) Arbre 3......................................................................................................................................44 c) Arbre 4......................................................................................................................................45 VII. CHOIX ET VERIFICATION DES CLAVETTES...................................................................46 a) Clavette sur le bout de l’arbre 2................................................................................................47 b) Clavette au niveau de l’assemblage roue E et arbre 3...............................................................48 c) Clavette au niveau de l’assemblage roue T et arbre 4...............................................................48 d) Clavette sur le bout de l’arbre 4................................................................................................49 e) Clavette sur le bout de l’arbre 5................................................................................................50 VIII. CHOIX ET VERIFICATION DES ACCOUPLEMENTS.......................................................50 IX. CHOIX DU LUBRIFIANT ET DU SYSTEME DE GRAISSAGE.........................................52 X. CONSTRUCTION DES CARTERS ET DESSIN DES ARBRES ET ROUES..........................52 18 juillet 2020 Filière : TCI4 – CM Rédigé par : WATSOP & WOUKOUO 4 DIMESIONNEMENT DE LA TRANSMISSION D’UN CONVOYEUR A BANDE I. DONNEES La transmission du convoyeur à bande comprend un réducteur cylindrique coaxial à deux étages et une chaîne ouverte. L’arbre d’entrée est joint à un électromoteur asynchrone (d’utilisation commune en mécanique) par accouplement. Les hypothèses choisis sont les suivantes :  Effort de traction sur le tambour : F=6,8 KN  Vitesse du mouvement de la bande : V=0,8m/s  Diamètre du tambour : D=320mm  Durée de service des transmissions fermées : 7,8ans  Type de transmission : irréversible II. CHOIX DU MOTEUR 1. Puissance sur l’organe moteur (Nom) : Nom=FV Application Numérique : Nom=6,8×0,8 Nom=5,44 KW 2. Fréquence de rotation de l’arbre de sortie de la transmission (nBblx) : nBblx=60V πD Application Numérique : 18 juillet 2020 Filière : TCI4 – CM Rédigé par : WATSOP & WOUKOUO 5 DIMESIONNEMENT DE LA TRANSMISSION D’UN CONVOYEUR A BANDE nBblx=60×0,8 π×320 ×10 3 nBblx=47,75tr /min 3. Nombre de transmission (U ') : U '=U 1×U 2 Avec : U 1=10 rapport de transmission choisi du réducteur U 2=3,04 rapport de transmission choisi de la transmission chaîne Application Numérique : U '=10×3,4 U '=30,4 Le réducteur étant à deux étages, on peut déterminer le nombre de transmission pour chaque étage comme suit : Etage 2 : U T=0,95√U ' soit U T=0,95√10 U T=3,004 Etage 1 : U E= U ' UT soit U E= 10 3,004 U E=3,329 4. Valeur approximative de la fréquence de rotation de l’arbre moteur (n∂e ' ) : n∂e ' =U ' NBblx Application Numérique : n∂e ' =30,4×47,75 n∂e ' =1451,6tr /min 5. Rendement (η) η=η1×η2×ηa×ηn Avec : η1=ηE×ηT=0,98×0,98=(0,98) 2 rendement du réducteur (produit des rapports de transmission des deux étages η2=0,92 rendement de la transmission chaîne ηn=(0,99) 4 rendement des paliers à roulement (quatre paires) Ici nous avons pris le rendement de la transmission par accouplement élastique ηa=1 Application Numérique : η=(0,98) 2×0,92× (0,99) 4 η=0,848 6. Capacité requise pour le moteur (N∋) : N∋=Nom η Application Numérique : 18 juillet 2020 Filière : TCI4 – CM Rédigé par : WATSOP & WOUKOUO 6 DIMESIONNEMENT DE LA TRANSMISSION D’UN CONVOYEUR A BANDE N∋= 5,44 0,848 N∋=6,4094 KW 7. Choix et dessin 2D du moteur n∂e ' =1451,6tr /min et N∋=6,4094 KW, d’après « Dimensionnement – le choix des moteurs vs 2019 complet : Tableau 4 », le moteur choisi est de type 4A132S4, avec une puissance N∋=7,5KW et une vitesse de rotation n∂e=1455tr/min. DESSIN DU MOTEUR o Moteur électrique type 1M1081 Dimensions principales du moteur d’après « Dimensionnement – le choix des moteurs vs 2019 complet : Tableau 5 » o Choix du moteur et boulon de fixation selon « Dimensionnement – le choix des moteurs vs 2019 complet : Tableau 7 Dimensions principales : 8. Rapport de transmission réel (U) U = n∂e nBblx Application Numérique : U = 1455 47,75 U =30,47 Le réducteur étant à deux étages, on peut déterminer le nombre de transmission pour chaque étage comme suit : Etage 2 : U T=0,95√U ' soit U T=0,95√10 U T=3,004 d25=250 18 juillet 2020 Filière : TCI4 – CM Rédigé par : WATSOP & WOUKOUO 7 DIMESIONNEMENT DE LA TRANSMISSION D’UN CONVOYEUR A BANDE Etage 1 : U E= U ' UT soit U E= 10 3,004 U E=3,329 9. Comparaison entre U et U ' Le rapport de transmission U est validé si ∆U =U −U ' U ' ×100<5% Application Numérique : ∆U = 30,47−30,4 30,4 ×100=0,23%<5% donc U =30,47 10. Corrections des nombres de transmissions On sait que U =U1×U2=U T ×UE×U 2 En supposant queU 1=U T ×U E=10, on a : U 2= U U 1 =30,47 10 U 2=3,047 est le nouveau nombre de transmission de la chaîne À l’étage 1 et l’étage 2 du réducteur, on aura respectivement les nombres de transmission U E=3,329 et U T=3,004. 11. Fréquences de rotation des arbres de transmission  Arbre 1 : arbre moteur n1=n∂e=1455tr/min  Arbre 2 : l’arbre 2 est lié à l’arbre 1 par accouplement élastique, donc : n2=n1=1455tr /min  Arbre 3 : n3= n2 U E = 1455 3,329 ⟹n3=437,0682tr /min  Arbre 4 : n4= n3 UT = 437,0682 3,004 ⟹n4=145,4954tr/min  Arbre 5 : n5= n4 U 2 =145,4954 3,047 ⟹n5=47,75tr /min 12. Puissances transmises par les arbres  Arbre 1 : arbre moteur N1=N∋=6,4094 KW 18 juillet 2020 Filière : TCI4 – CM Rédigé par : WATSOP & WOUKOUO 8 DIMESIONNEMENT DE LA TRANSMISSION D’UN CONVOYEUR A BANDE  Arbre 2 : N2=N1=6,4094 KW  Arbre 3 : N3=N 2×ηE×ηn=6,4094×0,98×0,99⟹N 3=6,2184 KW  Arbre 4 : N4=N3×ηT ×ηn=6,2184×0,98×0,99⟹N 4=6,0331KW  Arbre 5 : N5=N 4×η2×ηn=6,0331×0,92×0,99⟹N3=5,4949KW 13. Couple moteur sur chaque arbre  Arbre 1 : T 1=9555× N1 n1 =9555× 6,4094 1455 ⟹T 1=42,0907 N .m  Arbre 2 : T 2=9555× N2 n2 =9555× 6,4094 uploads/Industriel/ transmission-watsop-woukouo-sujet-2.pdf