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MINESEC / OBC BREVET DE TECHNICIEN MEA Session 202……. ÉPREUVE DE CONSTRUCTION M

MINESEC / OBC BREVET DE TECHNICIEN MEA Session 202……. ÉPREUVE DE CONSTRUCTION MÉCANIQUE Page 1 sur 11 DOCUMENTS AUTORISES : Mémento de dessin industriel tome II (Lenorman et Tinel) édition 1987 ne comportant aucune autre écriture à l’intérieur autre que les écrits du document. MOYENS DE CALCUL AUTORISES : Toute calculatrice électronique de poche non programmable ou tout autre table de calcul. Avant de commencer, assurez – vous que le sujet est complet : 11 pages numérotées de 1/11 à 11/11 Les candidats rédigeront les réponses aux questions posées sur les documents réponses prévus à cet effet et tous les documents réponses même vierges sont à remettre à la fin de l’épreuve. RÉPUBLIQUE DU CAMEROUN Paix – Travail – Patrie ------------------------- MINESEC / OBC BREVET DE TECHNICIENS Spécialité : MEA Session : 202…………….. Durée : 04heures Coefficient : 4 EPREUVE DE CONSTRUCTION MECANIQUE Thème : VÉRIN A VIS L’EPREUVE EST NOTEE SUR 80 POINTS ET COMPORTE QUATRE PARTIES INDEPENDANTES : I – ETUDE TECHNOLOGIQUE ET NOTICE DE CALCUL / 20 points II - ÉTUDE GRAPHIQUE / 20 points III - MECANIQUE APPLIQUEE : Statique, Cinématique, Dynamique et RDM / 20 points IV - AUTOMATISME / 20 points A -MISE EN SITUATION Le dessin de la page 3/9 représente un vérin à vis destiné à soulever des charges. B- DESCRIPTION ET FONCTIONNEMENT La vis est à un filet trapézoïdal. La manivelle 20 étant ajustée en bout d’arbre 1, l’opérateur commande manuellement la rotation de celle-ci grâce au carré d’entrainement en bout. Le mouvement de 1 est transmis à la vis 4 par l’intermédiaire du couple conique 2+3.Celui-ci est à denture droite. La translation du tube porte tête 6 est obtenue à partir du système vis écrou 4+5. C -TRAVAIL A FAIRE I- ETUDE TECHNOLOGIQUE ET NOTICE DE CALCUL I-1 Excepter l’ensemble avec 20, on réduit le mécanisme à quatre classes d’équivalence cinématiques A, B, C et D. I-1-1 Compléter les différentes classes d’équivalence comme indiquées ci-dessous : ܣൌ ሼ9,18, … … ሽ ; ܤൌ ሼ1,16, … … ሽ ; ܥൌ ሼ4, … … ሽ ; ܦൌ ሼ5, … … ሽ 2 Pts I-1-2 Établir le graphe de liaisons de ce mécanisme. 2 Pts I-1-3 A partir du graphe de liaisons ci-dessus, compléter le schéma cinématique minimal de ce vérin à vis. 2 Pts I-2 La course du tube porte tête est C=150mm. Sur la page 5/10 proposer une solution pour la liaison 6-11en coupe A-A et coupe B-B. 5 Pts I-3 Le couple conique doit avoir un fonctionnement optimum (silencieux avec usure moindre) pour la bonne marche du mécanisme. I-3-1 Donner la condition particulière de montage que ce couple conique doit remplir. 1 Pt I-3-2 Dire si ladite condition est réalisée dans le mécanisme. Dans le cas contraire, proposer une solution à mettre en œuvre pour la réaliser (donner la description). 1pt I-4 En justifiant votre réponse, proposer un mode de lubrification du mécanisme. 1pt I-5 Sur la page 5/9 tracer les chaines minimales de cotes relatives aux conditions ܬ Ԧ ஺ et ܬ Ԧ ஻. 2pts I-6 Le couple résistant sur la vis est Cr= 120Nm. On donne les diamètres primitifs moyens du couple conique ݀௠ଷ= 200 et ݀௠ଶ= 90. L’angle de pression dans la denture est ߙൌ20°. Rappels : Effort axial = Effort tangentiel x tan20°×sinࢾ Effort radial = Effort tangentiel x tan20°×cosࢾ Déterminer les composantes de l’effort transmissible par cet engrenage. ܨ ௧ଶ ; ܨ ௥ଶ ; ܨ ௔ଶ ; ܨ ௧ଷ ; ܨ ௥ଷ ; ܨ ௔ଷ. 4 pts II -ÉTUDE GRAPHIQUE II-1 On désire remplacer l’élément 15 par deux roulements à contacts obliques identiques 15BT02XE (travail à faire sur la page 7/10) II-1-1 Assurer l’arrêt en translation des bagues en prévoyant tout réglage éventuellement nécessaire. 4pts II-1-2 Prévoir l’étanchéité du mécanisme. 2pts II-1-3 Coter les portées des roulements. 4pts II-2 Le couvercle 9 est solidifié par quatre nervures d’épaisseur 10. Sur papier calque A4V, au crayon et aux instruments, à l’échelle 1:2, exécuter le dessin de définition de ce couvercle 9 en trois vues : - vue de face coupe A-A ; 5 Pts - vue de dessus ; 5 Pts MINESEC / OBC BREVET DE TECHNICIEN MEA Session 202……. ÉPREUVE DE CONSTRUCTION MÉCANIQUE Page 2 sur 11 III MECANIQUE APPLIQUEE 20 Pts III-1 STATIQUE 6,75 pts But : Déterminer des efforts de liaison. Hypothèses : - Toutes les liaisons sont parfaites ; - Le couple exercé par l’écrou 5 sur la vis 4 en C est ܯହ/ସ= 120Nm ; - L’action de l’ensemble 5 sur 4 en C vaut 150 000N et est portée par l’axe ; - La charge de poids ܲ ሬ Ԧ placée au-dessus de 6 est sur le point d’être élevée. III-1 On isole le système matériel S1=ሼ૞൅૟ሽ. A l’équilibre, déterminer analytiquement l’action tangentielle ܨ Ԧᇱ de l’organe de liaison sur 6. 2,5 pts III-2 Étude de l’équilibre de l’ensemble S2=ሼ૜, ૝, ૡ, ૚૛ሽ. a) On isole l’ensemble S2. Compléter le tableau bilan des actions mécaniques extérieures qui lui sont appliquées. 2,25 pts b) Déterminer analytiquement les réactions des paliers en A et B. On donne l’action de la roue 2 sur 3 en E, ܧ ሬ Ԧଶ/ଷൌെ1290ݔ Ԧ ൅601ݕ Ԧ െ1200ݖ Ԧ et le diamètre primitif moyen de 3, d3=200. 2 pts III-2 CINÉMATIQUE 4,75 pts But : Déterminer la vitesse de soulèvement de la charge. Hypothèses : L’opérateur imprime en D, perpendiculairement au levier, une vitesse ܸ ሬԦ ஽ଶ଴/ଵଵ avec ฮܸ ሬԦ ஽ଶ଴/ଵଵฮ=1m/s ; - Le nombre de dents de chacune des roues est Z4 =80 et Z3 =36 et le glissement est nul entre les deux roues ; - Le corps pièces 20,1et 2 sont solidaires Échelle 6cm ≡ 1m/s III-2-1 Donner la nature du mouvement de 20 par rapport à 11. Déduire et tracer le support de ܸ ሬԦ ாଶ/ଵଵ. Représenter ܸ ሬԦ ஽ଶ଴/ଵଵ. 0,25ptx4 III-2-2 Déterminer graphiquement ܸ ሬԦ ாଶ/ଵଵ. 0,75pt III-2-3 Justifier l’égalité ܸ ሬԦ ாଶ/ଵଵൌܸ ሬԦ ாଷ/ଵଵ. Calculer la fréquence de rotation de 4 en prenant ฮܸ ሬԦ ாଶ/ଵଵฮൌ0,1݉/ݏ 0,5pt+1pt III-2-4 Donner la nature du mouvement de 6 par rapport à 11. Déduire sans tracer le support de ܸ ሬԦ ஼଺/ଵଵ. 0,25 pt x2 III-2-5 Déterminer ฮܸ ሬԦ ஼଺/ଵଵฮ. On prendra ߱ସ/ଵଵ= 0,001rad/s et ݀ସൌ22 1pt III-3 DYNAMIQUE 2 pts But : Déterminer l’accélération de la charge Hypothèses : - le diamètre extérieur de l’écrou 5 de 102 ; - le moment d’inertie de l’ensemble S2=ሼ૜, ૝, ૡ, ૚૛ሽ par rapport à son axe est J= 3kgm2 ; - le couple résistant développé par l’écrou sur la vis est ܯହ/ସ= 120Nm. III-3-1 On isole S2=ሼ૜, ૝, ૡ, ૚૛ሽ. Déterminer son accélération angulaire. 0,5pt III-3-2 Ecrire la loi horaire de mouvement d’un point de l’hélice moyenne de diamètre 30. En déduire l’accélération de la charge soulevée. 1,5 pt III-4 RESISTANCE DES MATERIAUX 6,5pts But : Dimensionner la vis 4. Hypothèses : - la vis 4 , assimilée à une poutre à section circulaire est modélisée comme l’indique le schéma ci-dessous ; - cette vis est en acier A50 de limite de résistance élastique Re=275N/mm2. Pour cette nuance, on a ߬௘ൌ0,5ܴ௘ - on considère la section S située à 200mm de A. III-4-1 Ecrire les équations du moment de torsion, de l’effort normal, de l’effort tranchant et du moment fléchissant le long de la poutre et tracer les diagrammes correspondants. En déduire le moment fléchissant maxi หܯ ௙௬ห௠௔௫ 3,5 Pts III-4-2 En prenant comme coefficient de concentration de contraintes dues aux usinages k=2,8 et pour coefficient de sécurité s=6, déterminer en utilisant la condition de résistance à la torsion le diamètre minimal ࢊ࢓࢏࢔࢏ de la vis dans la section S. 1,5pt III-4-3 Avec ࢊ࢓࢏࢔࢏ trouvé ci-dessus, vérifier que cette vis résiste à la torsion. 1,5pt MINESEC / OBC BREVET DE TECHNICIEN MEA Session 202……. ÉPREUVE DE CONSTRUCTION MÉCANIQUE Page 3 sur 11 B -ENERGIE DES FLUIDES / (20points) Pour un projet ultérieur, on envisage de remplacer le cric mécanique étudié jusqu’ici par un cric hydraulique dont le croquis est donné à la figure 1 ci-dessous ; Il est constitué d’un vérin hydraulique double effet formant pompe à piston à commande manuelle, et d’un vérin hydraulique simple effet vertical pour le levage des charges B.1 DIMENSIONNEMENT / 10 points Soulever une charge de 200 daN avec ce cric, et on cherche la pression à fournir par la pompe. On souhaite évaluer la capacité de ce cric hydraulique, c'est-à-dire la valeur maximale de la charge qu’il peut soulever, et pour cela, on calcule la pression hydraulique p2 à l’entrée du vérin simple effet. On donne : - le débit de la pompe QV = 1,8 l/s. - La pression à la sortie de la pompe : p1 =50 bars - le diamètre intérieur tuyauterie de liaison entre la pompe et le vérin simple effet : dt = 27,3 mm. - l’huile utilisée a : o une viscosité cinématique : ν = 40 10-6 m2/s o une masse volumique ρ = 850 Kg/m3. - les pertes de charges totales entre 1 et 2 sont J12 = -27,64 J/Kg. - uploads/Ingenierie_Lourd/ epreuve-de-construction-mecanique 1 .pdf