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Etude, conception et réalisation d’un broyeur de matières plastiques pour le re

Etude, conception et réalisation d’un broyeur de matières plastiques pour le recyclage Projet de fin de cycle ETUDE, CONCEPTION ET REALISATION D’UN BROYEUR DE MATIERES PLASTIQUES POUR LE RECYCLAGE REPUBLIQUE DU CAMEROUN ------------ Ministère de l’Enseignement Supérieur ------------ Université des Montagnes ------------ Faculté des Sciences et de Technologie REPUBLIC OF CAMEROON ------------ Ministry of Higher Education ------------ Université des Montagnes ------------ Faculty of Science and Technology Rédigé par : WOUABO NGANKAM Jean Christophe Pepin Matricule : 17C059 Encadrement académique : ING. WAFO RAOUL Ingénieur de conception En vue de l’obtention d’une Licence professionnelle en Génie Mécanique I TABLE DES MATIERES DEDICACE ................................................................................................................. Erreur ! Signet non défini. REMERCIEMENTS ................................................................................................... Erreur ! Signet non défini. TABLE DES MATIERES ....................................................................................................................................... i LISTE DES FIGURES .......................................................................................................................................... iii LISTE DES TABLEAUX ...................................................................................................................................... v LISTE DES ABREVIATIONS ............................................................................................................................. vi RESUME .............................................................................................................................................................. vii ABSTRACT ................................................................................................................ Erreur ! Signet non défini. INTRODUCTION .................................................................................................................................................. 1 CHAPITRE I : PRESENTATION DE L’ENTREPRISE ............................................ Erreur ! Signet non défini. I.1. SITUATION GEOGRAPHIQUE ..................................................................... Erreur ! Signet non défini. I.2. HISTORIQUE .................................................................................................. Erreur ! Signet non défini. I.3. FICHE D’IDENTIFICATION DE L’ENTREPRISE ....................................... Erreur ! Signet non défini. I.4. DESCRIPTION DE L’ENTREPRISE .............................................................. Erreur ! Signet non défini. CHAPITRE II : ETAT DE L’ART ......................................................................................................................... 2 II.1. SYNTHESE SUR LES MATIERES PLASTIQUES ................................................................................. 2 II.1.1. DEFINITION ET HISTORIQUE........................................................................................................ 2 II.1.2. CARACTERISTIQUES ...................................................................................................................... 3 II.1.3. PROPRIETES MECANIQUES .......................................................................................................... 4 II.1.4. PRODUCTION ET CONSOMMATION ........................................................................................... 6 II.1.5. TYPES DE PLASTIQUES ................................................................................................................. 7 II.2. RECYCLAGE ............................................................................................................................................ 8 II.2.1. DEFINITION ET OBJECTIFS ........................................................................................................... 8 II.2.2. TAUX DE PLASTIQUES RECYCLES ............................................................................................. 9 II.2.3. DERIVES D’APPLICATION DU RECYCLAGE ............................................................................. 9 II.2.4. CHOIX DU TYPE DU TYPE DE PLASTIQUE A BROYER ......................................................... 10 II.3. GENERALITES SUR LES BROYEURS DE PLASTIQUES ................................................................. 11 II.3.1. BROYAGE ....................................................................................................................................... 11 II.3.2. DEFINITION D’UN BROYEUR ..................................................................................................... 12 II.3.3. TYPES DE BROYEURS .................................................................................................................. 12 II.3.4. CLASSIFICATION DES BROYEURS ............................................................................................ 12 II.3.5. BROYEURS DE PLASTIQUES ...................................................................................................... 13 CHAPITRE III : CHOIX D’UN BROYEUR DE PLASTIQUES ........................................................................ 15 III.1. CONCEPT ............................................................................................................................................... 15 III.2. CRITERES DE CHOIX .......................................................................................................................... 15 III.2.1. SELON LA NATURE DE LA MATIERE A BROYER ................................................................. 15 III.2.2. SELON LES CARACTERISTIQUES TECHNIQUES ................................................................... 18 III.2.3. SELON LA FIABILITE ET LA DISPONIBILITE ......................................................................... 19 II III.3. INTERET DE CHOIX ............................................................................................................................ 19 III.4. ANALYSE COMPARATIVE ................................................................................................................ 20 III.5. ANALYSE FONCTIONNELLE ET ETUDE DE FAISABILITE ......................................................... 22 III.5.1. FORMULATION DU BESOIN ...................................................................................................... 22 III.5.2. CRITERES ....................................................................................................................................... 24 III.6. PRESENTATION DES PARTIES DU SYSTEME ................................................................................ 24 CHAPITRE IV : ETUDE DU MECANISME, DIMENSIONNEMENT DES ELEMENTS PRINCIPAUX ET REALISATION .................................................................................................................................................... 27 IV.1. MECANIQUE DU SYSTEME DU BROYEUR DE PLASTIQUES A DEUX ROTORS..................... 27 IV.1.1. ETUDE CINEMATIQUE DU SYSTEME ...................................................................................... 28 IV.1.2. APPROCHE STATIQUE DE LA THEORIE DES MECANISMES ..... Erreur ! Signet non défini. IV.2. DIMENSIONNEMENT DES ELEMENT PRINCIPAUX DE LA MACHINE ........ Erreur ! Signet non défini. IV.3. ETUDE CONCEPTUELLE .................................................................................................................... 30 IV.4. REALISATION ............................................................................................. Erreur ! Signet non défini. CHAPITRE V : RESULTATS ET DISCUSSIONS ............................................................................................. 36 V.1. RESULTATS ........................................................................................................................................... 36 V.2. DISCUSSIONS ........................................................................................................................................ 37 CONCLUSION .................................................................................................................................................... 39 BIBLIOGRAPHIE................................................................................................................................................ 40 ANNEXES .............................................................................................................................................................. I III LISTE DES FIGURES Figure 1: Plan de localisation de l’entreprise .................................. Erreur ! Signet non défini. Figure 2: Plan d’atelier.................................................................... Erreur ! Signet non défini. Figure 3: Quelques thermoplastiques......................................................................................... 3 Figure 4: Quelques thermodurcissables ..................................................................................... 3 Figure 5: Quelques élastomères ................................................................................................. 3 Figure 6: Répartition subatomique des polymères formant un motif constitutif ....................... 3 Figure 7: Graphe de comportement mécanique ......................................................................... 5 Figure 8: Influence de température ............................................................................................ 6 Figure 9: Production mondiale du plastique au fils des années ................................................. 6 Figure 10: Usage général des plastiques dans le monde ............................................................ 7 Figure 11: Les débouchés du PET ........................................................................................... 10 Figure 12: Les actions de sollicitation ..................................................................................... 11 Figure 13: Différents types de broyeurs................................................................................... 12 Figure 14: Broyeur à couteau ................................................................................................... 14 Figure 15: Déchiqueteur mono rotor à grille de calibrage ....................................................... 17 Figure 16: Déchiqueteur à cisaille rotatives avec deux axes ................................................... 17 Figure 17: Déchiqueteur à cisailles rotatives avec trois axes à grille de calibrage .................. 18 Figure 18: Machine à lacérer avec quatre axes ........................................................................ 18 Figure 19: Diagramme bête à cornes ....................................................................................... 22 Figure 20: Diagramme pieuvre ................................................................................................ 24 Figure 21: Le broyeur avec couteau à deux axes rotant dans de sens opposés ........................ 25 Figure 22: Forme du couteau ................................................................................................... 27 Figure 23: Schéma cinématique du broyeur à deux axes ......................................................... 28 Figure 24: Graph de fonctionnement du système de broyage .................................................. 29 Figure 25: Graphe de liaison du mécanisme du broyeur ......................................................... 29 Figure 26: L'arbre porte outils de coupe .................................................................................. 30 Figure 27: Action de cisaillement de Fc ......................................... Erreur ! Signet non défini. Figure 28: Longueur du coupeau .................................................... Erreur ! Signet non défini. Figure 29: Disposition des couteaux sur l'arbre .............................. Erreur ! Signet non défini. Figure 30: La répartition de la force de coupe Fc ........................... Erreur ! Signet non défini. Figure 31: Diagramme des moments fléchissant de L/2 ................. Erreur ! Signet non défini. Figure 32: Diagramme des moments fléchissant de L totale .......... Erreur ! Signet non défini. IV Figure 33: La trémie................................................................................................................. 31 Figure 34: Les éléments de la chambre de broyage ................................................................. 31 Figure 35: Les paliers............................................................................................................... 32 Figure 36: L'arbre de broyage .................................................................................................. 32 Figure 37: Les couteaux ........................................................................................................... 33 Figure 38: L'entretoise ............................................................................................................. 33 Figure 39: Les pignons............................................................................................................. 34 Figure 40: Le motoréducteur ................................................................................................... 34 Figure 41: La goulotte de sortie ............................................................................................... 35 Figure 42: Les supports ............................................................................................................ 35 Figure 43: Le broyeur obtenu après réalisation ....................................................................... 36 Figure 44: le type de PET à broyer .......................................................................................... 37 Figure 45: Découpes obtenues ................................................................................................. 37 Figure 46: Graphe de productivité du broyeur ................................ Erreur ! Signet non défini. V LISTE DES TABLEAUX Tableau 1: Fiche d’identification du CEPAB ................................. Erreur ! Signet non défini. Tableau 2: Extrait du cahier de charges ................................................................................... 19 Tableau 3: Table d’analyse comparative des broyeurs à couteau ............................................ 20 Tableau 4: Questionnaire du besoin ......................................................................................... 22 Tableau 5: Fonctions de services ............................................................................................. 23 Tableau 6: Critères ................................................................................................................... 24 Tableau 7: Les différentes parties du broyeur à couteaux ....................................................... 25 Tableau 8: Les torseurs du mécanisme ........................................... Erreur ! Signet non défini. Tableau 9: Cahier de charge ........................................................... Erreur ! Signet non défini. Tableau 10: Dimensions essentielles .............................................. Erreur ! Signet non défini. Tableau 11 : Tableau d'usinage ....................................................... Erreur ! Signet non défini. VI LISTE DES ABREVIATIONS ABS : Acrylonitrile Butadiène Styrène CEGEPROSE : Cellule de Gestion des Projets de Suivi et d’Evaluation CEPAB : Centre de Promotion des Artisans de Bafoussam ONG : Organisation Non Gouvernementale PA : Polyamide PEHD : Polyéthylène de Haute Densité PELD ou PESD : Polyéthylène de Basse Densité PETE ou PET: Polyéthylène Téréphtalate PMMA ou PM: Poly Méthacrylate de Méthyle PP : Polypropylène PS : Polystyrène PVC ou PC : Polychlorure de Vinyle RDM : Résistance des matériaux SI : Silicone VII RESUME Face au défi mondial que représente la protection de l’environnement, le management des ordures se situe parmi les plus-en vue. L’idée du recyclage de matières plastiques est devenue plus que pertinente à la fois sur le plan écologique et économique. C’est dans cette optique que ce projet qui porte sur la l’étude, la conception et la réalisation d’un broyeur de plastique semi-automatique a été réalisé. L’objectif principal du projet est donc de mettre sur pied un dispositif qui pourra réduire le volume de ses déchets à travers le broyage et de les préparer pour être recyclés. Ce broyeur agira principalement sur les matières thermoplastiques et sur les bouteilles PET d’emballage d’eau. Mots clés : Plastiques, recyclage, broyeur, conception, réalisation. 1 Etude, conception et réalisation d’un broyeur de matières plastiques pour le recyclage INTRODUCTION Le plastique représente à nos jours une des matières les plus utilisées par l’homme. L’essor constant de la production des articles en plastique est directement dû aux qualités intrinsèques de ce dernier. L’utilisation de cette matière ne se limite pas juste aux emballages plastiques et aux bouteilles d’eau, mais s’étend dans de nombreuses branches industrielles, l’électroménager, le loisir et même dans l’industrie automobile. Grâce à ses propriétés physico chimiques, notamment sa légèreté et son dégrée de plasticité, le plastique offre une utilisation plus pratique et durable, donc économique. Il fait partie de la vie au point où l’on ne peut pas ouvrir les yeux sans le voir. Malgré ses précieuses utilités, le plastique devient de plus en plus inquiétant car une fois utilisé, il génère de déchets volumineux par rapport à leurs poids ; leur dissémination dans la nature est durable, inesthétique et ils peuvent durer des mois. Afin de diminuer ces conséquences négatives, il serait judicieux de pratiquer le recyclage. Le recyclage de plastique est une activité qui permet de ramener les déchets de ce dernier à un état utilisable pour la fabrication de nouveaux produits, ce qui permet d’économiser de 50% à 60% de l’énergie qui serait nécessaire pour fabriquer les mêmes produits à partir de la matière première. Dans certains pays, le recyclage est devenu l’une des priorités sur le plan économique et même sociale, vu sa rentabilité et sa créatrice des postes d’emploi. Le présent rapport est uploads/Ingenierie_Lourd/ etude-conception-et-realisation-dun-broy.pdf