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2ème Année Cycle d’Ingénieur Génie Industriel Session : Printemps 2021 – 2022 P

2ème Année Cycle d’Ingénieur Génie Industriel Session : Printemps 2021 – 2022 Petit Projet Conception des Systèmes Mécaniques et Technologies Mécanisme de levage 1 Fonctionnement Le schéma cinématique de la ﬁgure 1 et le dessin d’ensemble du document I représentent un mécanisme du levage composé d’un réducteur de vitesse, d’un inverseur du sens de rotation et d’un frein. Figure 1 – Schéma cinématique du système étudié. Le câble s’enroule sur le tambour qui est lié à l’extrémité de l’arbre de sortie 12. Pour commander le sens de rotation de l’arbre de sortie 12, l’opérateur agit sur l’un des deux d’embrayages 1 ou 2. L’entraînement de l’arbre de sortie 12 est assuré par une vis sans ﬁn taillée sur l’arbre 9 et la roue dentée 11. • Phase de la montée de la charge : L’excitation de la bobine 7 entraîne la rotation de l’arbre 9 grâce à l’engrenage cylindrique à dentures droites (2, 10). • Phase de la descente de la charge : Une fois la bobine 7’ est excitée, l’entraînement de l’arbre 9 est réalisé par les deux pignons (14, 19) de même nombre de dents et une chaîne (non représentée). En cas de coupure du courant, un frein monté à l’extrémité gauche de l’arbre 9 assure le freinage . 1 Petit Projet ENSAM – Casa 2ème Année Cycle d’Ingénieur 2 Petit Projet ENSAM – Casa 2ème Année Cycle d’Ingénieur 2 Caractéristiques de la transmission • Moteur électrique – Vitesse de rotation du moteur en charge : Nm = 1450 tr/min – Puissance du moteur : Pm = 3 kW • Réducteur à engrenage cylindrique à dentures droites – Rapport de réduction : r = 0, 5. – Entraxe : a = 99 mm. – Module : m = 2 mm. – Rendement : η1 = 0, 95 • Réducteur à engrenage roue et vis sans ﬁn – Nombre de dents de la roue 11 : Z11 = 60 dents. – Nombre de ﬁlets de la vis 9 : Z9 = 2 ﬁlets. – Angle réel de pression : α = 20◦. – Angle d’hélice de la roue : β = 15◦. – Coeﬃcient de frottement entre la vis et la roue : f = 0, 105. • Embrayage (1 ou 2) – Dimensions des garnitures de friction : Re = 55 mm et re = 47 mm – Coeﬃcient de frottement : fe = 0, 2 – L’induction dans la bobine est donnée par la relation : F = 400000 B2 S où ∗B : Induction magnétique en T. ∗S : Air de la surface frottante en m2. ∗F : Force d’attraction magnétique en N. • Frein à disque – Dimensions de la garniture de friction : Rf = 61 mm et rf = 33 mm. – Coeﬃcient de frottement : ff = 0, 3. – Pression de contact admissible de la garniture : Padm = 0, 6 MPa. • Ressort hélicoïdal 52 – Diamètre du ﬁl : d = 2 mm. – Diamètre d’enroulement : D = 10 mm. – Contrainte maximale admissible due à la torsion : τadm = 800 MPa. • Tambour – Diamètre moyen d’enroulement du câble sur le tambour : Dm = 200 mm. 3 Petit Projet ENSAM – Casa 2ème Année Cycle d’Ingénieur 3 Analyse du fonctionnement Question 3.1. – Compléter la chaîne fonctionnelle de la transmission. Question 3.2. – L’arbre 32 est lié à l’arbre moteur par un accouplement. – Donner les repères de ses diﬀérents éléments. – De quel type d’accouplement s’agit-il ? – Justiﬁer le choix de ce type d’accouplement. Question 3.3. – Quelle est le type et la nature de commande des embrayages utilisés. – Citer les avantages de ce type d’embrayage. Question 3.4. – Quelle est la fonction des éléments suivants : 38, 41 et 52. Question 3.5. – Préciser le type du frein utilisé. – Décrire le fonctionnement du frein pour les deux phases de freinage et non freinage. – Pour chaque phase, préciser la nature de commande. Question 3.6. – Critiquer le montage des roulements choisis pour assurer le guidage en rotation l’axe 9 par rapport au bâti. 4 Étude de l’embrayage L’objectif de cette étude est de déterminer l’induction magnétique nécessaire, dans la bobine (7 ou 7’), pour transmettre le couple moteur. Question 4.1. – Calculer le couple à transmettre par l’arbre 32. Question 4.2. – Calculer l’intensité de la force d’attraction magnétique nécessaire pour transmettre ce couple. Question 4.3. – Déterminer l’induction nécessaire, dans la bobine (7 ou 7’) pour maintenir la transmission du couple précédent. 5 Étude de la transmission L’objectif de cette étude est de déterminer la charge maximale à soulever par le système. Question 5.1. – Calculer les nombres de dents Z2 et Z10. 4 Petit Projet ENSAM – Casa 2ème Année Cycle d’Ingénieur Question 5.2. – Déterminer le rapport de réduction de la transmission entre 32 et 12 pour les deux phases de fonctionnement : montée et descente de la charge. Question 5.3. – Déduire la fréquence de rotation N12 pour monter la charge. Question 5.4. – Calculer la vitesse linéaire de la montée de la charge. Question 5.5. – Montrer que le rendement de l’engrenage roue 11 et vis sans ﬁn 9 s’écrit η2 = cos α −f tan β cos α + f cot β Sachant que : • la relation entre la vitesse linéaire de la vis 9 et celle de la roue 11 : tan β = V11 V9 . • l’eﬀort appliqué sur la vis : F9 = F (cos α cos β −f sin β). • l’eﬀort développé par la roue : F11 = F (cos α sin β + f sin β). Question 5.6. – Calculer le rendement global de la transmission et en déduire la puissance fournie au tambour du treuil dans la phase montée de la charge. Question 5.7. – Déduire la charge maximale à soulever. 6 Étude du frein L’objectif de cette étude est de vériﬁer la résistance des surfaces frottantes du disque du frein à la pression admissible de contact et de déterminer. Question 6.1. – Pour la phase de la montée de la charge, calculer le couple à transmettre par l’arbre 9. Question 6.2. – Calculer l’eﬀort presseur des ressorts nécessaire pour arrêter ce couple. Question 6.3. – Déterminer le nombre minimal nr des ressorts 52 pour appliquer cet eﬀort. Question 6.4. – Vériﬁer les surfaces frottantes du disque 56 à la pression admissible de contact. 7 Étude et conception du montage de roulements L’arbre 12 tourne à une fréquence de rotation N12 = 24 tr/min. Son guidage en rotation par rapport au bâti est réalisé par deux roulements identiques à une rangée de billes à contact radial 45BC03, supportant chacune une charge combinée : Fa = 400 daN et Fr = 1000 daN. Question 7.1. – Calculer la durée de vie L10H probable de chaque roulement en millions de tours. Question 7.2. – Calculer la durée de vie LE10 probable du montage formé par les deux roulements en millions de tours. 5 Petit Projet ENSAM – Casa 2ème Année Cycle d’Ingénieur Question 7.3. – Déduire la durée de vie probable du montage LE10H formé par les deux roulements en heures de fonctionnement. Le dessin de la page 6 représente le montage incomplet du guidage en rotation de l’arbre 12 par rapport au bâti. On se propose de compléter ce montage. Question 7.4. – Pour cela, on vous demande de • compléter la conception du montage de roulements. • compléter la liaison encastrement entre l’arbre 12 et la roue 11. • réaliser l’étanchéité du montage. • indiquer les ajustements nécessaires. 6 uploads/Ingenierie_Lourd/ petit-projet-conception.pdf