Permettre à l’utilisateur d’alimenter la trémie en déchets

Tâche n°11 : Analyse fonctionnelle :

Q1- Énoncé du besoin du pont roulant : /1 pt

Q2- Actigramme A-0 du grappin : /1,25 pts

Q3- Diagramme pieuvre du pont roulant : /2 pts

- Formulation de la Fonction principale de FP :

Permettre à l’utilisateur d’alimenter la trémie en déchets

/1 pt

/5,25 pts

/60 pts /20 pts

لا ناحتملاا بيرجت

اررولاكيلل –

يام

- ةباجلإا جصانع

ةدام : دننمللا وولع -

ةيعش وولعلا ةيضارجلا

( ب ةحفصلا )

1 / 13

2019

Q4- FAST partiel relatif à FP ; FC3 et FC4. /1,5 pts

Q5- Chaîne fonctionnelle du pont roulant. /2,5 pts

/4 pts

لا ناحتملاا بيرجت

اررولاكيلل –

يام

- ةباجلإا جصانع

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ةيعش وولعلا ةيضارجلا

( ب ةحفصلا )

2 / 13

2019

Tâche 21 : Analyse et compréhension du moto-réducteur-frein M2 :

Q6- Chaine cinématique du moto-réducteur-frein : /1,5 pts

Q7- En cercler les pièces qui sont animées d’un mouvement de rotation en cas de fonctionnement.

(Nota : BI : Bague Intérieure ; BE : Bague Extérieure des roulements) /2 pts

Q8- Compléter sur le D.Rep 3, le tableau des pièces du dessin d’ensemble D.Res 2 ; Fig.c : /2,5 pts

Pièce Nom Fonction

2

Vis CHc Réaliser l’assemblage entre 3 ; 44 et 54/ stator

4 Stator du moteur Supporter les organes du moteur

5

Entretoise

Éliminer la translation du pignon 6 vers la gauche 6 Pignon Transmettre la puissance Entre 2 arbres // rapprochés 7

Clavette parallèle Éliminer la rotation de 6/49

8 Rondelle plate

Augmenter la surface d’appui

9

Vis H

Réaliser l’assemblage de 6/49

10

Circlips de l’arbre Éliminer la translation du pignon 11 vers la gauche

12

Joint plat

Réaliser l’étanchéité statique entre 34/24 14 Roulement BT

Facilité le guidage en rotation de 13/24

15

Circlips de l’alésage Éliminer la translation de BE14 vers la droite

18 Rondelle Grower

Réaliser le freinage de 19

27 Circlips de l’arbre

Éliminer la translation de la roue 26 vers la gauche

36 Roulement BE Facilité le guidage en rotation de 42/37

39

Joint à 2 lèvres

Réaliser l’étanchéité dynamique entre 42/37

41 Clavette parallèle

Éliminer la rotation de 38/42

47

Garniture

Augmenter l’adhérence entre les disques

48 Ressort Créer l’effort de freinage

50

Bobine

Créer un champ électromagnétique

53 Vis H Éliminer la translation de 45 vers la gauche

/6 pts

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2019

Q9- Classes d’équivalences suivantes : Utiliser toutes les pièces du mécanisme

(Nota : BI : Bague Intérieure ; BE : Bague Extérieure des roulements) /2,5 pts S1 = {1 ;

2 ;

3 ;4 ;

12 ;

15 ;23 ;

24 ; 33 ;

34 ;

35 ;

37 ;

39 ;

40 ;

44 ;

50 ;54}

(contient 17 pièces)

S2 = {5 ;

6 ;

7 ;

8 ;

9 ;

49 ;

51 ;

52 ;

53} : (contient 9 pièces)

S3 = {10 ; 11 ;

13 ;

BI14 ;

16 ;

17 ;18 ;

19 ;

20} : (contient 9 pièces) S4 = {21 ;

BI22 ;

25 ;26 ;

27

} : (contient 5 pièces)

S5 = {28 ;

29 ;

30 ;

31 ;

32 ;

BI36 ;

38 ;

41 ;

42 ;43} : (contient 10 pièces) S6 = {45 ; 47} : (contient 2 pièces)

S7 = {46} : (contient une pièce) S8 = {48} : (contient une pièce)

Q10- Graphe des liaisons du dessin d’ensemble. /1,5 pts

Q11- Schéma cinématique et les repères des pièces. /1,5 pts

/5,5 pts

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2019

Tâche 22 : Étude du guidage en rotation du moto-réducteur-frein M2 :

Q12- Le Guidage en rotation de ce mécanisme est réaliser par les roulements 14 ; 22 et 36,

c’est un montage

Arbre tournant.

/0,5 pts Q13- Les bagues montées serrées sont

intérieures.

/0,5 pts Q14- Le type d’ajustement entre les portées de roulements 14 et l’arbre 13 est

∅ m

/0,5 pts Q15- Le type d’ajustement entre les portées de roulement 14 et l’alésage 24 est

∅ H7

/0,5 pts Tâche 23 : Étude du frein à manque de courant :

Q16- Fonctionnement du frein à manque de courant /0,5 pts Les freins à ressorts à manque de courant sont des freins

mono-disques

à deux faces de friction.

En l'absence de

tension

aux bornes de l'inducteur (bobines), les

ressorts

exercent une pression sur le disque d'armature mobile

46

. Celle-ci vient bloquer le rotor et ainsi créer un

couple de freinage

.

Avec la tension sur l'inducteur (bobines), le frein est

débloqué

par l'action d'un champ électromagnétique. En position défreinée, un

entrefer (jeu)

existe entre le disque d'armature mobile 46 et la garniture 47.

Sur ce type de frein, le couple de freinage peut être modifié à l'aide de la

vis CHc 2

. Q17- Tableau résumant le fonctionnement du frein à manque de courant : /0,5 pts

Entrefer 48 44 ; 45 et 46 Freinage

50 non alimentée

Non nul Non comprimé Liés Oui

50 alimentée

Nul Comprimé Non liés Non

Q18- L’intérêt de l’utilisation d’un frein à manque de courant. /0,5 pts

Assurer le freinage en cas de coupure de l’alimentation électrique.

Q19- Rôle des trois ressorts 48 (disposés à 120 degrés). /0,5 pts

Assurer l’effort presseur pour le freinage.

Q20- Nombre de surfaces de contact du frein : /0,5 pts n =

2

Q21- Le couple de freinage Cf (N.m) exercé par le frein. /0,5 pts

3 3 3 3

3

2 2 2 2

2 2 294 138

2 (3 853) 0, 65 10 749,80 .

3 3 294 138

f p

R r

C n F f N m

R r

  

            

 

Q22- La variation de la valeur limite de l’effort presseur F_p est assurée : /0,5 pts

Par la manœuvre de la vis 2.

/5,5 pts

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2019

Tâche 24 : Étude du réducteur de vitesse à engrenages :

Q23- Tableau des engrenages : /2,25 pts Engrenages droit à dentures droites

Pièces Module

‘’m’’ Nombre de

dents ‘’Z’’ Diamètre

primitif ‘’d’’ Entraxe

‘’a’’ Rapport de

transmission ‘’k’’ Fréquence

d’entrée Fréquence de sortie

6 1,5 mm

20 dents

30 mm

90 mm k1 = 30 1

1505 1452 tr/min

290,4

tr/min

38

1,5 mm 100 mm 150 mm

11

1,5 mm

105 dents

157,5 mm

105 mm

^{k2 = 35 1}

1053 290,4

tr/min

96,8 tr/min

30 1,5 mm 35 dents

52,5 mm

Engrenages droit à dentures hélicoïdales

Pièces ‘’mn’’ ‘’β’’ ‘’mt’’ ‘’Z’’ ‘’d’’ ‘’a’’ ‘’k3’’ Fréquence d’entrée

Fréquence de sortie

17

2

-48,189°

3 13

39

67,5

k3 = 13 32

96,8 tr/min

39,325 tr/min

26 2

48,189° 3

32

96

Q24- Rapport de réduction global kg de ce réducteur. /0,25 pts

1 2 3

39,325 1 1 13

0, 027

1452 5 3 32

sortie g

entrée

k



k k k





       

Q25- Vitesse de rotation Nt du tambour solidaire de l’arbre 21. /0,25 pts

N

_t

= N

₂₁

= N

₂₆

= 39,325 tr/min

Tâche 31 : Augmentation de la capacité de levage de 2 tonnes à 3 ,2 tonnes:

Q26- Différentes vitesses. /2 pts Formule Application numérique Résultat

Vitesse Nr1 en sortie du réducteur pour une charge ≤ 3,2 tonnes

On a :

2 V    R  d 

d’où : ₁ 2 ¹ 2 ¹

60

r r

V N

d

  ^  ^ Alors : ₁ ¹ 60

r

N V

 d

 



2

1 2

140 60

140 10 60

111 10 3,14 111 Nr

 ^

 

 

   ¹

40,16 / min Nr  tr

Vitesse Nr2 en sortie du réducteur pour une charge > 3,2 tonnes

On a : ₂ 2 ² 2 ²

60

r r

V N

d

  ^  ^ Alors : ₂ ² 60

r

N V

 d

 



2

2 2

80 60

80 10 60

111 10 3,14 111 Nr

 ^

 

 

   ²

22,95 / min Nr  tr Vitesse Nm1 du

moteur pour une charge ≤ 3,2 tonnes

On a : _m1 ^r1

g

N N

 k ₁ 40,16

0, 03

Nm  N_m1 1338, 66tr/ min

Vitesse Nm2 du moteur pour une charge > 3,2 tonnes

On a : _m2 ^r2

g

N N

 k ₂ 22,95

0, 03

Nm  N_m2 765tr/ min

/4,75 pts

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2019

Tâche 32 : Pour la suite travailler pour une charge ≤ 3,2 tonnes : Q27- Force F

(en N) de levage exercée par le tambour sur une charge de M(g+d) = 3,2 tonnes.

3 3

(_{g d}) 3, 2 10 10 32 10 F M _  g     N



/0,5 pts

Q28- Puissance Pt (W et kW) nécessaire pour soulever la charge. /0,5 pts

₁ ³ 140

32 10 74666, 66 74, 66

t   F V   60  W  kW

P

Q29- Travail wt (J et kJ) du (grappin + déchets) en 20 secondes. /0,5 pts W  P_t t 74666, 66 20 1493333, 2  J 1493,33kJ

Q30- Hauteur h (m) de levage en 20 secondes. /0,5 pts

1493333, 2

46, 66 32000

h W m

 F  

Q31- Puissance Pr (W) développé par le réducteur. /0,5 pts

74666, 66

76975,93 0,97

t r

t

 W

P  

P

Q32- Couple Cm (N.m) que le moteur M2 doit fournir. /0,5 pts

2

1 1; : 2 32000 111 10 0, 03 740 .

2 0, 72

r r

r m g

m m r

F d

C Alors C k N m

C

 

 

 

  

     

 

Q33- Comparaison Cf de la Q21 et Cm de la Q32 :

C

f

=749,80 > C

m

= 740

/0,5 pts Ce frein est-il convenable ?

Oui

Q34- Puissance Pm (W et kW) développé par le moteur M2 ; si Nm = 1400 tr/min. /0,5 pts

2 2 3,14 1400

740 108434.66 108, 43

60 60

m

m m m m

C



C



^N ^{ } W kW

       

P

Q35- Référence du moteur à installer.

LS 315 SP

/1,25 pts Caractéristiques du moteur choisi.

Tension

400 V

Facteur de puissance

0,85

Nombre de pôles

4

Fréquence

50 Hz

Puissance nominale

110 kW

Couple nominal

708 N.m

Vitesse nominale

1484 tr/min

^ID / IN

7

Rendement

94,8%

CD / CN 2,6

Q36- Intensité nominale (absorbée) par ce moteur. /0,5 pts (Donner le résultat avec 3 chiffres après la virgule)

110 103

cos 3 ; : 197, 03

cos 3 400 0,85 3 0,948

m N

a N N N

m N m

U I Alors I A

U

   

        

     

P P

P

Q37- Courant de démarrage du moteur. /0,5 pts I_D  ⁷ I_N  7 197, 03 1379, 21 A

Q38- Couple de démarrage du moteur. /0,5 pts C_D ^{2, 6}C_N 2, 6 708 1840,8  N m

Tâche n°41 : Étude électrique du moteur M2 :

Q39- Couplage des enroulements statoriques :

Étoile

/2 pts Couplage des enroulements statoriques

du moteur en utilisant les barrettes.

/8,75 pts

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2019

Q40- Vitesse de synchronisme Ns en tr/min et calculer le glissement g en %. /0,5 pts

60 60.50

1500 / min

s 2

N f tr

 p  

et

1500 1400

0, 066 6, 66%

1500

s m

s

N N

g N

 

   

Q41- Bilan des puissances du moteur par les éléments.

(Les pertes fer rotoriques sont supposées négligeables). /0,75 pts

Q42- Relation reliant Pu avec Pa et les pertes. /0,5 pts

P

^u

 P P

a



^js

 P

^fs

 P

^jr

 P

^méc

Tâche 42 : Commander la montée ; descente et le freinage du grappin :

Q43- Schéma de câblage du circuit de puissance du motoréducteur-frein M2 et le câblage

des bobines du frein. /0,5 pts Q44- Schéma de câblage du circuit de commande du contacteur KM2’ assurant la descente

du grappin. /0,5 pts

/2,75 pts

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2019

Q45- Correspondance entre la fonction et l’accessoire électrique. /3 pts

Q46- Placer les flèches représentant la tension d’entrée 36 V et la tension de sortie 34,6 V

sur le schéma du bloc B, pour relier le bloc A avec le bloc C. /0,5 pts

Tâche 43 : Étude partielle de l’automatisme de commande du moteur M2 qui agit sur la montée et la descente du grappin :

Q47- Équation logique du contacteur KM2 (de la montée) du circuit de commande de M2 : /0,5 pts

KM2F F S Ar S2. . 0. .( 2Km2)

Q48- Tableau de vérité montrant le fonctionnement de M2, dans le sens de montée, dans le cas

où le contact du sectionneur Q est fermé : /0,75 pts Q49- Chronogramme du contacteur KM2 et de M2

selon les états des boutons poussoirs Ar et S2: /0,5 pts

- +

- +

Entrées Sortie

Ar S2 km2 KM2 M2

0 0

0 0 0

0 1

1 1 1

1 0

0 0 0

1 1

0 0 0

/5,25 pts

X

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2019

X X

X X

X X

X X

X X X X

36 V

34,6 V

Q50- Les éléments assurant les fonctions génériques dans les chaînes d’énergie

et d’information du grappin : /1 pt

Q51- Fréquence f (en Hz) à la sortie du variateur

pour que le moteur M2 tourne à NM2 = 1400 tr/min : /0,5 pts

On a : 50 Hz 1500 tr/min f 1400 tr/min

Q52- Tension U (en V) à l’entrée du variateur ou (à la sortie analogique du CNA) : /0,5 pts

On a : 10,2 V 50 Hz u 46,66 Hz

Q53- Quantum q (ou la résolution) du module convertisseur CNA, sachant que le module est

de 8 bits et génère une tension variable comprise entre 0 et 10,2 volts continue : /0,5 pts nombre de bits nombre de bits^{MAX min}

Valeur Pleine échelle u -u

q = =

- 1 2 - 1 2

; Alors 10,2 - 0

₈

10,2 0, 04

q = =

- 1 255 2



Q54- Valeur N (en décimale), à l’entrée du CNA : /0,5 pts

max min

9,51.255

237, 75 238 10, 2

8

i i

u(2 1)

N = u u

  

  Ou N = u / q = 9,51/0,04 = 237,75 ≃ 238

Q55- Conversion en binaire la valeur de 238 (valeur décimale à l’entrée du CNA) : /0, 5 pts

238 256 128 64 32 16 8 4 2 1

230(10) =

11101110

(2)

0 1 1 1 0 1 1 1 0

Q56- Affectation sur le schéma ci-dessous la valeur binaire correspondant à 238

sur les entrées (0 à 7) du CNA : /0, 5 pts

/4 pts

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f = 1400 . 50/1500 = 46,66 Hz

u = 46,66 . 10,2/50 = 9,51 V

Tâche 44 : Étude du transformateur :

Q57- Le transformateur est un convertisseur : (Cocher la bonne réponse) /0,25 pts  Alternatif – Alternatif ;

 Alternatif – Continu ;  Continu – Continu.

Q58- Lorsque la valeur efficace U2 (secondaire) est inférieure à la valeur efficace U1 (primaire). (Cocher la bonne réponse) : /0,25 pts  Le transformateur est abaisseur de tension ;

 Le transformateur est élévateur de tension ;

 Le transformateur n’est ni élévateur ni abaisseur de tension.

Q59- Rapport de transformation « m ». /0,25 pts

2 1

0, 09 400

U 36 m = =

U 

Tâche 51 : Étude de l’afficheur de vitesses 7 segments :

Q60- Valeur de la tension UDT en (V) délivrée par la dynamo tachymétrique DT pour

la vitesse de rotation Nm3 = 2161 tr/min, avec Ke = 7.10^-3 V/(tr/min) est la constante

de la f.é.m.de la dynamo tachymétrique DT. /0,25 pts

U

DT

= N

m3

.Ke ; U

DT

= 2161 . 7.10

^-3

; U

DT

= 15,13 V

Q61- Type du signal à la sortie de la dynamo tachymétrique DT. /0,25 pts

Signal Analogique

Q62- Tableau de Karnaugh des variables de sorties « b ; e » de l’afficheur

puis déduction de l’équation de « b ; e ». /0,5 pts

Q63- Traduction de l’équation du segment « b » en logigramme. /0,5 pts b = XY Z. Y Z.

e = X Z. Y Z.

IMPLICATION

OU EXCLUSIF (XOR)

NON OU EXCLUSIF (XNOR)

/2,25 pts

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2019

x

x

Q64- Nouvelle solution en respectant les règles de dessin. /1,5 pts - Coupe locale de la clavette parallèle. /0,25 pts Q65- Obstacle droite de la bague extérieure du roulement 22,

par un anneau élastique (Circlips de l’alésage). /0,25 pts

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( ب ةحفصلا )

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2019

/2 pts

21 24

26

25

22 23

Tâche 61 : Questions de cours :

Q66- Identification de la fonction des éléments et préciser et appartenance dans la chaîne

fonctionnelle : /1,5 pts

Nom de l’élément Fonction assurée Chaîne

information

Chaîne énergie

Variateur de vitesse électrique Distribuer  

Moteur Asynchrone 3 Convertir  

Dynamo Tachymétrique Acquérir  

Codeur incrémental Acquérir  

Automate programmable Traiter  

Distributeur hydraulique Distribuer  

Vérin hydraulique Convertir  

Q67- Nature des entrées et des sorties par : (F = Faux) ou (V = Vrai) /1 pt La nature des entrées La nature des sorties

Tout ou Rien (TOR) Analogique TOR Analogique

Variateur de vitesse élec. F V F V

Codeur incrémental F V F V

Automate programmable V F F F

Q68- Nom et la fonction spécifique pour chaque composant : /1,5 pts

Repère Nom du composant

Fonctions spécifiques Groupe

pompage

Groupe conditionnement

Groupe commande

Groupe récepteur

1

Réservoir

^X

2 ; 9

Filtre à huile

X

3

Pompe hydraulique

X

5

Distributeur 4/3 bistable

X

6

Distributeur 2/2 monostable

X

7+10

Limiteur de débit réglable

X

8

Limiteur de pression

X

11

Vérin double effet

X

/4 pts

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اررولاكيلل –

يام

- ةباجلإا جصانع

) ب ( ةيضارجلا وولعلا ةيعش - دننمللا وولع : ةدام ةحفصلا

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