BREVET D ÉTUDES PROFESSIONNELLES AGRICOLES SUJET

(1)

SESSION 2010

France métropolitaine - Antilles - Réunion

BREVET D’ÉTUDES PROFESSIONNELLES AGRICOLES ÉPREUVE TERMINALE N° 3

ÉTUDE DE THÈMES SCIENTIFIQUES ET TECHNIQUES

Option : Agroéquipements

Durée : 2 h 30

_____________________________________________________________________________________

Matériel(s) et document(s) autorisé(s) : Calculatrice

Rappel : Au cours de l’épreuve, la calculatrice est autorisée pour réaliser des opérations de calcul, ou bien élaborer une programmation, à partir des données fournies par le sujet.

Tout autre usage est interdit.

_____________________________________________________________________________________

Le sujet comporte

11

pages

L’annexe A est à rendre avec la copie

_____________________________________________________________________________________________

SUJET

Dans le cadre d’un chantier de travaux agricoles, un agriculteur utilise une remorque benne attelée à un tracteur agricole.

Document CEMAGREF

Les caractéristiques de l’ensemble attelé :

- longueur hors tout de l’ensemble tracteur benne : 11,5 m ; - largeur hors tout de l’ensemble tracteur benne : 2,30 m.

(2)

Question 1 : Le turbocompresseur

Le moteur du tracteur est équipé d’un turbocompresseur qui améliore l’alimentation en air du moteur.

1.1- L’air est un mélange constitué, pour l’essentiel, de diazote et de dioxygène.

1.1.1- Indiquer le symbole des éléments chimiques qui composent ces 2 molécules.

1.1.2- Désigner la molécule entrant dans la composition de l’air et participant à la combustion du carburant.

1.2- Le tableau 1 de l’annexe A, liste 6 affirmations (vraies ou fausses), comparant les propriétés d’un moteur turbocompressé à celles d’un moteur atmosphérique.

Sur le tableau 1 de l’annexe A (à rendre avec la copie), indiquer, par une croix placée dans la colonne correspondante, si chacune des 6 affirmations est vraie ou fausse.

1.3- Le document 1 représente une vue d’ensemble, en coupe, du turbocompresseur.

Le tableau 2 de l’annexe A liste 6 pièces constitutives du turbocompresseur.

Sur le tableau 2 de l’annexe A (à rendre avec la copie), reporter le numéro de chacune des pièces selon leur repérage du document 1.

1.4- La figure 1 de l’annexe A représente le turbocompresseur en vue éclatée ainsi que le repérage de 6 pièces par une flèche et une bulle.

Sur la figure 1 de l’annexe A, reporter, dans chacune des 6 bulles, le numéro des pièces selon leur repérage du document 1.

1.5- Sur le document 1, les repères A, B, C et D désignent, de façon orientée, la circulation d’un fluide entrant ou sortant d’un orifice du turbocompresseur.

Sur la copie, reproduire et compléter le tableau ci-dessous en indiquant et précisant la nature du fluide concerné par chacun des 4 repères.

Repères Nature du fluide A

B C D

1.6- Lors du démarrage et de l’arrêt du moteur, il est nécessaire de prendre des précautions pour éviter l’usure prématurée du turbocompresseur.

1.6.1- Citer la précaution principale à respecter lors du démarrage du moteur turbocompressé.

1.6.2- Citer la précaution principale à respecter lors de l’arrêt du moteur turbocompressé.

1.7- Certains moteurs turbocompressés sont équipés d’un système « intercooler ».

Indiquer le rôle de cet élément.

(3)

DOCUMENT 1

Vue d’ensemble en coupe du turbocompresseur

(4)

MINISTERE DE L’AGRICULTURE

MEX

^{EXAMEN :} N° ne rien inscrire

Nom : Spécialité ou Option :

(EN MAJUSCULES)

Prénoms : EPREUVE :

Date de naissance : 19 Centre d’épreuve :

Date :

ANNEXE A (à compléter et à rendre avec la copie) N° ne rien inscrire

Tableau 1 Affirmations concernant les propriétés d’un moteur

turbocompressé par rapport au moteur atmosphérique vrai faux Améliore le rendement du moteur

Augmente la consommation horaire (en L.h^-1), à puissance égale

Augmente la consommation spécifique (en g.kW^-1.h^-1) Améliore la combustion du carburant

Produit moins de gaz polluants

Augmente la température des gaz d’admission

Tableau 2

Désignation des pièces numéro

Compresseur (ou « turbine d’admission ») Turbine (ou « turbine d’échappement ») Axe (turbine/compresseur)

Ecrou frein Joint annulaire Palier

Figure 1

(5)

Question 2 : Equilibre statique de la remorque benne

La figure ci-dessous représente, de façon simplifiée, les forces mises en jeu avec une benne attelée sur la chape d’attelage du tracteur :

P ^→ : représente le poids P de la benne à pleine charge.

RA

→ : réaction du sol sur la benne à pleine charge.

RB

→ : réaction de la chape d’attelage du tracteur sur la benne.

2.1- Le poids P ^→ de la benne à pleine charge a une valeur de 175000 N.

Calculer la masse de la benne à pleine charge.

On donne : g = 10 N/kg.

2.2- Calculer le moment de P ^→ (

M

^P^→ /A) par rapport au point d’appui A de la roue.

2.3- Ecrire l’expression du moment de RB

→ (

M

^R^→^B /A) par rapport au point d’appui A de la roue.

2.4- En utilisant le théorème des moments par rapport au point A, vérifier que la valeur de R^→_B est égale à 23113 N.

2.5- En utilisant le principe des interactions (ou principe des actions réciproques), déduire la valeur de R’^→_B (force exercée par la flèche de la benne sur la chape d’attelage du tracteur au point B).

2.6- Le livret d’utilisation du tracteur indique que la chape d’attelage ne peut pas supporter une force supérieure à 3000 daN.

Déduire si on peut accrocher la remorque benne en pleine charge à ce tracteur. Justifier la réponse.

(6)

2.7- Sur la copie, recopier et compléter le tableau ci-dessous en indiquant les caractéristiques des forces mises en jeu.

Forces Point

d’application Direction Sens Valeur (en N)

→P RB

→

R_A

→

2.8- La détermination de la pression des pneumatiques implique la connaissance de la charge (masse en kg) supportée par chaque pneumatique dans l’hypothèse de la benne à pleine charge.

2.8.1- A partir des valeurs des forces R^→_B et P ^→ indiquées dans le sujet, calculer la valeur de R^→_A . 2.8.2- Le document 2 représente les caractéristiques des pneumatiques de la remorque ainsi que le tableau des charges admissibles en fonction de la pression de gonflage du pneumatique.

Dans une autre situation de travail, la charge supportée par pneumatique est de 6700 kg.

A partir du tableau du document 2, déterminer la pression de gonflage à appliquer sur les pneumatiques de la remorque dans cette situation et l’indiquer sur la copie.

2.8.3- En se référant au marquage du pneumatique figurant sur le document 2, déterminer et indiquer sur la copie les caractéristiques suivantes :

- le type de structure du pneumatique, - le diamètre au talon en cm,

- la largeur maximale en mm du pneumatique de flanc à flanc.

(7)

DOCUMENT 2

Marquage des pneumatiques de la benne

Charges, en kg, admissibles sur un pneumatique en fonction du type et de la pression de gonflage

pression (en bar)

dimensions

type

1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0

355 R 20 XS 2500 2625 2750 2875 3000 3125 3250 4000 4765 5420 6000 406 R 20 XS 3260 3430 3600 3770 3940 4110 4965 5815 495 R 20 XS 2110 2220 2335 2445 2555 2665 2780 3335 3890 4465 5000 520 R 20.5 XS 2430 2570 2715 2855 3000 3145 3860 4465 5050 5600 609 R 20.5 XS 3800 4000 4200 4400 4600 4800 5800 6800 7630 8500 381 R 22.5 XS 1800 1890 1975 2065 2150 2240 2680 3120 3560 4000 457 R 22.5 XS 2200 2310 2420 2535 2645 2760 3320 3880 4440 5000

Documents MICHELIN

(8)

Question 3 : Hydraulique

Le document 3 présente le système hydraulique qui actionne la béquille de la remorque permettant, ainsi, d’ajuster la hauteur du timon d’attelage. Ce système est alimenté par une pompe manuelle.

Le principe de fonctionnement est traduit dans la représentation graphique, non normalisée, figurant ci-dessous (le réservoir et les clapets ne sont pas représentés).

F1

→ : force exercée sur le levier de la pompe par l’utilisateur, F^→₂ : force exercée par la benne en pleine charge sur la béquille,

S2 : surface de la tige du vérin (surface de la tige du vérin = surface intérieure du fût du vérin).

3.1- Puissance du système hydraulique.

3.1.1- La valeur de F2

→ est de 6000 daN ; la section intérieure du vérin est de 33,2 cm².

Calculer la pression minimale (en bar) du circuit hydraulique pour soulever l’avant de la benne avec la béquille.

3.1.2- Calculer le travail (W) de la force F^→₂ appliquée au vérin de la béquille lorsque sa tige se déplace de 25 cm.

3.1.3- Cette opération s’effectue sur une durée de 44 secondes.

Calculer la puissance de F^→₂ lors de cette opération.

3.1.4- Calculer la capacité minimale du réservoir d’huile nécessaire pour provoquer la sortie du vérin de béquille sur une distance de 25 cm.

NB : le volume d’huile résiduel dans le circuit est négligé.

3.2- Le volume d’huile déplacé par chaque coup de pompe est de 18,86 cm³.

Pour déplacer la tige du vérin de 12,5 cm, le volume d’huile entrant dans le vérin est de 415 cm³.

Calculer le nombre d’allers et retours du levier de pompe nécessaires pour déplacer la tige du vérin de 12,5 cm.

3.3- Dans le cas où le système hydraulique actionnant la béquille ne fonctionne pas, indiquer 2 causes possibles pouvant expliquer ce dysfonctionnement.

F₂ F₁

C2

(9)

DOCUMENT 3

Détails de constitution de la béquille de la remorque

Caractéristiques de la pompe manuelle : -corps en alliage léger haute résistance

-piston chromé -réservoir en acier -filtre à l’aspiration -bouchon de vidange

-orientation de l’élément pompe sur 360 ° -masse du corps seul : 3,2 kg

-limiteur de pression taré à 200 bar -robinet de retour d’huile au réservoir

Dimensions de la béquille

T C F L S En

mm 65 250 85 405 160

(10)

Question 4 : La circulation routière de l’ensemble tracteur remorque

Cet ensemble tracteur remorque benne, dont les caractéristiques dimensionnelles sont données en page 1, appartient à un agriculteur et circule sur la voie publique pour transporter du blé de la parcelle au silo.

L’arrière de la remorque porte un disque comportant la mention « 25 » écrite en noir sur fond blanc.

4.1- Dans ces conditions, indiquer l’âge minimum requis, par le code de la route, pour conduire cet ensemble attelé.

Justifier la réponse.

4.2- Citer 2 documents à présenter obligatoirement lors d’un contrôle routier, sur la voie publique, avec cet ensemble attelé appartenant à un agriculteur.

4.3- Dans les conditions décrites ci-dessus, indiquer la vitesse maximale autorisée, sur la voie publique en France, de cet ensemble attelé tracteur remorque benne.

4.4- Par application du code de la route, des dispositifs d’éclairage, de signalisation et d’identification sont obligatoirement installés à l’arrière de la remorque benne.

La liste ci-dessous comporte un ensemble de dispositifs rencontrés sur les matériels agricoles roulants.

Parmi ces dispositifs, recopier, sur la copie, ceux qui doivent être obligatoirement placés à l’arrière de la remorque benne circulant sur la voie publique :

- une plaque d’immatriculation,

- un éclairage de plaque d’immatriculation, - 2 feux « stop »,

- 2 feux rouges, - 2 clignotants,

- 2 feux d’encombrement, - 1 feu de recul,

- 2 dispositifs réfléchissants triangulaires, - 2 gyrophares,

- 2 panneaux rouges et blancs réfléchissants,

- un disque portant la mention « 25 » ou la mention « 40 » en noir sur fond blanc.

(11)

GRILLE D’EVALUATION

Questions Critères d’évaluation Barème

1.1.1 Exactitude 0,25

1.1.2 Exactitude 0,25

1.2 Exactitude exhaustivité 1

1.6.1 Pertinence 0,5

1.6.2 Pertinence 0,5

turbocompresseur

1.7 Pertinence 0,5

6

2.1 Calcul résultat unité 0,5

2.2 Calcul résultat unité 0,5

2.3 Raisonnement 0,5

2.4 Raisonnement calcul 1

2.5 Calcul raisonnement unité 0,5

2.6 Exactitude 0,5

2.8.1 Raisonnement calcul unité 0,5

2.8.2 Raisonnement exactitude 0,5

Statique remorque

2.8.3 Exactitude exhaustivité 0,5

6

3.1.1 Calcul résultat unité 0,5

3.2 Raisonnement calcul 0,5

hydraulique 3.3 Pertinence 1

3,5

4.1 Exactitude 1

4.2 Exactitude 1

4.3 Exactitude 0,5

Circulation routière

4,5