Exercices sur le dossier pédagogique, Exercices de Technologie de fabrication
Marcel90
Marcel9022 April 2014

Exercices sur le dossier pédagogique, Exercices de Technologie de fabrication

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Exercices de technologies industrielles sur le dossier pédagogique. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: Problème technique posé, Compétences attendues, Composition du dossier, Barème.
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S Sciences de l’ingénieur PUSH CONTROL Dossier pédagogique Page : 1/4

Le système PUSH CONTROL. Problème technique posé.

Vérifier les caractéristiques du moteur et proposer l’implantation d’un nouvel actionneur. Compétences attendues.

B.Fonction du produit. B1.Convertir et distribuer de l’énergie.

Tout ou partie d’un système étant à disposition, le cahier des charges et les documentations techniques afférentes étant fournis :

- identifier les composants et justifier les solutions constructives mises en œuvre - vérifier les performances des constituants et de l’ensemble au regard des spécifications du cahier

des charges

- proposer une modification d’une des solutions techniques, en réponse à une évolution du cahier des charges.

C.Principe et comportement. C1.La chaîne d’énergie.

- Un système avec conversion et transmission d’énergie étant défini par son dossier, analyser et déterminer les modes de fonctionnement.

Composition du dossier.

- dossier technique (feuilles : 1/8 à 8/8) - dossier pédagogique (feuilles : 1/4 à 4/4) - dossier réponses (feuilles : 1/4 à 4/4)

Barème.

Analyse du système sur 4 points. 1.organisation fonctionnelle de la barre de guidage sur 2 points.

2.F.A.S.T. sur 2 points.

Comportement du système sur 14 points. 3.Evaluation de la vitesse de déplacement de la barre de manœuvre 24 en fin de course sur 2 points

4.Convertir l’énergie mécanique en énergie électrique sur 4 points

5.Validation du choix du moteur sur 4 points

6.Détecter les surintensités sur 4 points.

Evolution du système sur 2 points. 7.Proposition d’une nouvelle solution constructive sur 2 points

Nota :

Remettre toutes les feuilles dans la copie double identifiée. Aucun document autorisé.

S Sciences de l’ingénieur PUSH CONTROL Dossier pédagogique Page : 2/4

Analyse du système. Les réponses seront rédigées sur feuille de réponses.

Consulter les documents 5/8 à 8/8 du dossier technique

1.Organisation fonctionnelle de la barre de guidage. (2 points) Question 1. Compléter le diagramme bloc en indiquant le circuit de transmission de mouvement entre le moteur et le pêne. Indiquer les systèmes ainsi que les mouvements « entrée-sortie ». 2.F A S T (2 points) Question 2. Compléter les FAST.

Comportement du système 3.Evaluation de la vitesse de déplacement de la barre de manœuvre 24 en fin de course.

(2 points) Le moteur fournit la puissance maximum lorsque la barre atteint sa fin de course.

Afin de déterminer la puissance mécanique nécessaire au déplacement de la barre on

décide de procéder à une évaluation rapide (par méthode graphique) de la vitesse linéaire du

point D appartenant à la barre 24 (24 et 27 sont complètement liés) par rapport au support 1: V (D24/1) Données: - La configuration est celle du schéma page 6/8 du dossier technique : Dans cette position les points A, C et D sont alignés; AC (biellettes de traction 9) est perpendiculaire à BC (genouillère 10).

- On donne la vitesse linéaire du point A appartenant à l'écrou 7 par rapport au support 1 :

V (A7/1) = V (A9/1) = 5,75 x (mm/s)

Question 3. Déterminer la vitesse V (D24/1) Les tracés seront réalisés sur le document réponses. Expliquez en détail votre méthode de résolution.

4. Convertir l'énergie électrique en énergie mécanique: Etude de FS13 (4 points) On se propose de vérifier la compatibilité du moteur en charge et le circuit de commande . -Le modèle électrique équivalent au moteur à courant continu est : Imot R Vmot < = > f.e.m

M

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-La puissance mécanique Pméca est proportionnelle à la force électromotrice (f.e.m) et au courant Imot : Pméca = f.e.m . Imot -La Pméca nécessaire à la rétraction de la barre est de 15,7 W en fin de course ; la vitesse de rotation du moteur est alors d'environ 9000 tr/min . -Les données constructeurs du moteur sont pour la f.e.m : 2,2V/1000tr/min et R= 5 Ω .

Question 4.1. Que représentent la résistance R et la f.e.m ?

Question 4.2. Déterminer l'expression de Vmot en fonction de Imot, R et f.e.m .

Question 4.3. En considérant Vmot = 24V , calculer la f.e.m, Imot et la vitesse précise du moteur lors de la rétraction de la barre en fin de course .

Question 4.4. Expliquer en quatre lignes maximum l'écart de valeur entre la puissance électrique absorbée et la puissance mécanique utile . 5. Validation du choix du moteur. (4 points)

Cette partie vise à déterminer la puissance maximale que doit délivrer le moteur afin de valider son choix et son dimensionnement d'après les documents constructeur. Une étude préalable, associée à des essais, a permis d'obtenir la valeur maximale du couple moteur et la valeur correspondante de la vitesse linéaire de l'écrou 7 par rapport au support 1.

- le couple instantané maximal Cm que doit délivrer le moteur est Cm = 16,5.10-3 Nm, - la valeur correspondante de la vitesse linéaire de l'écrou 7 / 1. ║V(A7/1)║= 5,75mm/s

Ces valeurs sont obtenues dans la position limite du déverrouillage (barre de manœuvre enfoncée).

Données:

- Rapport de réduction du réducteur r = 1/33,1

- Pas de la vis: p6 = 1,25mm

- Caractéristiques du moteur:

On demande de calculer la puissance instantanée maximale Pmaxi que doit délivrer le moteur dans le cas où le couple est maximal et de vérifier en justifiant si le moteur retenu convient.

On pourra procéder de la manière suivante :

Question 5.1. Calculer la fréquence de rotation de la vis 6, notée N6/1 en tr/min si║V(A7/1)║= 5,75mm/s

Question 5.2. Calculer la fréquence de rotation du moteur en tr/min puis en rad/s

Question 5.3. On prendra comme vitesse de rotation du moteur ωmoteur = 960 rad/s. Calculer la puissance instantanée maximale Pmaxi que doit délivrer le moteur dans le cas où le couple est maximal.

Question 5.4. Indiquer en justifiant si le moteur retenu convient.

Type N tr/min Puissance maxi Escap 12000 21 W

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6. Détecter les surintensités : Etude de FS14. (4 points) La fonction FS14 délivre le signal PA1 par l'intermédiaire des trois sous-fonctions FT141 à FT143 .

On se propose d'étudier l'état logique de PA1 en fonction des différentes valeurs caractéristiques de Imot .

Question 6.1. FT141

- Calculer et compléter les valeurs de V1 du tableau du document réponses..

On négligera le courant circulant dans R18.

- La fonction FT142 est un intégrateur temporisant la détection de surintensité lors du démarrage du moteur du moteur .

- La fonction FT143 est un comparateur réalisé avec un A.L.I . Si V2 est supérieure à une tension de référence Vref = 0,4V alors PA1 = 0 ; le microcontrôleur commande l'arrêt du moteur.

Question 6.2. - Compléter le schéma structurel pour obtenir le fonctionnement désiré .

- Des oscillogrammes des tensions relevées sur V1 et V2 ont donné lors d'un fonctionnement de la barre : V1 V2 0,4 V t1 t2 t3 t4 t

Question 6.3. Commenter la forme de V1 dans les différents intervalles bornés par t1, t2, t3 et t4 , en vous référant aux phases de fonctionnement du moteur : Arrêt, Démarrage, Fonctionnement normal, Blocage .

Question 6.4. Compléter l'état du moteur dans le tableau du document réponses et en déduire l'état logique de PA1 .

Evolution du système

7. Proposition d’une nouvelle solution constructive. (2 points) Dans un but de compétitivité, le constructeur veut simplifier son mécanisme. Il veut remplacer les pièces 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 et 9 par un seul mécanisme, standard, plus simple.

Question 7. Proposer un nouveau système standard. Compléter le schéma expliquant le montage de ce nouveau système.

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