MÉCANISME DE COMMANDE D’UNE SCIE A BOIS http://tst.wifeo.com Page 1

Niveau : 3ème secondaire

Section : science technique

Devoir de contrôle N°3

2011-2012

EPREUVE : TECHNOLOGIE

Génie mécanique

Durée : 2 heures

MÉCANISME DE COMMANDE D’UNE SCIE A BOIS

Présentation : Le mécanisme

représenté ci-contre est un dispositif

permettant de transmettre le

mouvement du moteur électrique à

l’arbre porte scie, solidaire au

pignon de sortie. Il est constitué par

trois types de transmission :

- Transmission par poulies-

courroie

- Transmission par galet et

plateau à friction (variateur

de vitesse)

- Transmission par pignons-

chaine

Fonctionnement du variateur mécanique :

La figure ci-contre et le dessin d’ensemble

de la page suivante représentent le variateur

mécanique de vitesse. Le mouvement donné

à la poulie réceptrice (26) est transmis à

l’arbre de sortie (15) par l’ensemble de

friction galet (20) et plateau (13). Pour une

bonne maîtrise de la vitesse de sortie le

rapport de transmission est variable suivant

la position du baladeur (22) par rapport au

plateau (13).

Remarque : Le système de commande de

la variation de la position du baladeur (22)

n’est pas représenté

Moteur électrique Pm = 0,25KW

Nm = 1000 tr/mn

Poulie P1 D1 = 19 mm

Pignon (4) Z4 = 15 dents

Liaison avec l’arbre porte scie à

bois

Pignon de sortie

ZS = 45 dents

Ps = 0,15KW

NS = 60 tr/mn

Variateur mécanique Système de

commande non représenté

Chaîne

Courroie

Poulie P2 D26 = 76 mm

Figure 2 : 3D du variateur mécanique, 1/4 du corps

enlevé

Poulie (P2) réceptrice (26)

P2 D2 = …mm

Arbre de sortie (15)

D2 = …mm

Pignon (4)

Baladeur (22)

Figure 1 : 3D du mécanisme de transmission

Plateau (13)

Commande par fourchette (non

représenté)

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20

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8

9

11

10

J

23

Echelle :1/1

Variateur mécanique

14 1 Rondelle plate ISO 10673 – Type S - 8

13 1 Plateau 27 1 Courroie ………………………….

12 1 Plaquette 26 1 Poulie réceptrice

11 4 Vis à tête cylindrique fendu ISO 1580-M3x5 25 1 Rondelle plate ISO 10673 – Type L - 4

10 1 Corps 24 1 Vis à tête cylindrique à six pans creux ISO –M4x8

9 1 Ressort cylindrique de compression 23 1 Clavette parallèle, forme A, 3 x 3 x 13

8 1 Butée à billes 22 1 Baladeur

7 1 Coussinet cylindrique fritté, 15 x 21 x 20 21 4 Vis à tête fraisée plate ISO 2009 – M3

6 1 Anneau élastique pour arbre, 14 x 1 20 1 Galet en caoutchouc

5 1 Clavette parallèle, forme A, 4 x 4 x 10 19 1 Flasque

4 1 Pignon pour chaîne 18 1 Anneau élastique pour arbre, 10 x 1

3 1 Anneau élastique pour arbre, 10 x 1 17 1 Ecrou hexagonal ISO 4032 – M8

2 1 Coussinet à collerette fritté, C 10 x 16 x 16 16 1 Clavette parallèle forme A

1 1 Arbre d’entrée 15 1 Arbre de sortie

Rep Nbre Désignation Rep Nbre Désignation

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Nom : …………………………. Prénom : ………………. Classe : 3ST5 N° : ….

1- Analyse fonctionnelle globale :

En se référant au dossier technique, compléter le schéma fonctionnel suivant en précisant les moyens de

transmission de mouvement utilisés

2- Schéma cinématique :

En se référant au dessin d’ensemble du variateur de vitesse, compléter le schéma cinématique suivant et

les classes d’équivalences par les pièces : 2, 3, 5, 6,7 et 19

3-Etude du système poulie – courroie

En se référant au dossier technique et aux données de la figure 1 :

3-1- donner le type de la courroie (27) : ……………………………….…………………….……….

3-2- la transmission entre les poulies est-elle obtenue par adhérence ou par obstacle ? :……………………….….

3-3- Donner l’expression puis calculer le rapport de transmission r1 entre l’arbre moteur et l’arbre (1)

………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………..………….

4 - Etude du variateur mécanique : se référer au dessin d’ensemble du variateur

4-1- Au cours du fonctionnement que se passe – t – il entre le plateau (13) et le galet (20) en cas d’augmentation brusque du

couple résistant ?

……………………………………………………………………………………………………

4-2- Quel est l’intérêt du jeu J, (voir dessin d’ensemble), en cas d’usure du galet (20) ?

……………………………………………………………………………………………………

4-4- Ce système nécessite – t – il une lubrification ? Pourquoi :

………………………………………………………………………………..…………….

Moteur

électrique

. . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . .

. . .

Variateur

mécanique

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

. .

Arbre porte

scie

r1 = . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . .

A = {10, 11,12, bague droite de 8, …………….

B = {1,26, 25,24, 23, 18, ………………..….

C = {22, 21, 20, …………………………..

D = {15, 17,14, 13, Bague gauche de 8, 4, ………

A

C

D

B

20

1

2

1

1

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4-5- Compléter le tableau suivant en précisant la fonction ou le processeur (Pièce(s) ou formes) associé à chaque fonction :

Fonction processeur

…………………………………………………… Coussinets (2)

Guider le baladeur (22) en translation par rapport à l’arbre (1) ……………………………

Transmettre le mouvement entre l’arbre (1) et l’arbre (15) ……………………………

Créer l’effort presseur nécessaire à l’adhérence entre le galet (20) et le plateau (13) ……………………………

Supporter la charge axiale sur l’arbre (15) et éviter la torsion du ressort (9) ………………………………

4-5- Relever du dessin d’ensemble le rayon R20 du galet (20) puis calculer le rapport de transmission du variateur r2 dans

cette position.

…………………………………………………………………..

4-6- Que se passe – t – il à ce rapport si on déplace le baladeur (22) en haut. ?

………………………………………………………………………………………………..

…………………………………………………………………………….

5- Etude du système pignon - chaîne :

En se référant au dossier technique et aux données de la figure 1

5-1- La transmission entre l’arbre (15) et l’arbre porte scie est – elle obtenue par adhérence ou par obstacle ?

:………………………………………………………………………..……………

5-2- Donner l’expression, puis calculer le rapport de transmission r3 entre l’arbre (15) et l’arbre porte scie.

…………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………….

5-3- Donner l’expression, puis calculer le rendement de l’ensemble formé par les trois systèmes de transmission.

………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………..………..

5-4- Donner l’expression, puis calculer la vitesse angulaire ωs de l’arbre porte scie

…………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………….

5-5-En déduire le couple exercé sur l’arbre porte scie Cs

……………………………………………………………………………….

R20 =……… . .

. . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . .

. . . . .

r2 = . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . .

r3 = ………... .

. . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . .

η = . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . .

ωs = .. . . . . .

. .. . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . .

. . .

Cs = …….. . .

. . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . .

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6- Etude de résistance :

L’arbre (1) est assimilé à une poutre cylindrique de diamètre d, soumis

à trois forces concentriques FA, FB, FC et FD telle que :

║ FA║ = 60 N, ║FB║ = 180 N et ║FC║ = 150 N

6-1- Calculer et représenter ci-contre la force FD

………………………………………………..

………………………………………………..

………………………………………………..

………………………………………………..

6-2-Tracer le diagramme des efforts tranchant

*Zone AB pour 0≤x<50

………………………………………………..

*Zone BC pour 50≤x<80

………………………………………………..

*Zone CD pour 80≤x<100

………………………………………………..

6-3-Tracer le diagramme des moments fléchissant

*Zone AB pour 0≤x<50

…………………………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………….

*Zone BC pour 50≤x<80

…………………………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………….

*Zone CD pour 80≤x<100

…………………………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………….

6-4- En appliquant la condition de résistance à la flexion, calculer le diamètre minimal pour que l’arbre résiste en toute sécurité,

sachant que Rpe = 40N/mm2

…………………………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………… Choix d mini =…..

+ FC

D

20 mm

x

T(N)

60

0

60

x

Mf(N.mm)

600

0

-600

x

y

30 mm 50 mm

A

B

C

FA

FB

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35 R2 R1 10 30

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7- Modification d’une solution constructive :

La présence des roues de friction sollicite l’arbre (1) à une importante charge radiale, qui provoque une usure rapide des

coussinets (2). Pour remédier à ce problème, le constructeur se propose de remplacer les coussinets par deux roulements R1 et R2 à

une rangé de billes à contacte radial protégés par deux joint (38) et (35).

Sur le dessin suivant on demande de :

Compléter à l’échelle 2 : 1 le montage des roulements en utilisant les composants standards donnés dans le dossier technique.

Placer les tolérances et ajustements demandés.

d e c l g

9 1 15,4 1,1 8,6

10 1 17,6 1,1 9,6

12 1 19,6 1,1 11,5

14 1 22 1,1 13,4

Anneau élastique pour arbre

3D de la solution envisagée

Eléments Standard

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