Résumé chaine d'Energie A D C Science de l’ingénieur Ordres, messages Alimenter Réseau ONE. Groupe électrogène Raccord réseau pne/hyd Pile, batterie, Carburant Énergie adaptée Distribuer Convertir Pré-actionneurs Actionneurs Contacteur Relais /statique/ther Régulateur Variateur Distributeur Moteurs à courant cnt Moteurs asynchrones Moteurs synchrones Vérins Pne/Hyd Adapter Accouplements Embrayage, frein,… Poulie- courroie, Engrenage Transformer Système vis-écrou, Came peignons crémaillère, Bielle manivelle, levier coulisse Diviseur de tension : 𝑼𝟏 = 𝑼 ⋅ K Alimenter Energie électrique : Courant continue: Transmettre LI Source d’énergie Énergie mécanique rotation /Translation/ thermique, ... A Source d’énergie Énergie électrique ,hydraulique, pneumatique. Énergie disponible pour Agir sur l’effecteur 𝑼𝟐 = 𝑼 ⋅ 𝑹𝟐 𝑹𝟏 + 𝑹𝟐 O. Loi d’hom: U = R . I Puissance électrique(W): 𝐏 = 𝐔 . 𝐈 Energie(Wh ou J): W= Q . U = P . t 𝑹𝟏 𝑹𝟏 + 𝑹𝟐 1Wh = 3600 J 1 J = 1 W.s 1 KWh = 103 Wh 1 MWh = 106 Wh 1 GWh = 109 Wh La charge ou capacité(A.heure): r Diviseur de courant : 𝑹𝟐 𝑹𝟏 𝑰𝟏 = 𝑰 ⋅ 𝑰𝟐 = 𝑰 ⋅ 𝑹𝟏 + 𝑹𝟐 𝑹𝟏 + 𝑹𝟐 𝑸=𝑰⋅𝒕 P Loi des nœuds (KIRCHHOFF) : I1+I2+I3=I4+I5 Régime Alternatif sinusoïdal : Résistances en séries : U = U1 + U2 + U3 Fréquence: 𝒇(Hz) = U = ( R1 + R2 + R3 ) x I = Réq . I 1 𝑻 φ :déphasage En série, les résistance s’additionnent séries parallèles Pulsation: 𝝎(𝒓𝒅/𝒔) = 2𝝅 ⋅ 𝒇 = Résistances en parallèles : 𝟏 𝟏 𝟏 𝟏 𝟏 Gi = 𝑹é𝒒 = σ𝒏𝒊=𝟎 R = R + R + R i 1 2 3 R1 . R2 . R3 Réq = R +R +R 1 1 3 u (t ) = Umaxi sin(w t +j u ) i (t ) = Imaxi sin(w t +j i ) Valeur maximale (Amplitude) u (t ) = U 𝟐 sin(w t +j u ) i (t ) = I 𝟐 sin(w t +j i ) En parallèle , les conductances s’additionnent Valeur efficace 1 Pr Oussama KALI 2𝝅 𝑻 Résumé chaine d'Energie Science de l’ingénieur Alimentation stabilisée: Alimentation stabilisée . K A LI En triphasé: v2 , v1 , v3 Fonction adaptation : O. u12 , u23 , u13 Tensions simples Tensions composées Phase/ Phase 380 Phase/neutre 220 u = u12 = u23 = u13 = 3v = 380 V Couplage triangle ∆ P r Y Couplage étoile Rapport de transformation: 𝑵 𝟏 Choix de couplage: Charge Réseau •V/U •V/U 𝑼 𝑰 𝒎 = 𝑵𝟐 = 𝑼𝟐 = 𝑰𝟏 I: Courant en ligne J: Courant par phase 𝟏 𝟐 Redresser la tension (pont de diode): 𝑼𝐑𝒎𝒐𝒚 = 𝟐 𝟐. 𝑼𝟐 𝝅 Les puissances: 𝓟 (W) = 𝟑𝑼 ⋅ 𝑰 𝐜𝐨𝐬 𝝋 𝓠 (VAR) = 𝟑𝑼 ⋅ 𝑰 𝐬𝐢𝐧 𝝋 T/2 𝑺 (VA) = 𝟑𝑼 ⋅ 𝑰 = 𝓟𝟐+ 𝑸𝟐 2 P: passante B: bloquée D1 P D2 B D3 P D4 B T B P B P B P B P B P B P Pr Oussama KALI Résumé chaine d'Energie Science de l’ingénieur Filtrer la tension (condensateur): Réguler la tension (Régulateur): Entre 𝟎; 𝒕𝟏 : le transistor est Saturé UM=VCC la diode est bloquée Moteur marche. Entre 𝒕𝟏; 𝑻 : le transistor est Bloqué UT=VCC la diode est passante* Moteur arrêter. *Diode roue libre protège le transistor contre surtension Rapport cyclique : T: Période. 𝐓𝐨𝐧 Ton : temps « Interrupteur fermé». 𝛂= 𝐓 Tension de sortie : 𝐔𝐬𝐦𝐨𝐲 = 𝛂 ⋅ 𝐕𝐜𝐜 𝛂 ⋅ 𝐕𝐜𝐜= E + RI = Ke.N + RI => N = (𝜶⋅𝑽𝒄𝒄 – 𝑹𝑰) 𝑲𝒆 Pont H: ☛ ☛ ☛ ☛ LI 1er sens A 2ème sens 2- Modulation d’énergie L’énergie distribuée de façon graduelle. Redresseur commandé ; Gradateur ; Onduleur ; Hacheur ; Variateurs de vitesse. TOR : Sectionneur porte fusible Q3 Fusible Redresseur commandé: Il convertit une tension Alternatif fixe en tension continue valeur moyenne réglable. r Q2 Protéger contre les courts-circuits, les surcharges et les défauts d’isolement Isoler, protéger contre les courts-circuits P Disjoncteur Onduleur: Il convertit une tension continue fixe en tension alternatif de fréquence fixe ou variable. O. Le flux d’énergie existe ou n’existe pas. Contacteurs ; Contacteur inverseur ; Relais électromagnétiques; K 1- TOR (Tout Ou Rien) Protéger contre les courts-circuits, les surcharges Contacteur Relais thermique KM1 Distribuer l’Energie F1 Protéger contre les surcharges (associés au moteurs électriques) Redresseur non commandé: Il convertit une tension Alternatif fixe en tension continue valeur moyenne constante. Modulation de l’énergie : Hacheur: Il convertit une tension continue fixe en tension continue variable. VCC UM 5V 0V UT 5V t1 3 Pr Oussama KALI Résumé chaine d'Energie Science de l’ingénieur Convertir Energie électrique : Moteur à Courant continue: Moteur asynchrone triphasé: Rotor N Stator Ns Mcc à inducteur bobiné Mcc à aimant permanent C 𝝎 Fréquence de synchronisme (Vitesse statorique): Inducteur : Situé dans le stator (partie fixe du moteur). Induit : Solidaire du rotor (partie mobile ou tournante du moteur). Ns (tr/min) = 𝟔𝟎 𝒇 (Hz) 𝒑 p: Le nombre de paires de pôles du rotor f = 50 Hz p=1 Ns = 3000 tr/min p=2 Ns = 1500 tr/min p=3 Ns = 1000 tr/min p=4 Ns = 750 tr/min LI p=1 A p=2 Le glissement (%) : 𝑵𝒔 −𝑵 (%) d’où N = Ns(1 - g) 𝑵𝒔 Couplage du Moteur asynchrone: O. K 𝒈= Equation électrique : 𝑼 = 𝑬 + 𝑰𝑹 R : Résistance interne des conducteurs (Induit : Rotor) E : Force électromotrice U : Tension d’alimentation I : Courant dans l’induit Ie : Courant d’excitation Inducteur « stator » Equation électromécanique : E = Ke.𝝎 E = K'e.N C = Kc.I La tension Couple Couplage étoile Y Staror : Couplage triangle ∆ Les pertes par effet Joule : Rotator : 𝒫 js = 𝟑 𝑹′ ⋅ 𝑰𝟐 avec 2R′ = R Couplage étoile 𝒫 js = 𝟑 𝑹′ ⋅ 𝑰𝟐 avec 23 R′ = R 𝒫js = 𝑹 ⋅ 𝑰𝟐 Bilan de puissance: Couplage triangle Pj = R.𝐈 𝟐 (à aimant) R’ La résistance d’un enroulement en ohms (Ω) R La résistance entre deux bornes de phases en ohms (Ω) Les pertes fer : Pertes constantes ion) Cp = Cem - Cu Pa = U.I (à aimant) ) Pem = E.𝐈 𝐞𝐭 Pem = 𝑪𝒆𝒎 ⋅ 𝝎 𝓟 𝒂 Les pertes constantes : 𝒫c = 𝒫fs+𝒫méc déterminées par un essai à vide 𝒫 abs vide = 𝒫 fS + 𝒫 méc + 𝒫 jS vide 𝒫 c = 𝒫 abs vide + 𝒫 jS vide Les pertes fer : 𝒫fs = 𝒫em 𝒫fr = 𝟎 négligeable La puissance transmise: La puissance transmise: constantes, elles sont données, ou calculées par un essai à vide 𝒫tr = 𝒫a - 𝒫js - 𝒫fs P=𝑪⋅𝝎 Rendement : 𝜼 = 𝓟𝒖 = 𝒫jr = 𝒈 ⋅𝒫tr 𝟑 𝒫 js = 𝟐 𝑹 ⋅ 𝑰𝟐 K e (en V/rd/s) constante de vitesse. K'e (en V/tr/min) constante de vitesse. K c (N.m/A) constante de couple. N (tr/min) vitesse de rotation. Les pertes par effet Joule : 𝒫tr = Cem . ws Puissance électromagnétique : 𝒫em = 𝒫tr - 𝒫jr = 𝒫tr (1- g) et 𝒫em = Cem . w 𝓟𝒂 − σ 𝒑𝒆𝒓𝒕𝒆𝒔 𝓟𝒖 = 𝓟 + σ 𝒑𝒆𝒓𝒕𝒆𝒔 𝓟𝒂 𝒖 4 Puissance utile : 𝒫 u = Cu . w et 𝒫 u = 𝒫 tr - 𝒫 jr - 𝒫 méc = 𝒫 a - 𝒫 js - 𝒫 fs - 𝒫 jr - 𝒫 méc Pr Oussama KALI Résumé chaine d'Energie Science de l’ingénieur Rendement: Démarrage Etoile Y Triangle ∆: 𝓟 𝓟 − σ 𝒑𝒆𝒓𝒕𝒆𝒔 𝓟𝒖 𝜼= 𝒖= 𝒂 = 𝓟𝒂 𝓟𝒂 𝓟𝒖 + σ 𝒑𝒆𝒓𝒕𝒆𝒔 Pu =Ptr – (Pjs + Pc ) = Cu . w Ptr Pa Pa = U.I 3.cosj Pjs Pméc Pfs Pjr Pjs =3.R.I2 (cas du couplage étoile ) Pjs =R.I2 (cas du couplage triangle ) Pfr Pu Pem Ce mode de démarrage consiste à coupler le stator en étoile pendant le démarrage, puis à rétablir le couplage en triangle; il se fait en 2 temps: Premier temps: l’intensité absorbée est devisée par 3. Seconde temps: 2 à 3 seconde, on bascule en triangle puis on y reste. Ptr =Pa – ( Pjs + Pfs ) = Cem . ws Pem = Cem . w Pjr = g . Ptr Essaie en charge: Cu = 𝓟𝒖 w = CR LI Commande du sens de rotation des moteurs : K A Couplage étoile Y Couplage triangle ∆ O. Le Circuit de puissance Premier sens de rotation du moteur KM1 Fermé Second sens de rotation du moteur KM2 Fermé Démarrage direct : P r Ce mode de démarrage le plus simple dans lequel le stator est directement couplé sur le réseau. P (W)= F (N)x V(m/s) V = R x 𝝎 avec d = 2.R 𝐝𝝅𝑵 V = 𝟔𝟎 F=mx𝒈 𝒅 C=FxR=Fx𝟐 Le Circuit de commande R 𝐅Ԧ 𝑽 m Q1: Sectionneur KM1: Contacteur F1: Relais Thermique S2: Bouton « marche » S1: Bouton «d’arrêt» Le Circuit de puissance Le Circuit de commande 5 Pr Oussama KALI Résumé chaine d'Energie Science de l’ingénieur Alimenter Energie pneumatique : Rep Désignation 1 Alimentation électrique Armoire électrique de commande Moteur électrique Fig.1 Compresseur Fig.2 Fonction Alimenter le moteur (220 V ou 380 V). Chargée de commander le moteur en fonction des consignes de l’utilisateur et des informations fournies par le pressostat. Chargé d’entraîner le compresseur. Augmenter la pression de l’air lorsqu’il est entraîné par le moteur. Chargé d’empêcher l’aspiration des poussières et particules en suspension Filtre d’aspiration lorsque le compresseur fonctionne. Permet de stocker l’air comprimé par le compresseur pour ménager des temps Réservoir d’arrêt et uniformiser le débit d’air en aval de l’installation. Doit s’ouvrir lorsque la pression dans le réservoir dépasse la pression Soupape de sûreté admissible. Permet d’alimenter les piquages de l’installation. Elle suit une légère pente (1 à Canalisation principale 3%) afin que la condensation s’écoule vers un coude qui comporte un réservoir et une purge. Manomètre Fig.3 Permet de mesurer la pression relative à l’intérieur du réservoir. Permet de définir la pression souhaitée dans le réservoir et de commander la Pressostat mise en marche ou à l’arrêt du moteur. Information du pressostat Consigne électrique de mise en marche ou à l’arrêt du moteur. Permet d’alimenter les unités pneumatiques. Il est situé au-dessus de la Piquage canalisation pour éviter la condensation. Chaque unité pneumatique (machine, système..) relié au réseau de distribution Groupe de conditionnement possède son propre groupe de conditionnement de l’aire chargé de le Filtrer, Fig.4 Lubrifier et de Régler la pression. L’unité pneumatique situé en amont est alimenté en air comprimé délivré par le Tuyau d’alimentation groupe de conditionnement. Le diamètre du tuyau dépend du débit attendu. Permet d’isoler l’installation de la distribution générale d’énergie pneumatique. Vanne d’isolement Fig.5 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Purge 17 Purge du réservoir Fig.1 Fig.3 Fig.4 Fig.5 Refoulement Aspiration Symbole simplifié Filtre (F): qui retient les plus fines particules contenues dans l’air ; Manomètre (M): qui indique la valeur de pression disponible ; Régulateur (D): qui abaisse et maintient la pression à la valeur préréglée ; Lubrificateur (L): qui diffuse de fines particules d’huile pour améliorer la longévité des actionneurs (éviter la corrosion et à améliorer le glissement). Chaque point bas de l’installation est équipé d’un réservoir pour récolter la condensation et d’une purge. L’air comprimé contient de la vapeur d’eau qui finit par se condenser dans le réservoir. Il convient de le purger régulièrement. A Ordre de la chaine d’information Alimenter en énergie Fig.2 LI 2 Energie Distibuer Protéger Convertir Source d’énergie Tête de ligne Préactionneur Auxiliaire Actionneur * Compresseur * Réservoir d’air comprimé * Raccord réseau pneumatique * Groupe de conditionnement * Sectionner * Démarreur progressif * Réducteur de débit * Bloqueur * Economiseur * Vérin double-effet * Vérin simple-effet * Moteur pneumatique * Turbine pneumatique * Ventouse pneumatique K Potéger * Distributeur * Vanne * Electrovanne Pression : 𝑭 P=𝑺 O. Grandeurs physiques : F : Force résultante en N. P : Pression en Pascals (Pa) S : Surface en m2 V : Vitesse en m/s entrée de tige Q : Débit en m3/s Débit volumique : 1 2 3 4 P r Q = V.S 1 𝑃a = 1 𝑁/𝑚2 ; 1 𝑏ar = 105 𝑃a = 1 𝑑aN /𝑐m2 ; 5 2 Alimenter Energie hydraulique 1: 𝑏ar = 10 𝑁/𝑚 Rep Désignation Réservoir d Sortie de tige 𝑺= 𝝅 𝟐 𝑫 − 𝒅𝟐 𝟒 Fonction - Contenir la quantité de fluide nécessaire à l’alimentation du circuit ; Permettre aux impuretés de se déposer au fond ; Faciliter la dissipation de chaleur ;Informer l’opérateur du niveau et de l’état de l’huile ;Assurer la séparation de l’air emprisonné dans le fluide avant que celui-ci n’arrive à l’entrée de la pompe (dégazage). Conduite d’alimentation Permet d’alimenter le groupe hydraulique. Filtre Garder la qualité du fluide qui transmet l’énergie. Pompe à un sens de flux Transforme l’énergie mécanique en énergie hydraulique. 5 Liaison mécanique Permet d’accoupler l’arbre moteur à l’arbre récepteur. 6 Moteur électrique Transforme l’énergie électrique en énergie mécanique. 7 8 mécanique Clapet de non-retour taré Permet le passage du fluide dans un seul sens. Assurer l’ouverture ou la fermeture d’une ou plusieurs voies de passage au fluide. Distributeur 4/3 9 Régulateur de débit 10 Vérin double effet 11 Manomètre 12 Accumulateur 13 Vanne 14 Limiteur de pression Permet de réduire (réglable) le débit dans un sens et de laisser le débit maximum dans l’autre sens. Transforme l’énergie hydraulique en énergie mécanique. Permet de mesurer la pression relative à la sortie de la pompe Permet de restituer de l’énergie ou une pression dans le circuit lors d’un appel brutal de puissance importante ou pour compenser des pertes dues à des fuites. Permet de couper complètement (ou de laisser) le passage du fluide dans les deux sens. Ici, ce robinet permet la décharge de l’accumulateur et de décharger le circuit de toute pression. Limiter la pression de fonctionnement dans l'ensemble d'un système hydraulique pour protéger la pompe, les appareils et les tuyauteries contre toutes surpressions dangereuses. C'est le premier appareil du circuit après la pompe hydraulique. Limiter aussi la pression dans une branche du système pouvant se trouver isolée. (Protection de l’accumulateur et du circuit en cas de surpression) 15 Limiteur de pression 16 Conduite d’évacuation Permet le retour du fluide en cas du circuit fermer. 17 Groupe hydraulique Permet de fournir à l’installation l’énergie hydraulique nécessaire. Pr Oussama KALI Résumé chaine d'Energie Science de l’ingénieur Alimenter Energie hydraulique : Ordre de la chaine d’information Energie Alimenter en énergie Potéger Distibuer Protéger Convertir Tête de ligne Préactionneur Auxiliaire Actionneur Hydraulique mécanique Source d’énergie * Pompe * Raccord réseau hydraulique * Groupe de conditionnement * Sectionner * Démarreur progressif * Distributeur * Vanne * Electrovanne * Réducteur de débit * Bloqueur * Economiseur * Vérin double-effet * Vérin simple-effet * Moteur hydraulique * Turbine hydraulique Caractéristiques d’une pompe: Débit volumique: Puissance théorique Rendements Qv = Vcv . N / 60 𝓟n = Δp . Qv 𝓟 ηg = 𝓟𝒏 ou ηg = ηv .ηm 𝒂 Qv : Le débit volumique (m3 /s) N : la fréquence de rotation (tr / min). Δp = Pref - Padm Padm: la pression d'admission Vcy = c . S. np. Ncy c : la course du piston ; S : la section du cylindre ; np : le nombre de pistons ; ncy : le nombre de cycle effectué par le piston par tour. Pref : la pression de refoulement Composants Symboles Composants A Séparateur manuel (purge) K Sécheur, déshydrateur Lubrificateur Filtre Débitmètre O. Manomètre Vanne Symboles Alimentation d’air comprimé Réservoir Régulateur de pression 𝓟𝒂 : La puissance mécanique fournie. ηv : Le rendement volumétrique ηm : Le rendement mécanique LI Cylindrée : Soupape de sécurité Réducteur de débit r Clapet anti retour Clapet anti retour avec ressort Réducteur de débit unidirectionnel réglable Sélecteur de circuit, fonction OU Sélecteur à deux entrées, fonction ET Echappement Silencieux Croisement de canalisation Raccordement de canalisation P Réducteur de débit réglable Pneumatique Hydraulique Pression de travail Basses pression(6à8 bars). Haute pression (plusieurs centaines de bars). Effort transmis Faible(du de la basse pression). Important( si la pression est élevée). Vitesses obtenus Grandes vitesses mais irrégulières du fait de la compressibilité de l’air. vitesses très régulières moins grandes qu'en pneumatique. Installation Une unique source d'Energie pour l’ensemble d’une installation(un seul compresseur). Chaque machine possède son propre groupe hydraulique pour lui fournir l’énergie nécessaire. Mise en ouvre Relativement simple (tuyaux souple, raccord rapides…). Mons simple qu’en pneumatique (gestion de l’étanchéité, du retour à la bâche...) Avantages Maintenance facile Commande simple Réglage simple Vitesse importante Rapport poids/puissance Charge importante Précision position Réglage simple Inconvénients Position imprécise (air compressible) Efforts limités Maintenance délicate; Cher Dangereux (pression élevée) Vitesses lente 7 Pr Oussama KALI Résumé chaine d'Energie Science de l’ingénieur Distribuer Energie pneumatique et hydraulique : L'étude est limitée aux pré-actionneurs pneumatiques Tout Ou Rien (T.O.R) que l'on appelle distributeurs pneumatiques. Ils ont pour rôle de diriger le fluide ou l’air (sous pression) dans certaines directions. Pneumatique Hydraulique Commande manuelle Commande mécanique Commande Commande Commande Commande manuelle Commande Commande mécanique manuelle : manuelle par bouton mécanique par par levier manuelle par pédale par poussoir symbole général poussoir galet Commande Rappel par ressort Electropneumatique Course d’un vérin : Longueur du déplacement à assurer. Distributeur 2/2 monostable Commande par galet Rappel par ressort Distributeur 5/2 bistable Commande pneumatique Rappel par pression Distributeur 3/2 monostable Commande par bouton poussoir Rappel par ressort Distributeur 5/2 monostable Commande par pression Rappel par ressort Distributeur 3/2 bistable Commande par lever bistable, grâce à la butée deux positions Distributeur 4/3 monostable Commande et rappel par levier Distributeur 3/2 monostable Commande pneumatique Rappel par ressort Distributeur 5/3 centre fermé au repos monostable Commande et rappel par pression Distributeur 4/2 bistable Commande et rappel électromagnétique Distributeur 5/3 centre à l’échappement au repos monostable Commande et rappel par pression Distributeur 4/2 bistable Commande et rappel électropneumatique Distributeur 5/3 sous pression au repos monostable Commande et rappel par pression K Efforts théoriques fournit par le vérin : O. 2. Fth = p.S 3. P r F : Force poussée théorique (daN) S : Surface utile du piston en (cm²) p : Pression de service (bar) Efforts réels pour soulever une charge : Fr = T . Fth T : Taux de charge en (%) 4. Vitesse d’un vérin: 𝑽 = 𝑸 𝑺 Dispositif de maintien en position « verrouillage mécanique » ☛ Exemples de symbolisations complètes : A 1. Commande pneumatique LI ☛ Détermination d'un vérin : Commande indirecte Commande électrique 5. Puissance utile d’un vérin: 𝒫u = P . V 6. Puissance absorbée (hydraulique) : 𝒫a = Q . P Actionneur pneumatique et hydraulique : Vérins Énergie Pneumatique ☛ Vérin simple effet : Convertir l’énergie pneumatique en énergie mécanique de translation Vérin linéaire Le vérin simple effet est un composant monostable (stable dans une seule position). V : vitesse (en m/s) Q : débit volumique (en m 3/s) S : Surface (en m 2) 𝒫u et 𝒫a : en Watt P pression en Pascal Pa Énergie mécanique de translation ☛ Vérin double effet : Le vérin double effet est un composant bistable (stable dans deux positions). 8 Pr Oussama KALI Résumé chaine d'Energie Science de l’ingénieur Fonction Transmettre : Liaisons mécaniques : 1. Degrés de liberté : Degrés de liberté d'une liaison : C'est le nombre de mouvement relatifs (mobilités) élémentaires indépendants autorisés par cette liaison. 2. Degrés de liaison : Degrés de liaison : C'est le nombre de déplacements élémentaires interdits (non autorisés). Remarque : Dans une liaison on a toujours la relation : Les degrés de liberté + Les degrés de liaison = 6 Schématisation cinématique d’un système : Le schéma cinématique permet de donner une représentation simplifiée du mécanisme, à l'aide de symboles, afin de faciliter : • L’analyse de son fonctionnement et de son architecture. • L’étude des différents mouvements et des actions mécaniques. 1.Méthode d'élaboration Les principales étapes de la réalisation d'un schéma cinématique sont : • Etape 1 : Identifier les classes d’équivalence cinématique (c.e.c) : Classe d’équivalence : C’est un groupe de pièces n’ayant aucun mouvement entre elles : Pièces en liaison complète. • Etape 2 : Identifier les liaisons entres les classes d’équivalences :Ex 𝑬𝟏; 𝑬𝟐; 𝑬𝟑 … Identifier la nature du ou des contacts entre les classes d’équivalence, En déduire les degrés de liberté, en déduire la liaison entre ces classes d’équivalences. • Etape 3 : Etablir le graphe des liaisons : C’est un modèle qui traduit les liaisons entre les ensembles de solides qui le constituent. •Etape 4 : Etablir le schéma cinématique. 3. Liaisons élémentaires : P r O. K A LI 4. 𝑬𝟏 Nom de la liaison 𝑬𝟐 5. Nom de la liaison Nom de la liaison 𝑬𝟑 Les caractéristiques des liaisons : Caractère Désignation Complète (C) Lorsqu’il n’y a aucune possibilité de mouvement entre les pièces liées. Si les pièces liées peuvent bouger les unes par rapport aux autres. Une liaison partielle peut porter un nom différent selon les libertés de mouvement des pièces. Une liaison est rigide lorsqu’elle comporte un organe de liaison rigide et ne comporte pas de matériau élastique intercalé entre les pièces liées. Lorsqu’il y a présence d’un organe de liaison élastique ou d’un matériau élastique qui permet un mouvement relatif des pièces dans le fonctionnement de l’objet. Lorsqu’on peut séparer les pièces sans endommager les surfaces ni l’organe de liaison. Lorsque la séparation des pièces entraîne la détérioration de leur surface ou de l’organe de liaison. Lorsque les pièces sont conçues pour tenir ensemble sans l’intervention d’un autre organe. 9 Lorsque les pièces ont besoin d’un organe intermédiaire (clou, vis, colle, etc.) pour tenir ensemble. La liaison est par adhérence si c’est le phénomène de l’adhérence qui s’oppose à la suppression de la liaison. L’un des degrés de liberté est supprimé par un obstacle. Partiel (𝑪) Rigide (r) Elastique (𝐫) Démontable (dé) Non démontable (𝐝é) Directe (di) Indirect (𝒅𝒊) Par adhérence (a) Par obstacle (𝐚) Pr Oussama KALI Résumé chaine d'Energie Science de l’ingénieur a) Fonction Transmettre : Frettage : Exemple La liaison complète (encastrement) : MIP Surface cylindrique MAP Frettage Remarque Pas de réglage possible Surface cylindrique + Surface plane Frettage Pas de réglage possible Schéma 2D Schéma 3D b) Soudage: c) Assemblages collés : Classification : Liaison complète Démontable : A 2. FAST de la liaison complète : LI 1. Assemblage par éléments filetés : Vis de pression Boulon e) Goujon Assemblages rivetés : Rivet massif Rivet creux Rivet « pop » Sertissage : O. a) Vis d’assemblage K d) consiste à rabattre ensemble les bords de deux pièces en tôle, ou le bord d’une pièce contre celui d’une autre, afin de les assembler. Assemblage par adhérence : r b) Par tampons tangents Par emmanchement conique Par coincement P Par pincement c) Par Goupille Guidage en rotation (L. pivot) : Assemblage par obstacle : Par clavette Par cannelure Schéma 2D Par forme spéciale Schéma 3D 3. 1. FAST de la liaison pivot : 2. Solutions constructives de la liaison pivot : Liaison complète Indémontable (Permanents): a) Emmanchement forcé : MIP : Surface cylindrique MAP : Emmanchement forcé 10 Pr Oussama KALI Résumé chaine d'Energie Science de l’ingénieur a) Montage des roulements (roulement BC) : arbre Tournant Fonction Transmettre : Alésage Tournant Guidage en rotation (L. pivot) : 3. Guidage en rotation par contact direct : La Bague Intérieure (BI) tournante est montée : Serré à l’arbre ) La Bague Extérieure (BE) stable est montée : Glissante à l’Alésage ) La Bague Intérieure (BI) tournante est montée : Glissante à l’arbre ) La Bague Extérieure (BE) stable est montée : Serré à l’Alésage Dans un arbre TOURNANT : 4 obstacles sur l’arbre et 2 obstacles sur l’alésage. Dans un Alésage TOURNANT : 4 obstacles sur l’alésage et 2 obstacles sur l’arbre. 3 2 1 Avantage * Simplicité du mécanisme (nombre de pièces réduit) ; * Montage et entretien simple; * Coût peu élevé. 4. Inconvénients * Faibles vitesses, * Efforts transmissibles peu élevés. * Usure des pièces due au frottement, * Échauffement important, * Puissances transmissibles modérées. Guidage par coussinet (contact indirect) : 5 avec collerette 3 sans collerette 5 Le coussinet est monté serrer dans l’alésage 2 ) et glissant sur l’arbre 1 . La fonction du coussinet : assurer le guidage en rotation en réduisant le coefficient de frottement. Avantage * Moins encombrant; * Plus silencieux (Bronze); 3. Inconvénients * Pertes de puissance par frottement; * Usure des coussinets; Guidage en rotation par roulements : r O 1 : Bague extérieure : Elle se positionne dans l’ALÉSAGE (ou MOYEU). 2 : Bague intérieure : Elle s’ajuste sur l’arbre (ou l’axe). 3 : Éléments roulants : Billes, rouleaux (cylindrique ; conique ; sphérique), ou aiguilles qui roulent sur les chemins des deux bagues. 4 : Cage : Elle maintient les éléments roulants à intervalles réguliers. Avantage * Pas de frottement de glissement; * Remplacement des roulements en cas d’usure; * Grande vitesse; Inconvénients * Plus encombrant; À contactes ponctuels Roulements à billes c) Protection des Roulements : BC : Roulement à une rangée de billes à contact radial Guidage en translation (L. glissière) : Schéma 2D Schéma 3D 11 Résumé chaine d'Energie Science de l’ingénieur Fonction Transmettre : Guidage en translation (L. glissière) : Par forme prismatique Sans réglage de jeu - Surface rectangulaire - Surface en forme de T - Surface en queue d’aronde - Surface en forme de V - Surface en forme de U Sans jeu - V + appui plan (Symétrique ou dissymétrique) Avec réglage de jeu - Par empilage de cale clinquant - Cale en forme prismatique Par glissement - Clavette parallèle - Clavette à ergot - Clavette fixée par vis - Vis à téton - Plaquette rapportée - Cannelure à flancs parallèle - Par colonne Par forme cylindrique Guidage en translation - Galets montés sur axes - Patins à aiguilles - Douilles à billes 1. Guidage par GLISSEMENT : a) Guidage à section cylindrique : Par Forme cylindrique + tenon 3 b) Par F. cylindrique + Clavette Guidage à section prismatique : Forme en I Forme en queue d’aronde Guidage plan + V A Guidage par Vis à téton 2 LI Par roulement Par Cannelures K Les guidages de type prismatique associent des surfaces de contact planes. Ils comportent un dispositif de réglage du jeu et permettant de rattraper l’usure. En général on utilise des cales en matériau tendre (bronze…). Glissement deux Cylindres parallèles 2. Guidage par interposition d’éléments roulants : Guidages par douilles à billes Guidage par patins à recirculation d’éléments roulants O. Guidages par cages à éléments roulants r Les guidages par éléments roulants constituent une famille de composants standard dont le principe est de remplacer le glissement par du roulement mais à un coût plus élevé. Avantage : forte réduction de la résistance au mouvement donc meilleur rendement mécanique. P Les efforts s’exerçant sur le coulisseau (mobile) ont une direction parallèle à l’axe de la glissière (fixe). Nécessité d’un obstacle empêchant la rotation du coulisseau par rapport à la glissière. Grandeurs physiques et consignes ⁍ ⁍ ⁍ ⁍ Images informationnelles Informations traitées Ordres, Messages Acquérir Capteurs analogiques. Capteurs numériques. Interface homme/machine. Système numérique d’acquisition de données. Traiter Communiquer Matériel : • Circuits de commande câblés. • Modules logiques. • Microcontrôleurs (arduino). • Ordinateurs. • Automates programmables industriel Logiciels : • Système d’exploitation, • Logiciels spécifiques, Modeleurs Volumiques. 12 • • • • Commandes TOR. Interface Homme/machine. Système numérique d’acquisition des données. Liaisons de transmission Pr Oussama KALI Résumé transmettre Énerg.élec Énerg.Pneu Énerg.Hyd Énergie ALIMENTER d’entrée en énergie SOURCE D’ÉNERGIE - Réseau ONE - Compresseur - Pompe -... P.C Information visuelle Chaîne d’information Ordre s Énergie DISTRIBUER Énergie CONVERTIR mécanique TRANSMETTRE non l’énergie l’énergie l’énergie distribuée transmise PRÉACTIONNEUR - Relais - Contacteurs - Distributeurs Matière d’œuvre entrante (MOE) Matière d’œuvre sortante (MOS) EFFECTEUR - Outils - Convoyeurs - Portes -... ADAPTATEUR - Poulies courroies - Pignons chaines - Engrenages -... ACTIONNEUR - Moteurs - Vérins -... AGIR sur la matière d’œuvre 3 2 Avec modification de la vitesse LI Avec transformation du mouvement A Transmission par adhérence À Arbres éloignés Roues de friction Poulies courroies .K À Arbres rapprochés * (à axes// ou⊥) * (plate; crantée; trapézoïdale) Transmission par obstacle À Arbres éloignés À Arbres rapprochés - Vis - écrou - Poulie courroie Engrenages - Pignon chaîne - Pignon crémaillère * Pignons * chaines Linéaire * - Réducteur de vitesse ; Exemple : Pélec M -U -I ηm 1 Pm Acc Pm 2 Pr Réducteur ηa - ωm ; Nm - kr - ηr - Cm 3 Ps Système vis-écrou - ωr ; Nr - Cr - pas - ηv-e 13 - Vs - Fs - Pélec = U.I - ηm = Pm / Pélec - Pm = ωm.Cm - ηr = Pr / Pm - Pr = ωr.Cr - ηv-e = Ps / Pr - Ps = Fs.Vs - kr = ωr / ω m - Vs = ωr.Pas/2𝜋 - ω = 2𝜋.N / 60