Le mécanisme proposé document 1 permet l'ouverture et la ...

Le mécanisme proposé document 3 permet l'ouverture et la fermeture
automatique d'un portail de type domestique.
Un boitier de radio commande permet de déclencher l'alimentation des
moto-réducteurs qui entrainent, par l'intermédiaire de biellettes, la
rotation d'environ 90° des vantaux. OBJET DE L'ETUDE Pour empêcher d'occasionner des accidents à de jeunes enfants se
trouvant à proximité de ce genre de système, la norme exige que toute force
de contact pouvant s'exercer sur un objet ou une personne dans le cas d'un
blocage accidentel, ne dépasse pas la valeur maximale de 50 daN.
En considérant la configuration de blocage accidentel du document 3,
vous devez vérifier que le portail automatique « DRAGON » est conforme au
critère de sécurité énoncé précédemment. HYPOTHESES * Les actions de contact entre l'objet coincé 5 et les deux battants
4 se réduisent à deux forces concentrées et symétriques. L'action mécanique
de contact en B est donc modélisée par un glisseur dont la résultante B5/4
reste horizontale.
[pic] * L'étude sera faite dans un plan horizontal contenant les points O,
A, B, C et D ainsi que les actions exercées en ces points , quelle que soit
la position envisagée. * Les points O, A, C et D sont les centres de liaisons pivots
supposées parfaites. * Le couple moteur Cm agissant en D sur le levier 2 est modélisé par
un torseur couple : [pic] avec Cm = 7 m.daN. Recherche de B4/5 dans une position quelconque On choisit pour l'étude la position du mécanisme avec ?=20° que l'on
retrouve sur le document 4. ? Question 1 : Le glisseur représentant l'action exercée par la
manivelle 2 sur la bielle 3 est porté par le support CA.
Justifier cette affirmation aprés avoir isolé la bielle 3. ? Question 2 : Sachant que le couple moteur exercé sur la manivelle 2
est de 7 m.daN et que la distance DC est de 0,35 m,
Déterminer graphiquement l'action [pic] . ? Question 3 : Etudier l'équilibre du système {3+4}. Déterminer
complétement l'effort d'écrasement en B du vantail 4 sur
l'objet 5. Vérification du respect de la norme Pour connaitre B4/5 maximal, il faudrait étudier l 'équilibre du système
pour un nombre important de situations d'équilibre relatives aux
différentes positions du mécanisme.
Pour cette étude, on utilise le logiciel MECAPLAN. Mise en oeuvre du logiciel MECAPLAN Introduire la disquette « SUJETS MECAPLAN » dans le lecteur A.
Dans le menu démarrer, programmes, choisisser COMMANDES MS DOS.
Taper depuis MS DOS : A:INSTEXO DRAGON puis valider
(un espace est nécessaire entre les deux mots)
Les fichiers nécessaires au travail sont automatiquement chargés sur
le disque dur et le logiciel MECAPLAN est lancé.
Fournir au logiciel le nom du mécanisme traité : Taper ? puis
valider
Choisir TERMINAL puis DRAGON Le modèle cinématique est fourni, la géométrie et le squelette du
schéma ainsi que les différentes liaisons ont déjà été saisis. Ils
correspondent au mécanisme en position ouvert. Il reste à mettre en place
les sollicitations. Démarche de travail : * Cliquer dans le menu ACQUISITION, EFFORTS, AJOUTER puis mettre en
place [pic] (effort inconnu de direction fixe) en répondant aux demandes
qui apparaissent à l'écran. Effectuer ensuite la même démarche pour mettre en place le couple
moteur exercé par le moto-réducteur (effort connu). Donner comme valeur du
couple moteur : -70 Nm. * Lancer le calcul (menu CALCUL Etude cinématique et statique) en
vérifiant les caractéristiques du mouvement d'entrée 2/1, de la manivelle 2
par rapport au bâti 1, données ci-dessous : |Liaison |composante |Mouvement |Vitesse |Incrément |Débattement|
|d'entrée | | | | | |
|2 |Rotation |Imposé |?2/1 = 3 |0,419 s |9,21 s |
| | | |tr/mn | | | ? Question 4 : Vérifier que le vantail 4 reste toujours en équilibre
en rotation à l'aide des options RESULTATS, EFFORTS, pièce
n°4.
Puis à l'aide de TABLEAU, rechercher pour quelle position
du vantail l'effort d'écrasement maxi, prévu par la norme,
est atteint. * Rechercher les résultats relatifs à l'évolution de l'effort
d'écrasement [pic] en fonction de l'angle de fermeture du vantail 4 à
l'aide des options RESULTATS, COURBES, AFFICHAGE GRAPHIQUE ECRAN, pièce. ? Question 5 : Analyser les courbes obtenues et conclure quant au
respect du critère de sécurité prévu par la norme. Si le portail ne répond
pas aux conditions de sécurité, envisager une
solution permettant d'y répondre. MISE EN SITUATION
CARACTERISTIQUES GEOMETRIQUES DU PORTAIL DC = 0,35 m
CA = 0,48 m
OA = 0,5 m
L = 1,2 m
masse du vantail 4 : M =
100 kg
[pic]
ECHELLE DES FORCES : 1 mm pour 10 N
GRAPHE DES EFFORTS D'ECRASEMENT B4/5 = f(t) [pic] GRAPHE DES DEPLACEMENTS ANGULAIRES ? = f(t) [pic] GRAPHE DES EFFORTS D'ECRASEMENT B4/5 [pic]
ETUDE STATIQUE (correction)
EQUILIBRE DE 3
La bielle 3 est en équilibre sous l'action de deux glisseurs si et
seulement si les résultantes sont directement opposées.
L'action de 2 sur 3 en C est donc portée par la droite CA. DETERMINATION GRAPHIQUE DE C2/3
Par définition : C = T * R
d'où Cm = Tc2/3 * DC => Tc2/3 = Cm / DC = 70 / 0,35 = 200 N
Tc2/3 représentant une projection de l 'action C2/3 dans la base de Frenet
(n,t), on détermine graphiquement le vecteur C2/3.
avec C2/3 = (Tc2/3 + Nc2/3)1/2 ECHELLE DES FORCES : 1
mm pour 10 N [pic] EQUILIBRE DE {3+4} :
[pic]
Bilan de AME :
Action de 2 sur 3 en C :
C2/3 entièrement connue
Action de 5 sur 4 en B :
B5/4 direction connue
Action de 1 sur 4 en O :
O1/4 inconnue
PFS : le système {3+4} est en équilibre
* en translation si le dynamique est fermé
* en rotation si les résultantes sont concourantes en I VERIFICATION DU RESPECT DE LA NORME
Le solide reste toujours en équilibre en rotation. En effet dans chaque
position les 3 résultantes sont concourantes en un même point.
Position du vantail : 18 pour l'écrasement maxi : 500N
L'angle ? correspondant est de 90° - 78° = 12° . Cet angle d'ouverture ne
permet pas de garantir une sécurité absolue des biens et des personnes
sachant qu'en deçà l'effort d'écrasement dépasse la valeur prévue par la
norme de 500N.
Solutions envisagées pour garantir le respect de la norme :
* interposer dans la chaine cinématique un limiteur de couple.
* assurer une fermeture déphasée des deux vantaux.