Objectifs du TP - Free

Objectifs du TP :
- Fonctionnement et architecture d'un embrayage.
- Expression du couple transmissible par un embrayage.
- Analyse mécanique des fonctions techniques réalisées par un embrayage.
- Analyse des problématiques techniques spécifiques au fonctionnement
d'un embrayage. Matériel : - Embrayage monté et démonté.
- Dossier Ressource 1. Schéma de principe d'un embrayage Question 1 : Après avoir lu les trois premières parties du dossier
ressource et à l'aide des embrayages montés et démontés mis à votre
disposition, colorier les différentes classes d'équivalence de l'embrayage
sur le plan fourni ci-dessous Compléter alors le schéma de principe de cet
embrayage. 2. Analyse mécanique des fonctions techniques réalisées par un embrayage. 2.1. Fonction Technique : transmettre le couple moteur.
2.1.1. Calcul du couple transmissible par un embrayage.
Objectif : Calculer le couple transmissible par un embrayage et mettre en
évidence les paramètres d'influence sur ce couple. Hypothèses de l'étude :
- La pression de contact de 1 sur 3 est supposée répartie uniformément.
- On suppose que le frottement entre les surfaces de contact est
modélisable par les lois de Coulomb et on se placera en tout point à la
limite de glissement. Modèle d'étude et notations : Soit en un point M quelconque de la surface de frottement : [pic] et [pic]
à la limite du glissement avec f le coefficient de frottement. Question 2 : Déterminer l'expression de [pic] en fonction de Re, Ri et
[pic]
Question 3 : Déterminer l'expression du couple transmissible par
l'embrayage modélisé précédemment : [pic] en fonction de f, [pic], Re et
Ri. Question 4 : Un embrayage automobile ayant 2 surfaces de contact, en
déduire l'expression de son couple transmissible en fonction des paramètres
précédents. Question 5 : Montrer alors que :
[pic] soit : [pic] Question 6 : Quels sont les paramètres d'influence sur l'intensité du
couple transmissible par l'embrayage et les conséquences technologiques
induites. Expliquer comment varie ce couple en fonction de ces paramètres. Question 7 :Quelles hypothèses vous paraissent discutables ? Justifier
votre réponse.
Conclusion :
Pour assurer un couple transmissible élevé ( 100 à 350 Nm ) il faut
imposer :
- un effort de commande élevé ( 1000 à 2000N ).
- Un coefficient de frottement stable et élevé ( 0,3 à 0,4 ).
- Une surface de contact de grande dimension ( (e=160 à 245mm et (i=110
à 150mm ).
Les problèmes techniques rencontrés sont d'assurer :
- Une pression de contact répartie uniformément.
- Un coefficient de frottement constant au cours du fonctionnement de
l'embrayage.
- Un effort presseur important tout en ayant un faible effort de
commande à fournir par le conducteur pour assurer le débrayage. 2.1.2. Réalisation des contraintes technologiques Obtention d'un effort presseur constant et uniformément réparti
Lire la partie du §4 du dossier ressource relatif à l'obtention d'un effort
presseur constant et uniformément réparti.
Question 8 : Observer le montage des garnitures sur le disque qui vous est
fourni et expliquer en quelques mots en quoi cette solution technologique
résout les problèmes de répartition de la pression de contact.
Question 9 : Observer la courbe de charge d'un diaphragme donnée ci-après.
La loi de comportement vous semble-t-elle conforme à l'intuition ?
Expliquer. Question 10 : Pour chacun des cas de figure envisagés ci-dessous, expliquer
comment évoluera l'effort presseur avec l'usure et déterminer le réglage
qui vous semble le plus judicieux.
- le diaphragme est réglé de façon à ce que le point d'embrayage à neuf
soit en b.
- le diaphragme est réglé de façon à ce que le point d'embrayage à neuf
soit en c.
- le diaphragme est réglé de façon à ce que le point d'embrayage à neuf
soit en d. Obtention d'un effort presseur élevé pour un effort de commande faible Question 11 : En étudiant successivement l'équilibre de la pédale
d'embrayage et de la fourchette de commande, déterminer l'effort à la butée
en fonction de l'effort à la pédale et des caractéristiques géométriques du
mécanisme de commande. Donner alors l'expression du facteur d'amplification
de l'effort de commande. 2.2. Fonctions techniques : permettre le démarrage et le passage des
vitesses.
La problématique pour réaliser le démarrage du véhicule est que le moteur
thermique ne peut pas délivrer son couple à l'arrêt et ne peut pas le
délivrer instantanément non plus ( si on lâche l'embrayage brusquement le
moteur va caler ). L'embrayage doit donc adapter la puissance du moteur
durant la phase de patinage de façon à vaincre le couple résistant sans
caler le moteur. objectif : expliquer comment l'embrayage permet d'assurer le démarrage du
véhicule et dégager les contraintes technologiques induites. Modélisation de la chaîne de transmission :
Description de l'opération d'embrayage : L'opération d'embrayage se déroule en 3 étapes durant lesquelles le
véhicule est à l'arrêt :
- phase de debrayage : CE=0.
- appui sur l'accélerateur : CE=0 , Cm et [pic]croissent.
[pic] est la vitesse atteinte en fin
d'accélération.
- phase d'embrayage : [pic]. L'embrayage patine jusqu'à la
réalisation de la condition de démarrage. Soit
[pic]. Le moteur atteint son point de patinage
et [pic] Hypothèses : En première approximation, on supposera le couple moteur constant sur toute
la période d'embrayage Te. On supposera également que le couple d'embrayage
CE prend instantanément sa valeur C0 au moment de l'enclenchement. (voir
figure ci-contre)
Question 12 : Ecrire le Théorème de l'énergie-puissance appliqué à l'arbre
moteur isolé en fonction de Cm , [pic], Im et [pic]. Question 13 : Exprimer [pic] en fonction des autres termes et déterminer le
signe de ces termes. Question 14 : Déterminer, sous les hypothèses du problème, le terme [pic]
sur l'intervalle correspondant à la période d'embrayage. Question 15 : Montrer que :[pic]
Question 16 : En discutant sur les termes de l'expression précédente et sur
l'évolution de [pic] , expliquer ce qui se passe en terme énergétique au
cours de la période d'embrayage. On discutera notamment l'influence du
terme inertiel. Question 17 : Discuter l'influence de la période d'embrayage :
- si la période d'embrayage est trop courte ([pic]).
- si le régime moteur atteint en phase d'accéleration est trop
faible.
Conclusion :
L'embrayage permet en phase de démarrage d'assurer la mise en charge
progressive du moteur et d'utiliser les inerties du moteur pour créer un
couple permettant d'amorcer le mouvement. Cette phase de glissement de
l'embrayage est source de dégagement d'énergie calorifique et d'usure pour
la garniture. Avec le couple transmissible, cette capacité de l'embrayage à
dissiper une énergie calorifique importante et à supporter des températures
élevées (200 à 250°C) est le critère prépondérant pour dimensionner un
embrayage.
D'autre part, la recherche du point de patinage nécessite une grande
progressivité de l'embrayage. Cela signifie qu'il faut pouvoir régler le
couple d'embrayage de façon précise et maîtriser ses variations en fonction
de la course de la pédale. Cela permet de réaliser une opération
d'embrayage sans à-coups pour le moteur et sans usure excessive pour
l'embrayage. Cette progressivité est obtenue par le montage élastique des
garnitures sur le voile ( voir § précédent).
L' étude de la Fonction Technique :permettre le passage des vitesse aboutit
à mettre en évidence les mêmes exigences techniques pour l'embrayage à
savoir sa capacité à dissiper l'énergie calorifique notamment en phase de
rétrogradage et progressivité de l'opération d'embrayage.
2.3. Fonction Technique : filtrer les vibrations de torsion.
La problématique à l'origine de la réalisation de cette Fonction Technique
est que le moteur étant source de vibrations importantes, il faut éviter de
transmettre celles-ci à la transmission.
2.3.2. Principe de fonctionnement du moyeu amortisseur. Question 18 : Repérer sur le disque représenté ci-contre et sur le disque
démonté qui vous est fourni les éléments constitutifs du moyeu amortisseur Question 19 : Expliquer succinctement le principe de fonctionnement de
celui-ci. Expliquer notamment comment et à quel niveau sont filtrées les
vibrations de torsion induites par les acyclismes.
2.3.3. Influence du moyeu amortisseur sur le comportement vibratoire de
la transmission.
Objectif : mettre en évidence l'influence du moyeu amortisseur sur la
réponse vibratoire de la transmission. Modèle :
m : arbre moteur.
b : arbres de la transmission ramené à un arbre unique
équivalent coaxial à l'arbre moteur, d'inertie équivalente Iéq..
et d'élasticité équivalente en torsion [pic]
roue : arbre de sortie vers les roues ramené à un arbre
équivalent coaxial à l'arbre moteur.
[pic] : élasticité en torsion du moyeu amortisseur.
[pic] : paramètre de rotation du moteur.
[pic] : variation d'amplitude de rotation du moteur dû aux acyclismes.
[pic] : variation d'amplitude de rotation du mouvement de la
transmission.
Hypothèses :
- On se