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Volet 1 & 2 : Présentation de l'épreuve et du système

Le mélangeur gyroscopique automatique est un système automatisé permettant de mélanger efficacement un pot de peinture fermé de dimensions diverses par application d'un mouvement gyroscopique (rotations simultanées autour de deux axes perpendiculaires : axe principal horizontal et axe secondaire).

Page P1 : Présentation de l'épreuve
Page P1 : Présentation de l'épreuve
Page P2 : Présentation du système
Page P2 : Présentation du système
Page P3 : Fonctionnement (5 étapes)
Page P3 : Fonctionnement
Page P4 : FAST global & Extrait CdCF
Page P4 : FAST global & CdCF
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D.Res 1 à D.Res 6 : Solutions constructives, schémas et dessins techniques
D.Res 1 : Entraînement Gyroscopique
D.Res 1 : Entraînement Gyroscopique
D.Res 2 : Schéma Électrique & VFD
D.Res 2 : Schéma Électrique & VFD
D.Res 3 : Carte d'Interface & Logique
D.Res 3 : Carte d'Interface & Logique
D.Res 4 : Cycles de Mélange & Variateur
D.Res 4 : Cycles de Mélange & Variateur
D.Res 5 : Dispositif de Serrage Vis-Écrou
D.Res 5 : Dispositif de Serrage Vis-Écrou
D.Res 6 : Dessin 2D Vis-Écrou
D.Res 6 : Dessin 2D Vis-Écrou
Situation d'évaluation N°1 (3,75 Points) Analyse fonctionnelle
SEV 1 : Analyse fonctionnelle du mélangeur gyroscopique 3,75 pts

Tâche n°1 : Identification de la fonction principale et recherche des fonctions de service (Volet n°2)

Q.1. Compléter l'actigramme A-0 du mélangeur. 0.75 pt
Sujet Q1 : Actigramme A-0
Q.2. Compléter le tableau des fonctions de service. 1.50 pt
Sujet Q2 : Diagramme pieuvre
Fs Identification
FP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
FC1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
FC2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
FC3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
FC4Être alimenté en énergie électrique
FC5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
FC6. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
FC7. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Tâche n°2 : Identification des solutions constructives retenues pour réaliser FT5 (D.Res 1)

Q.3. Compléter le diagramme FAST partiel de la fonction « FT5 : Mettre en rotation gyroscopique le pot de peinture ». 1.50 pt
Sujet Q3 : FAST FT5
Corrigé SEV 1
Situation d'évaluation N°2 (10,00 Points) Cinématique, Variateur, Chaîne électrique & Commande
SEV 2 : Validation des paramètres cinématiques et de commande 10,00 pts

Tâche n°1 : Validation du rapport entre les vitesses de l'axe principal et de l'axe secondaire ($N_p > 2 N_{se}$) (D.Res 1 et D.Res 2)

Q.4. Compléter le tableau des organes de transmission. 1.00 pt
Organe de transmission Solution retenue
. . .Poulies-courroie crantées 1
. . .Poulies-courroie crantées 2
. . .Engrenage conique
OT2. . .
Q.5. Écrire l'expression de la vitesse de rotation $N_p$ (en tr/min) de l'axe principal en fonction de $N_m$, $Z_{e1}$ et $Z_{s1}$. 0.25 pt
Q.6. En déduire la valeur numérique de $N_p$ (en tr/min) si $N_m = 1440\text{ tr/min}$. 0.25 pt
Q.7. Écrire l'expression de la vitesse de rotation $N_{se}$ de l'axe secondaire en fonction de $N_p$, $Z_{e2}$, $Z_{s2}$ et $k_r$. 0.25 pt
Q.8. Vérifier que le rapport $\frac{N_{se}}{N_p}$ est conforme à la condition exigée ($N_p > 2 N_{se}$). 0.25 pt

Tâche n°2 : Identification des solutions constructives pour la variation de vitesse du moteur Mx (D.Res 2)

Q.9. À partir du schéma électrique partiel du mélangeur, compléter le tableau suivant : 1.50 pt
Nom du Composant Symbole Fonction
Disjoncteur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Symbole Transformateur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Redresseur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Q.10. L'alimentation en énergie électrique des éléments suivants est-elle ? (Mettre une croix dans la case convenable) 1.00 pt
Élément Monophasée Continue Triphasée
Le mélangeur
Mc (Moteur chargement/déchargement)
Mx (Moteur gyroscopique)
Ms (Moteur serrage)
Q.11. D'après la liste des constituants, quels sont ceux nécessaires pour réaliser le « VFD » (dans l'ordre) ? 0.75 pt
Composant Nom des Constituants
VFD . . . . . . . . .
Hacheur SC1

Tâche n°3 : Identification des conditions logiques de démarrage du mélangeur (D.Res 3)

Q.12. Compléter les symboles des capteurs suivants. 0.75 pt
Capteur Type Symbole
Cp, Cv De position mécanique . . .
Pp Inductif Symbole Inductif Sujet
Ver Capacitif Symbole Capacitif Sujet
Q.13. Écrire l'équation de la variable intermédiaire $sec$ de validation des conditions de sécurité. 0.25 pt
Q.14. Écrire l'équation des variables de sortie $R$ et $A$. 0.50 pt
Q.15. Quel est le capteur manquant dans l'équation de la variable d'autorisation de démarrage $R$ ? 0.25 pt
Q.16. Est-il logique que ce capteur n'intervienne pas dans cette équation ? Justifier. 0.25 pt
Q.17. Proposer alors l'équation convenable de $R$ qui tient compte de cet oubli. 0.25 pt

Tâche n°4 : Validation du choix du variateur de vitesse pour respecter les cycles de mélange (D.Res 2 et D.Res 4)

Q.18. Quelle est, pour un pot de peinture lourd, la durée qui correspond à chacune des phases du cycle de mélange ? 1.00 pt
Phase du cycle de mélange Durée (en secondes)
Accélération. . . . . . . .
Mélange. . . . . . . .
Décélération. . . . . . . .
Arrêt. . . . . . . .
Q.19. À quelle vitesse de rotation $N_p$ (en tr/min) tourne l'axe principal lors de la phase de mélange d'un pot de peinture lourd ? 0.25 pt
Q.20. Écrire l'expression de la vitesse $N_p$ (en tr/min) en fonction de la fréquence $f$ (en Hz), $g$, $p$, $Z_{e1}$ et $Z_{s1}$. 0.25 pt
Q.21. Calculer la fréquence $f$ (en Hz) qui correspond à la vitesse de la phase de mélange d'un pot de peinture lourd. 0.25 pt
Q.22. Représenter le profil de la fréquence $f$ (en Hz) qui correspond au cycle de mélange d'un pot de peinture lourd. 0.25 pt
Sujet Q22 : Grille profil fréquence
Q.23. Le variateur utilisé est-il capable de commander le moteur Mx en respectant ce profil de variation de la fréquence $f$ ? Justifier. 0.50 pt
Corrigé SEV 2
Situation d'évaluation N°3 (6,25 Points) Mécanisme de serrage, Bilan de puissances & Dessin technique
SEV 3 : Étude mécanique du dispositif de serrage 6,25 pts

Tâche n°1 : Identification des solutions retenues pour le dispositif de serrage et validation de ses caractéristiques (D.Res 2 et D.Res 5)

Q.24. Compléter le diagramme FAST partiel de la fonction « FT3 : Maintenir et immobiliser le pot de peinture ». 1.25 pt
Sujet Q24 : FAST FT3
Q.25. Identifier les liaisons du schéma cinématique du dispositif de serrage en complétant le tableau par le nom des liaisons et les degrés de liberté. 1.50 pt
Liaison entre Nom de la liaison Tx Ty Tz Rx Ry Rz
Vis sans fin du réducteur Rds / Berceau. . .
Vis (16) / Support. . .
Support / Berceau. . .
Q.26. Le mécanisme vis-écrou du dispositif de serrage provoque le déplacement relatif des deux plateaux. Quelle est la MOE, la MOS de ce mécanisme ? 0.25 pt
MOE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
MOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Q.27. Pour le dispositif de serrage, ce mécanisme doit-il être réversible ou non réversible ? 0.25 pt
Q.28. Le filetage des parties filetées 1 et 2 de la vis (16) est-il de même sens ou de sens contraires ? 0.25 pt
Q.29. Écrire l'expression de l'effort de serrage $F_p$ (en N) en fonction du couple moteur $C_m$, $k_{Rds}$, $\eta_g$ et $p_{\text{vis}}$. 0.25 pt
Q.30. Sachant que l'effort maximal admissible est $F_p$ égal à $1500\text{ N}$, calculer le couple $C_m$ (en N.m). 0.25 pt
Q.31. Le moteur est-il capable de fournir ce couple ? 0.25 pt

Tâche n°2 : Identification des solutions constructives de la transmission du mouvement et dessin technique (D.Res 6)

Q.32. Donner le nom et la fonction de l'élément (18). 0.25 pt
Q.33. Pour la douille d'accouplement (19) :
a. Compléter la vue de face en coupe A-A (sans traits cachés).
b. Dessiner la section sortie B-B.
1.75 pt
Sujet Q33 : Dessin technique douille
Corrigé SEV 3