View
13
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
PSI*
Lycée P.Corneille
Dynamique chaîne d énergie.docx Page : 1/4
Travaux Pratiques
CAPSULEUSE DE BOCAUX
Etude théorique et expérimentale de la dynamique de
la chaîne d’énergie
• Temps alloué 2 heures
PRESENTATION
Mise en situation :
Le système INDEXA est une des dernières parties opératives d’une chaîne alimentaire, il permet de visser
des capsules sur les bocaux d’aliments pour bébés.
Constitution :
Le système INDEXA se compose :
- d’un tapis d’alimentation des bocaux,
- d’un système électromécanique d’indexage des bocaux à croix de Malte,
- d’une partie opérative pneumatique de pose et vissage des capsules,
- d’une partie commande par automate programmable TSX17 ou TSX 37.
- d’un pupitre de commande.
Partie opérative
Partie commande
Chaîne de
préparation du
produit Remplissage
Pose et
vissage
capsule
INDEXA
Étiquetage
codage
Préparation pour
expédition
Page : 2/16
Objectif:
Afin de valider le choix du moteur, on souhaite calculer en dynamique le couple et la
puissance moteur nécessaire au transfert des bocaux par la croix de Malte. On vérifiera
expérimentalement le résultat obtenu.
Questions:
1 Analyse fonctionnelle de la chaîne d’énergie.
1.1 Enoncez les 3 fonctions composantes de la fonction de service « transférer les
bocaux »
BOUCHER EN
CONTINU DES
BOCAUX
Alimenter en bocaux
Boucher un bocal
Transférer les bocaux
Evacuer les bocaux
Etre alimenté en énergie
Fc1
Fc2
Fc3
FONCTIONS DE SERVICE Fonctions composantes
Moteur
Réducteur
Croix de Malte +
maneton
Solutions techniques
Page : 3/16
1
3
A O
B
Moment d’inertie de l’étoile de
transfert liée à la croix de Malte
autour de son axe de rotation : I3
Masse de l’ensemble
maneton galet négligée
Le mécanisme à croix de Malte permet le transfert des bocaux situés dans les encoches du
plateau. Une révolution de l’arbre d’entrée (maneton) provoque une rotation d’¼ de tour de
l’étoile de transfert liée à la croix de Malte. Ce cycle se décompose en deux phases :
• Lorsque le maneton est engagé dans une rainure du plateau de la croix de Malte, il
entraîne en rotation le plateau : c’est la phase d’ENTRAINEMENT
• Lorsque le maneton n’est pas engagé dans une rainure du plateau de la croix de Malte,
il est bloqué en position : c’est la phase d’INDEXATION
2 Etude de l’instrumentation du système
Faire une acquisition des grandeurs mécaniques comme décrit dans l’annexe I’ pour une
vitesse de consigne de 10tr.mn-1.
A partir de l’annexe 2, identifier sur le système réel les différents capteurs qui
permettent d’accéder aux grandeurs mécaniques vitesses et couples. Quel est le rôle des
collecteurs tournants ?
3 Etude dynamique de la phase d’entraînement.
Synoptique de la chaîne d’énergie :
Ce est le couple du motoréducteur sur le maneton = Couple maneton mesuré
Cs est le couple de la croix de Malte sur l’étoile de transfert = Couple plateau mesuré
C’s est le couple résistant sur l’étoile de transfert que l’on supposera= 0 (résistance
négligeable comparée aux effets dynamiques)
Croix
de
Malte
Réducteur
rapport r
rendement
Moteur
asynchrone Pélec
Pmot
Cmot
mot
Pe
Ce
e
Ps
Cs
s
Ieq = Inertie équivalente du moto-
réducteur ramenée à l’arbre de sortie
Ensemble
étoile de
transfert
P’s
C’s=0
s
Maneton P’e
F
V
Masses
négligée
Page : 4/16
3.1 Expression de Ieq
On note : Im le moment d’inertie du moteur
Ivis le moment d’inertie de la vis du réducteur
Iroue le moment d’inertie de la roue du réducteur
Exprimer Ieq en fonction de r et des différents moments d’inertie.
Pour imposer une cadence de production donnée, on a choisi d’asservir la vitesse du moteur.
Dans toute la suite, on supposera la régulation parfaite et la vitesse mot pourra être
considérée constante.
3.2 Donner l’expression du couple maneton mesuré Ce en fonction de Cmot et des
caractéristiques du réducteur.
3.3 A partir des mesures effectuées dans la partie 2, valider ou non l’hypothèse de
masse négligeable pour l’ensemble maneton + croix de Malte. Donnez alors la
relation entre les couples Ce , Cs , et (voir annexe IV). Mesurer R1 et E puis
calculer .
3.4 Donner l’expression du couple plateau mesuré Cs en fonction de I3 et de .
3.5 Ouvrir le fichier cinematique croix de malte.xls . Tracer l’évolution théorique de
l’accélération de la croix de malte. Comparer à l’évolution du couple mesuré et en
déduire la valeur de I3
..
ANNEXES Page : 5/16
ANNEXE I Mise en œuvre du système Mettre sous tension le compresseur .
Raccorder l'énergie pneumatique grâce à la mollette
bleue située sur le filtre placé à l'intérieur de la
machine.
Vérifier que le bouton d'arrêt d'urgence est déverrouillé.
Mettre la manette du sectionneur électrique sur la position "ON". Le voyant blanc "Sous tension" situé sur la
porte de l'armoire électrique s'éclaire.
Appuyer sur le bouton poussoir lumineux "En service". Le voyant vert intégré s'éclaire et le voyant rouge
"Défaut" clignote lentement.
Vérifier que le commutateur "expérimentation/production" est sur "production".
Vérifier que le potentiomètre réglage vitesse plateau n’est pas sur "zéro".
Appuyer sur le bouton "initialisation" pour mettre la machine en position initiale.
Le système se met en conditions initiales.
Dès que le système est initialisé, le voyant vert "machine prête" s'allume.
Placer le sélecteur "auto/main" sur "auto" et appuyer sur le bouton "marche".
Le convoyeur se met en route et les opérations de transfert, vissage, s'effectuent automatiquement.
Le voyant "marche" s'allume.
L'absence de bocaux à l'entrée de l'étoile de transfert interrompt le cycle. Il reprend automatiquement à l'arrivée
des bocaux.
La saturation du convoyeur d'évacuation interrompt le fonctionnement du système, il repart automatiquement à
l'enlèvement des bocaux.
L'appui sur le bouton "arrêt" provoque l'arrêt en fin de cycle du système .Le voyant "machine prête"
s'allume.
Remarques L'absence de bocaux à l'entrée de l'étoile de transfert interrompt le cycle. Il reprend automatiquement à l'arrivée
des bocaux.
La saturation du convoyeur d'évacuation interrompt le fonctionnement du système, il repart automatiquement à
l'enlèvement des bocaux.
L'appui sur le bouton "arrêt" provoque l'arrêt en fin de cycle du système. Le voyant "machine prête"
s'allume.
SUITE Page suivante
ANNEXES Page : 6/16
ANNEXE I’ Mise en œuvre pour visualiser les grandeurs mécaniques
Brancher le câble USB qui relie la capsuleuse au PC
Enlever tous les bocaux à l’entrée de l’étoile de transfert.
Mettre le sélecteur sur E.
Appuyer sur le bouton MARCHE.
Le voyant MARCHE reste allumé et le système est prêt à être piloté depuis le PC.
Lancer le logiciel CAPSULEUSE INDEXA dont l'icône est présente sur le bureau.
Sur la page d'accueil qui apparaît, sélectionner le menu ACQUISITION DES SIGNAUX pour obtenir la fenêtre ci-
dessous.
Pour répondre à la consigne de vitesse indépendamment des perturbations, la commande de la vitesse de
rotation du maneton présente une structure asservie.
Enregistrement d’une acquisition (nécessaire pour la suite du TP) :
▪ Cliquer sur
▪ Ouvrir le répertoire : Mes Documents/capsuleuse/
(Vous retrouverez toutes vos acquisitions dans ce répertoire)
▪ Sélectionner ce répertoire (en bas à droite) :
▪ Choisir une durée d’acquisition de 10s
▪ Cliquer sur Acquisition
.
Sélectionner un répertoire de sauvegarde
Régler la durée d’acquisition et la vitesse de consigne
Placer le sélecteur sur ENREGISTREMENT
ANNEXES Page : 7/16
ANNEXE II Mesure de vitesses et mesure de couples
Il est intéressant de contrôler un certain nombre de paramètres de fonctionnement de la machine, notamment au
niveau de la croix de Malte qui est soumise à un fonctionnement cinématique particulier et transmet des efforts
importants.
L'acquisition des mesures et des vitesses réelles est effectuée sur PC pour permettre un traitement aisé des
données.
Chaîne de mesure Dynamo tachymètrique 28l 28
Collecteur tournant AC 6023-6
Jauge de contrainte KFG-1-350-D16-11
Amplificateur EL 621
Alimentation FAR 2F
Collecteur tournant
Traitement sur PC
Enregistrement
Codage
Commutation
Couple
Déformation des jauges
Pont de Weston
Amplificateur Alimentation
Vitesse de rotation
Dynamo tachymétrique
E2
C
R
e
U
E
ANNEXES Page : 8/16
ANNEXES Page : 9/16
ANNEXE III Ensemble moto réducteur
Moteur asynchrone 0,095A 0,18kW 28t/min réduction 50 Plateau MVA M53C 50 LS 63 FMC
Variateur 230Vac 50Hz 0,25kW Plateau Digidrive SKA
Rapport de réduction r =1/50
Rendement réducteur = 0.8
ANNEXES Page : 10/16
ANNEXE IV Compléments sur la croix de Malte
L'entraxe roue 3 -maneton 1 est noté E ( OA = E).
L’excentricité entre l’axe du galet et l’axe du maneton est notée R1=AB
On pose = R1/E
On donne pour une vitesse d’entraînement constante :
sin1cosarctan
1sin2
)sin(2
)²1sin2(
)1(cos2
22
Recommended