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PLPA EXT STAEAH - AGRO EP 1 - SESSION 2015.doc 1/15

CONCOURS DE RECRUTEMENT DES PROFESSEURS DE LYCEE PROFESSIONNEL AGRICOLE

PLPA

SESSION 2015

Concours : EXTERNE Section : Sciences et techniques des agroéquipements

et des équipements des aménagements hydrauliques. Option : Agroéquipements.

ÉPREUVE ÉCRITE D’ADMISSIBILITÉ N°1

Culture disciplinaire

(Coefficient : 2 - Durée : 5 heures)

Aucun document autorisé Au cours de l’épreuve, la calculatrice est autorisée pour réaliser des opérations de calcul, ou bien élaborer une programmation, à partir des données fournies par le sujet. Tout autre usage est interdit.

Les candidats traiteront chaque partie sur des feui lles séparées

Ce sujet comporte 15 pages y compris celle-ci

Les annexes A, B et C sont à rendre avec la copie

LE TRACTEUR ENJAMBEUR

Source : Agriaffaires.com

Partie 1 : Analyse système (7 points/40) Partie 2 : Hydraulique (10 points/40) Partie 3 : Mécanique (11 points/40) Partie 4 : Viticulture de précision (6 points/40) Partie 5 : Automatisme (6 points/40)


Partie 1 : Analyse système 1) Ecrire un paragraphe de quinze à vingt lignes sur l'évolution, telle que vous pouvez la percevoir, du tracteur enjambeur à partir de son origine qui est rappelée dans le texte ci-dessous et à partir du document 1.

Vincent Ballu

1947 Tracteur Enjambeur

Né en 1920, Vincent Ballu est le sixième enfant d’une famille champenoise qui en comptera huit. Il intègre l’Ecole Supérieure des Travaux Publics et devient ingénieur dans une France occupée, ce qui l’incite à s’engager dans la résistance. Après guerre, la vigne continue a être cultivée selon les méthodes ancestrales à l’aide de chevaux, et il imagine alors le premier «tracteur enjambeur» de la Champagne. Il sollicite Jean-Robert de Vogüé pour le financer et obtient du Président de Moët & Chandon une adhésion enthousiaste à ce projet incertain : «Si vous pouvez, vous nous rembourserez et moderniserez notre vignoble, sinon tant pis ! ».

Son premier tracteur reçoit le 1er prix du Concours des motoculteurs organisé par l’AVC (Association des Viticulteurs Champenois) en avril 1947, et sera utilisé durant 25 ans dans le domaine Moët & Chandon avant d’être exposé dans le musée de cette maison. Vincent Ballu assume ensuite la Direction du service «motorisation» du Champagne Moët & Chandon conjointement avec d’autres activités viticoles.

Il crée ensuite son entreprise «Tecnoma» à Epernay qui devient rapidement l’un des leaders du matériel de pulvérisation agricole et viticole. Source du document : http://www.maisons-champagne.com/orga_prof/inventeurs_vb.htm

Le tracteur enjambeur est présenté sur le document 1, il est équipé d'une transmission hydrostatique.


2) Décrire succinctement le principe de fonctionnement d'une transmission hydrostatique. 3) Elaborer l'actigramme A-0 (A moins zéro) du système "Transmission hydrostatique". 4) Représenter la chaîne cinématique simplifiée de la transmission du mouvement à l'aide de blocs des principaux éléments. Le tracteur enjambeur demeure un véhicule agricole aux fonctions spécifiques évoluant dans un contexte aux contraintes particulières (inter rang et hauteur de palissage variable…). 5) Enoncer les fonctions techniques du tracteur enjambeur lui permettant de s'adapter à son environnement de travail. 6) Elaborer un schéma cinématique plan d'au moins une solution technologique permettant de remplir les fonctions techniques du tracteur enjambeur. Partie 2 : Hydraulique 1) Désigner les composants hydrauliques repérés de 1 à 5 présents sur l’Annexe A. 2) Expliquer le rôle du circuit de synchronisation représenté sur le Document 1. 3) Expliquer le rôle et le fonctionnement du circuit du circuit de gavage et de drainage à partir du schéma de l’Annexe A. 4) Dessiner sur l’Annexe A les composants hydrauliques destinés à protéger le circuit haute pression à 350 bar dans les deux sens de marche. 5) Proposer une solution pour assurer la fonction anti-patinage entre les deux ponts et entre chacune des roues sans circuit de synchronisation. 6) Calculer le rendement total de la transmission hydraulique à partir du Document 2 et comparer avec le rendement d’une transmission mécanique. Données : Pression pompe hydraulique haute pression : 100 bar Régime moteur hydraulique : 180 tr/min Rendement d’une transmission mécanique : 0,80 Rendement de la pompe hydraulique haute pression : 0,96 7) Calculer la puissance disponible à la roue au régime de travail à partir des Documents 1 et 3. 8) Déterminer la puissance nécessaire pour gravir une pente de 25% (14°), lorsque le tracteur est équi pé d’un pulvérisateur pneumatique à voûtes de 6 rangs. Données : Vitesse réelle de travail : 5 km/h Le roulement et le glissement sont négligés. Masse turbine et voûte pneumatique : 520 kg Masse de la cuve pleine : 500 kg Puissance absorbée par l'ensemble voûte pneumatique : 38 ch Puissance de sécurité : 15 ch Masse du tracteur enjambeur non équipé : 2580 kg 9) Comparer le résultat précédent avec la puissance disponible du moteur à 2100 tr/min et proposer des solutions pour obtenir un gain de puissance.


Rep. Solide Masse Centre d'inertie

1 Tracteur m1 = 2580 kg

2 Cuve m2 = 500 kg

3 Turbine + voûte pulvérisateur m3 = 520 kg

1 1OG h y=uuuuur r

= +uuuuur r r

2 2OG cx h y

= +uuuuur r r

3 3OG dx h y

BA a b

O

G1

h1

G2

h2

x

y

h3

G3

c

d

Paramètre Valeur (mm)

a 1550

b 1430

h1 1520

h2 2300

h3 1850

c 1150

d 1750

Partie 3 : Mécanique Nous allons vérifier que le tracteur enjambeur attelé au pulvérisateur ne bascule pas. L'étude sera menée dans le plan (O;x;y)

r r. Les caractéristiques des solides composants le système sont

données ci-dessous. Dans le plan (O;x;y)

r r la position des points de contact roues/sol est donnée par :

=

uuur rOA ax = −

uuur rOB bx

Les frottements sont négligés aux points de contact roues/sol. Les valeurs numériques des paramètres dimensionnels sont : 1) Vérifier que dans ces conditions sur sol plat, le tracteur ne bascule pas.


Sur le Document 4, la vue de face du moteur hydraulique est représentée en coupe B-B. La pièce 20 représente le piston du système de freinage qui est une pièce de révolution. Le document 5 représente la nomenclature partielle du moteur hydraulique. 2) Dessiner la vue de gauche de la pièce 20. Les arêtes cachées seront représentées. On ne tiendra pas compte de l'échelle de représentation. Questions : analyse de l’entraînement de la roue 3) Réaliser un schéma représentant un ensemble piston – galet en vue de gauche avec les repères des pièces situées dans la zone A (document 4) sur l'Annexe B Fig B1 en vous aidant des documents 4 et 5. 4) Représenter les forces tangentielles et radiales transmises par le galet, sur l’Annexe B Fig B1. 5) Citer les frottements internes au moteur hydraulique. 6) Représenter un schéma cinématique plan de la zone A, incluant les pièces 1, 29 et 30, sur l’Annexe B Fig B2 et repérer les éléments. 7) Identifier les types de roulements 29 et 30 et le montage utilisé. 8) Justifier ce type de montage sur ce moteur hydraulique de roue Poclain. 9) Commenter la durée de vie des roulements, pour une charge radiale de 50 000 N et un porte à faux de 165 mm, à partir du Document 2. Partie 4 : Viticulture de précision Le tracteur enjambeur précédent est équipé d’une antenne réceptrice GPS. On utilise un signal RTK d'une précision de l’ordre de 2,5 cm. 1) Citer et décrire succinctement les différentes applications du système GPS en agriculture ou en viticulture. 2) Expliquer de quelle manière le système GPS obtient les coordonnées du tracteur enjambeur dans la parcelle en fonction des grandeurs physiques connues 3) Expliquer les paramètres de répétabilité d'un passage sur une parcelle et les conséquences. 4) Citer les avantages, lors de la conduite d’une culture, d’un guidage avec une balise RTK. 5) Représenter et légender sur l'Annexe C les trois façons de recevoir un signal RTK et les flux d'informations associés. 6) Expliquer l’intérêt d’un signal GPS complémentaire et citer un exemple. Partie 5 : Automatisme Le moteur hydraulique est équipé d'un capteur de mesure de la vitesse de rotation de son arbre comme représenté sur le Document 6 Fig. 6.1. 1) Citer un type de capteur permettant de remplir cette fonction. Décrire succinctement le principe de fonctionnement de ce capteur. La gestion de la transmission hydrostatique du tracteur enjambeur est assurée par un système automatisé. 2) Citer et représenter à l'aide de blocs les trois ensembles qui structurent un système automatisé ainsi que la nature de leurs échanges.


3) Lister, les composants de la transmission intervenants respectivement dans chacun des trois ensembles définis précédemment, à partir du Document 6. 4) Expliciter le fonctionnement du pilotage de la pompe haute pression à partir du Document 6, Fig 6.2. 5) Expliciter le rôle de l’actionneur B à partir du Document 6.


Document 1 1.1 Tracteur enjambeur

1.2 Représentation simplifiée de la transmission hy drostatique

Données techniques

Rendement de la pompe de transmission H.P.

0.96

Régime de travail 2100 tr/min

Masse totale du tracteur à vide

2580 kg

D’après documentation

Tecnoma

D’après documentation Tecnoma


Document 2 : moteur hydraulique, à pistons radiaux, modulaire à 1 ou 2 cylindrées

Caractéristiques techniques MOTEUR de Roue MS11 Cylindrée 1ère cylindrée

730 cm3 Couple théorique à 100 bar (cylindrée1)

1161 N.m

Vitesse Maxi 2OO tr/min

D‘après Poclain Hydraulics

D’après Poclain

Hydraulics


Document 3 : Courbes caractéristiques du Moteur the rmique DEUTZ F4L912T

D’après document DEUTZ


Document 4 : Dessin technique moteur hydraulique à pistons radiaux de roue Poclain.


Document 5 : Nomenclature partielle moteur hydrauli que à pistons radiaux de roue Poclain

40 8 Joint torique 28×2 39 8 Galet 38 8 Coussinet 37 8 Piston 36 8 Disque de frein tournant 35 1 Arbre de frein 34 8 Goupille élastique 4×40 33 4 Segment d’arrêt 32 1 Rotor bloc cylindre 25 1 Arbre de sortie 22 9 Disque de Frein statique 21 1 Couvercle de Frein 20 1 Piston de Frein 6 1 Came 5 2 Joint Torique 212×2 N° Qté. Désignation Matériau Observations


Document 6 : Gestion électronique de la transmissio n hydrostatique Fig 6.1. schéma des échanges de données avec le sys tème SMARTdrive Fig 6.2. Schéma de principe de la gestion des moteu rs à bicylindrée avec SMARTdrive

Rep. Désignation A Calculateur SmartDrive B Actionneur C Pompe de gavage C1 Solénoïde de contrôle de cylindrée C2 Potentiomètre D Joystick de commande de pompe HP

D’après Poclain

Hydraulics

Défaut

Joystick de commande de

pompe HP

Actionneur

D’après Poclain

Hydraulics


MINISTÈRE DE L’AGRICULTURE, de L’AGROALIMENTAIRE et de la FORET CONCOURS externe : PLPA STAEAH N° ne rien inscrire

Nom : Option : Agroéquipements (EN MAJUSCULES) Prénoms : ÉPREUVE : N°1 Date de naissance : Centre d’épreuve :

Date :

ANNEXE A Circuit hydraulique partiel de la transmission hydrostatique du tracteur enjambeur.

(à compléter et à rendre avec la copie)

N° ne rien inscrire

Si votre copie comporte plusieurs feuilles « Annexe », indiquer dans le cadre ci-contre le n° de la présente feuille « Anne xe » suivi du nombre

total de feuilles

→→→→

Pression Maxi du circuit principal 350

bar. Pression maxi du circuit de gavage

1

2

3

4

5

D’après documentation Tecnoma

Auxiliaires

M




Date :

ANNEXE B Analyse de l’entraînement de la roue




total de feuilles

→→→→

Fig B1 : Schéma partielle came (vue de gauche)

Fig B2 : Schéma cinématique plan des liaisons :




Date :

ANNEXE C Localisation GPS




total de feuilles

→→→→

Annexe C Système RTK

Satellites