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SOMMAIRE Introduction générale Cahier des charges...................................................................................................... 11 CHAPITRE 1: ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE ...................................................... 12 1. Introduction...................................................................................................13 2. Les Finitions...................................................................................................13 2.1. Les finitions organiques............................................................................ 13 2.2. Les finitions filmogènes ............................................................................ 13 2.2.1. Les finitions finigard .......................................................................... 13 2.2.2. Les types de FINIGARD .................................................................... 14 3. Cycle suivi par les pièces à traiter par le FINIGARD................................14 4. Paramètres du procédé de traitement par le FINIGARD.........................16 4.1. La forme des pièces ................................................................................... 16 4.2. La quantité de pièces à traiter au cours d’un cycle ............................... 16 4.3. Autres paramètres .................................................................................... 16 5. Principe du revêtement organo-minérale FINIGARD..............................17 6. Etat de surface requis ...................................................................................17 7. Les bains de finition organo-minérale FINIGARD 401 GU-F .................17 7.1. Matériau de la cuve .................................................................................. 17 7.2. Constitution du bain ou cuve de traitement organo-minérale ............. 18 7.3. Contrôle de la cuve .................................................................................. 18 8. Conclusion......................................................................................................19 CHAPITRE 2: SOLUTIONS TECHNOLOGIQUES............................................. 20 1.Introduction..........................................................................................................21 2.Les techniques alternatives de la finition organo-minérale ............................21 2.1. Procédé au tonneau ou en vrac ............................................................... 21

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  • SOMMAIRE

    Introduction gnrale

    Cahier des charges...................................................................................................... 11

    CHAPITRE 1: ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE ...................................................... 12

    1. Introduction...................................................................................................13

    2. Les Finitions...................................................................................................13

    2.1. Les finitions organiques ............................................................................ 13

    2.2. Les finitions filmognes ............................................................................ 13

    2.2.1. Les finitions finigard .......................................................................... 13

    2.2.2. Les types de FINIGARD .................................................................... 14

    3. Cycle suivi par les pices traiter par le FINIGARD................................14

    4. Paramtres du procd de traitement par le FINIGARD.........................16

    4.1. La forme des pices ................................................................................... 16

    4.2. La quantit de pices traiter au cours dun cycle ............................... 16

    4.3. Autres paramtres .................................................................................... 16

    5. Principe du revtement organo-minrale FINIGARD..............................17

    6. Etat de surface requis ...................................................................................17

    7. Les bains de finition organo-minrale FINIGARD 401 GU-F .................17

    7.1. Matriau de la cuve .................................................................................. 17

    7.2. Constitution du bain ou cuve de traitement organo-minrale ............. 18

    7.3. Contrle de la cuve .................................................................................. 18

    8. Conclusion......................................................................................................19

    CHAPITRE 2: SOLUTIONS TECHNOLOGIQUES............................................. 20

    1.Introduction..........................................................................................................21

    2.Les techniques alternatives de la finition organo-minrale ............................21

    2.1. Procd au tonneau ou en vrac ............................................................... 21

  • 2.2. Procd lattache ................................................................................... 22

    2.3. Traitement par pulvrisation .................................................................. 24

    3. Analyse fonctionnelle ...................................................................................25

    4. Diagramme FAST ........................................................................................26

    5. Description de la solution choisie pour la machine de traitement organo-

    minrale ...............................................................................................................................28

    5.1. Fonctionnement de la machine ............................................................... 28

    5.2. Schma cinmatique ................................................................................ 29

    5.3. Choix et description des diffrents systmes de la machine de

    traitement organo-minrale .......................................................................................... 30

    5.3.1. Systme de manutention ................................................................... 30

    5.3.2. Systme de rotation du panier .......................................................... 33

    5.3.3. Systme de chauffage ........................................................................ 39

    5.3.4. Systme dagitation ........................................................................... 40

    6. Conclusion .....................................................................................................42

    CHAPITRE 3 : CALCUL ET DIMENSIONNEMENT ......................................... 43

    1. Introduction ..................................................................................................44

    2. Dimensionnement des vrins pneumatiques ..............................................44

    2.1. Vrins de manutention ............................................................................ 44

    2.1.1. Calcul du diamtre dalsage du vrin ........................................... 44

    2.1.2. Calcul du taux de charge corrig ..................................................... 46

    2.1.3. Calcul de leffort dynamique lentre de la tige du vrin ........... 46

    2.1.4. Calcul de leffort thorique du vrin la sortie de la tige ............ 46

    2.1.5. Calcul de la dure de vie des joints .................................................. 47

    2.1.6. Vrification de la rsistance de la tige au flambage ....................... 47

    2.1.7. Dtermination de la vitesse de dplacement ................................... 47

    2.1.8. Calcul du dbit dair ......................................................................... 48

    2.1.9. Les amortisseurs ................................................................................ 48

    2.1.10. Calcul du diamtre de laxe de pivotement ................................... 49

    2.2. Vrin dinclinaison ................................................................................... 51

  • 2.2.1. Calcul du diamtre dalsage du vrin ........................................... 51

    2.2.2. Calcul du taux de charge corrig ..................................................... 51

    2.2.3. Calcul de leffort dynamique lentre de la tige du vrin ........... 52

    2.2.4. Calcul de leffort thorique du vrin la sortie de la tige ............ 52

    2.2.5. Calcul de la dure de vie des joints .................................................. 52

    2.2.6. Vrification de la rsistance de la tige au flambage ....................... 52

    2.2.7. Dtermination de la vitesse de dplacement ................................... 53

    2.2.8. Calcul du dbit dair : ........................................................................ 53

    2.2.9. Choix de la rotule et du systme de fixation du vrin .................... 53

    2.2.10. Calcul du diamtre de laxe de la rotule ........................................ 54

    3. Dimensionnement de lunit de guidage .....................................................56

    4. Calcul de la puissance du moteur-rducteur..............................................57

    5. Calcul des engrenages...................................................................................58

    5.1. Calcul du module ..................................................................................... 58

    5.2. Caractristiques des roues denture droite normale ( = 20 ) .......... 59

    5.3. Calcul de la clavette ................................................................................. 60

    6. Paliers de guidage en rotation .....................................................................61

    6.1. Les coussinets ........................................................................................... 61

    6.2. Rsultats de lemploi des coussinets ........................................................ 62

    6.3. Les roulements ......................................................................................... 63

    7. Calcul de la puissance des rsistances chauffantes ....................................65

    7.1. Bilan dnergie ......................................................................................... 65

    7.2. Puissance des rsistances chauffantes .................................................... 65

    8. Calcul dagitation .........................................................................................66

    8.1. Calcul de la puissance du moteur rducteur dagitation ..................... 66

    8.2. Calcul du diamtre de larbre dagitation ............................................. 66

    8.2.1. Calcul de larbre en torsion .............................................................. 66

    8.2.2. Calcul de larbre en flexion ............................................................... 67

    9. Calcul par lments finis ..............................................................................67

  • 9.1. Rsistance de la structure de la cuve ...................................................... 67

    9.2. Rsistance du support .............................................................................. 69

    CHAPITRE 4 : COMMANDE DE LA MACHINE ................................................ 71

    1. Introduction ..................................................................................................72

    2. Description du systme ................................................................................72

    3. Organes dautomatisation ...........................................................................74

    3.1. Capteur de position .................................................................................. 74

    3.2. Les distributeurs ...................................................................................... 74

    3.3. Contacteur ................................................................................................ 74

    4. La commande semi automatique de la machine .........................................74

    4.1. Circuit du moteur lectrique .................................................................. 74

    4.2. Circuit du moteur lectrique dagitation ............................................... 76

    Circuit de commande ......................................................................................... 76

    4.3. Circuit des rsistances chauffantes ........................................................ 77

    4.4. Schma pneumatique des vrins pneumatiques de manutention ......... 79

    4.5. Circuit de commande du vrin pneumatique dinclinaison ................. 80

    4.6. Armoire lectrique : .................................................................................. 81

    5. Solution Automate Programmable industriel ............................................81

    6. Conclusion .....................................................................................................82

    CHAPITRE 5 REALISATION ET ETUDE ECONOMIQUE ............................. 83

    1. Introduction ..................................................................................................84

    2. Fabrication de la cuve...................................................................................84

    3. Fabrication du support de la charge............................................................87

    4. Montage de la machine ................................................................................88

    4.1. Montage du guidage linaire ................................................................... 88

    4.2. Montage du support du panier: ............................................................... 88

    5. Etude conomique ........................................................................................88

  • 5.1. Cot de la matire premire ................................................................... 89

    5.2. Cot de la fourniture ............................................................................... 89

    5.3. Cot de la sous-traitance ......................................................................... 90

    5.4. Cot global de la machine ....................................................................... 91

    6. Conclusion .....................................................................................................91

  • Liste des figures

    Figure 1.1: Pices traites ........................................................................................... 15

    Figure 1.2: Cycle suivi par une pice traiter.............................................................16

    Figure 2.1: Procd au tonneau...................................................................................21

    Figure 2.2: Procd lattache sur des balancelles.....................................................22

    Figure 2.3: Procd lattache par des supports.........................................................23

    Figure 2.4: Exemples de pices traites par le procd lattache..............................23

    Figure 2.5 traitement par pulvrisation ..................................................................... 24

    Figure 2.6: Actigramme A-0.........................................................................................25

    Figure 2.7: Graphe d''association................................................................................ 26

    Figure 2.8: Diagramme FAST...................................................................................... 27

    Figure 2.9: Le panier.................................................................................................... 28

    Figure 2.10: Schma cinmatique de la machine.........................................................29

    Figure 2.11: Systme de guidage par galets................................................................. 32

    Figure 2.12:Guidage linaire par douilles billes.......................................................32

    Figure 2.13:Douilles billes ....................................................................................... 33

    Figure 2.14:Engrenages dentures droites..................................................................33

    Figure 2.15: Absorption dhumidit (%) saturation dans leau.................................35

    Figure 2.16: Eprouvette de traction..............................................................................36

    Figure 2.17: Courbe de traction du 1er

    essai................................................................ 37

    Figure 2.18:Courbe de traction du 2me essai.............................................................37

    Figure 2.19: Courbe de traction du 3me essai........................................................... 38

    Figure 2.20: Courbe contrainte en fonction de la dformation....................................38

    Figure 2.21: Rsistances lectriques blindes (sans ou avec ailettes)..........................39

    Figure 2.22:Types d'agitateurs.....................................................................................40

    Figure 2.23:Machine de traitement organo-minrale...................................................41

    Figure 3.1:Vrin pneumatique...................................................................................... 45

    Figure 3.2:Symbole vrin double effet avec amortisseur pneumatique........................ 48

    Figure 3.3:Principe de l'amortissement pneumatique.................................................. 48

    Figure 3.4:Modlisation du support ............................................................................ 53

    Figure 3.5:Rsultat de la raction du support.............................................................. 54

    Figure 3.6:Unit de guidage linaire............................................................................56

  • Figure 3.7:Clavette force... 59

    Figure 3.8:Types de coussinets... 60

    Figure 3.9:Montage d'un coussinet 61

    Figure 4.1:GRAFCET de la partie commande... 72

    Figure 4.2:Circuit de puissance du moteur lectrique... 74

    Figure 4.3: Circuit de commande du moteur lectrique.74

    Figure 4.4: Circuit de puissance du moteur d'agitation.75

    Figure 4.5 : Circuit de commande du moteur d'agitation..76

    Figure 4.6: Circuit de puissance des rsistances lectriques ...76

    Figure 4.7: Circuit de commande des rsistances lectriques.. 77

    Figure 4.8:Schma pneumatique des vrins de manutention... .78

    Figure 4.9: Schma pneumatique du vrin d'inclinaison....79

    Figure 4.10:Armoire lectrique.. 80

    Figure 5.1 : Dcoupage par presse ... 83

    Figure 5.2:Dcoupage avec plasma...84

    Figure 5.3:Pliage sur presse plieuse..85

    Figure 5.4:Presse plieuse. 85

    Figure 5.5 : La cuve 86

    Figure 5.6: Le support ................................................................................................. 87

  • Liste des tableaux

    Tableau 1: Mesure de lexprience ............................................................................. 36

    Tableau 2: Calcul de leffort dynamique des vrins ................................................... 45

    Tableau 3: Calcul du diamtre dalsage de la tige des vrins de manutention.......... 45

    Tableau 4 : Calcul du taux de charge corrig.............................................................. 46

    Tableau 5: Paramtres de la rsistance de la tige ....................................................... 47

    Tableau 6: Rsistance au cisaillement de laxe de pivotement ................................... 50

    Tableau 7: Calcul diamtre du vrin dinclinaison ..................................................... 51

    Tableau 8: Taux de charge du vrin dinclinaison ...................................................... 52

    Tableau 9: Paramtres de calcul.................................................................................. 53

    Tableau 10: Calcul diamtre de laxe de la rotule ...................................................... 55

    Tableau 11: Calcul de la puissance du moteur ............................................................ 58

    Tableau 12: Calcul du module dengrnement ........................................................... 59

    Tableau 13: Caractristiques des roues ....................................................................... 60

    Tableau 14: Dimensionnement de la clavette ............................................................. 60

    Tableau 15: Dimensionnement des coussinets............................................................ 62

    Tableau 16: Dure du roulement..................................................................................62

    Tableau 17: Calcul de la charge dynamique du roulement en position verticale.........63

    Tableau 18: Calcul de la charge dynamique du roulement en position incline..........63

    Tableau 19: Les capteurs..............................................................................................71

    Tableau 20: Les actionneurs.........................................................................................71

    Tableau 21: Cot de la matire premire..................................................................88

    Tableau 22: Cot du matriel pneumatique.88

    Tableau 23: Cot du matriel lectrique..89

    Tableau 24: Cot des accessoires.89

    Tableau 25: Cot de la sous-traitance..89

    Tableau 26: Cot global de la machine90

  • Introduction gnrale

    Le traitement de surface est un procd appliqu des pices pour confrer leur

    surface une proprit particulire tout en conservant les proprits propres au matriau de

    base.

    Le traitement de surface passe par des oprations de nature physique, chimique ou

    lectrochimique en vue dobtenir une protection contre la corrosion, une amlioration des

    caractres physiques ou une amlioration daspect. Les traitements anticorrosion sont les plus

    frquemment effectus. Les domaines dapplication du procd sont essentiellement

    lautomobile, la cosmtique et llectronique.

    Vu que les exigences des domaines dapplication sont de plus en plus svres, les

    technologies de traitement de surface sont en dveloppement constant assur par

    loptimisation des outils de production et lamlioration des conditions de travail.

    Lautomatisation des moyens de production sont fortement demand pour minimiser le temps

    de production.

    Dans ce cadre la socit SKG, spcialise dans le domaine de chromage et de

    traitement de surface des pices mcanique, a propos au Dpartement Mcanique de lENIS

    un projet de fin dtudes qui consiste la conception, ltude et la ralisation dune machine

    destine lapplication de la finition organo-minrale sur des pices mcaniques. Cest le

    sujet de ce prsent travail.

    Lopration de traitement de surface considre dans ce travail se fait actuellement

    dune faon manuelle. Elle consiste rcuprer un ensemble de pices de masse de 50 kg, les

    mettre dans un panier perfor et les plonger dans un bain de FINIGARD pendant un faible

    temps allant de 30s 1 min. Loprateur fait agiter le panier dans le bain pour sassurer que

    toute la surface de chaque pice est attaque par le FINIGARD. Il dgage par la suite le panier

    du bain et il essaye de le basculer droite et gauche pour faire couler lexcs de

    FINIGARD. Ce traitement est suivi dune opration de schage qui consiste enfermer un

    panier contenant les pices, dans une machine et lentrainer en rotation tout en soufflant de

    lair par une pompe centrifuge. Lobjectif de ce prsent travail consiste la ralisation dune

    machine qui automatise lopration de traitement et qui garantie une qualit dsire.

  • Pour rpondre ce besoin et raliser une nouvelle machine, plusieurs tapes sont

    ncessaires. Dans ce prsent manuscrit on prsente lessentiel de ces tapes. On a donc cinq

    chapitres :

    Un premier chapitre qui rsume une tude bibliographique sur le procd de traitement

    sujet de ce prsent travail.

    Un second chapitre est destin la proposition et au choix des solutions

    technologiques ncessaires pour la machine raliser.

    Un troisime chapitre donnant lessentiel des tapes de dimensionnement des

    diffrents organes de la machine.

    Un quatrime chapitre prsentant la commande de la machine, le cblage lectrique et

    pneumatique des diffrents composants.

    Un cinquime chapitre dcrivant les tapes de la ralisation et donnant le cot de la

    machine. Le rapport est achev par une conclusion gnrale.

  • Cahier des charges

    Prsentation de lentreprise :

    SKG

    Socit Krichen Galvanoplastie

    Route de laroport Km 4.5 BP92 Cit el Bahri 3064

    Sfax - Tunisie

    Projet :

    Etude, conception et ralisation dune machine de traitement organo- minrale sur des

    pices en vrac.

    Dfinition de lobjectif du projet :

    Traitement de surface par application du FINIGARD de faon homogne sur des

    pices de formes et gomtries variables.

    Ce travail seffectue linstant manuellement. Notre projet aboutira donc une

    amlioration des conditions de travail dune part, et permettra un gain de temps de production

    dautre part.

    Description de la solution :

    Caractristiques fonctionnelles :

    Capacit de chargement : 50 Kg

    Nombre de tour du panier : 4 10 rglable

    Volume du panier : 0.055 m 3

    Encombrement : 1384 x 1355 x 2100 (L x l x H)

  • CHAPITRE 1

    ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE

  • Chapitre 1 : Etude bibliographique

    [ 13 ] ENIS SKG

    1. Introduction

    Chaque type de finition concerne un ou divers domaines bien spcifis tel que la

    finition dans le domaine dusinage, la peinture, les traitements thermiques, les traitements de

    surface...

    La diversit de domaines des oprations de finition donne naissance plusieurs

    procds. Ces procds sont varis allant de lutilisation des citernes aboutissant un travail

    unitaire, concernant des ensembles de grandes dimensions, jusqu traitement de pices de

    petite taille en vrac.

    On sintresse dans ce projet, au domaine de traitement de surface des pices

    mcaniques de faibles dimensions par procd en vrac.

    2. Les Finitions

    Le rle des finitions est dajouter des proprits particulires aux traitements de base

    afin de sadapter prcisment aux besoins. Les types de finition sont :

    2.1. Les finitions organiques :

    Les finitions organiques sont des sortes de peintures appliques en vrac par immersion

    sur les pices. De trs faible paisseur, elles permettent soit de peindre de petites pices (vis,

    ressort..), soit de leur apporter des caractristiques techniques supplmentaires. Parmi les

    produits de finition organique : le TECHSEAL et le MAGNI B18.

    2.2. Les finitions filmognes [1] [2]

    Les produits filmognes sapparentent des vernis. Les produits sappliquent aprs le

    zingage + passivation par immersion puis schage, leur principe tant de crer une couche

    superficielle protectrice supplmentaire colmatant les pores de la passivation.

    Parmi les finitions filmognes, on trouve lapplication du FINIGARD.

    2.2.1. Les finitions finigard

    Les finitions finigard sont des finitions minrales et organo-minrales appels aussi

    top-coat. Elles sont conues pour protger les passivations sur zinc et zinc alli. La protection

  • Chapitre 1 : Etude bibliographique

    [ 14 ] ENIS SKG

    confre aux pices revtues une protection active contre la corrosion mme aprs choc

    thermique 120C.

    Cette finition est dveloppe pour rpondre aux exigences les plus leve de tenue la

    corrosion de lindustrie automobile et lindustrie de btiment.

    Certaines finitions permettent une maitrise parfaite des coefficients de frottement pour

    les pices filetes. Elles sont exemptes de chrome hexavalent (Chrome6 ou Cr6) et de

    composs dangereux pour lenvironnement.

    Le FINIGARD existe sous diffrents types :

    2.2.2. Les types de FINIGARD

    Similarit Diffrence

    Finigard 105 vernis de renforcement

    filmogne apportant

    amlioration de la tenue au

    brouillard salin.

    rsistance du revtement au

    choc thermique.

    Amlioration du coefficient

    de frottement (0.12 0.18).

    Finigard 200 Conversion du chrome

    hexavalent en trivalent.

    Ce vernis, dcolorant la

    passivation bichromate

    permet dobtenir un zingage

    blanc haute tenue.

    Finigard 401 GU-F Protection du zinc chromat

    contre la corrosion.

    On sintresse dans ce prsent travail ce type de traitement FINIGARD 401 GU-F.

    3. Cycle suivi par les pices traiter par le FINIGARD

    Lapplication du FINIGARD 401 GU-F est destine protger le zinc chromat contre

    la corrosion, sous diffrentes atmosphres ou lorsquil est soumis un environnement hostile;

    par exemple dans le compartiment moteur ou lextrieur dun vhicule automobile.

  • Chapitre 1 : Etude bibliographique

    [ 15 ] ENIS SKG

    Les pices traiter sont des pices appartenant gnralement au secteur automobile,

    de forme variables de masse maximale m=100g et se prsente en vrac. La figure 1.1 prsente

    un exemple de ces pices.

    Figure 1.1: Pices traites

    Une pice ayant subi un traitement de zingage, doit tre obligatoirement trait par le

    FINIGARD.

    La figure 1.2 prsente le cycle suivi par une pice du brut au traitement par le

    FINGARD.

  • Chapitre 1 : Etude bibliographique

    [ 16 ] ENIS SKG

    Figure 1.2: Cycle suivi par une pice traiter

    4. Paramtres du procd de traitement par le

    FINIGARD

    Le choix du procd de traitement dpend de plusieurs paramtres :

    4.1. La forme des pices

    La forme des pices intervient dans le choix du procd dapplication du FINIGARD

    par :

    la sensibilit des pices de faible paisseur au choc,

    la complexit gomtrique des pices favorise un procd un autre,

    les dimensions des pices liminent lutilisation de certains procds.

    4.2. La quantit de pices traiter au cours dun cycle

    Comme les pices traiter suit un cycle bien dtermin, alors leur quantit guide

    ce choix afin dobtenir le stockage intermdiaire minimum.

    4.3. Autres paramtres

    le temps de cycle (y compris le schage aprs revtement),

    les prescriptions rglementaires dans les domaines de la protection

    des travailleurs et de l'environnement.

    Pices

    brutes

    Pices

    finies

    Traitement

    organo-minrale

    Schage des

    pices

  • Chapitre 1 : Etude bibliographique

    [ 17 ] ENIS SKG

    5. Principe du revtement organo-minrale FINIGARD [3]

    Le revtement organo-minrale comporte :

    Des POLYSILICIDES infiniment petits (de diamtre infrieur au centime de

    micron) qui renforcent et prservent les fonctions protectrices de la couche.

    Des POLYMERES ORGANIQUES qui assurent la cohsion du revtement et

    par ailleurs lui confrent un faible coefficient de frottement.

    Des INHIBITEURS de corrosion du zinc, qui sont fixs par les polysilicides.

    Lors de lattaque du zinc par les ions chlorures ou les acides, les inhibiteurs sont

    librs, les agresseurs sont bloqus leur tour par les mmes polysilicides qui neutralisent

    ainsi leur action.

    Cest le principe de la protection active.

    6. Etat de surface requis

    Le FINIGARD 401 GU-F rpond aux impratifs les plus exigeants de lindustrie

    automobile. Ltat de surface aprs traitement est caractrise par :

    Ductilit : sans fissure au pliage

    Excellente matrise du coefficient de frottement

    Absence de goutte aprs schage

    Bonne rsistances aux UV

    7. Les bains de finition organo-minrale FINIGARD 401

    GU-F [3]

    7.1. Matriau de la cuve

    Les cuves, pompes, filtres en contact avec FINIGARD doivent rsister aux solutions

    alcalines oxydantes.

    Les cuves peuvent donc tre fabriques en :

    Matriaux plastiques tels que le polypropylne ou le PVC

    Acier inoxydables

  • Chapitre 1 : Etude bibliographique

    [ 18 ] ENIS SKG

    - Les aciers inoxydables ferritiques : ils comportement environ 12 20 % de

    chrome (qui est le cause de leur bonne rsistance aux agents oxydants). Ils ont une

    rsistance faible et ont aussi une tendance se corroder (rouille rouge).

    - Les aciers inoxydables martensitiques : ils prsentent une concentration en

    chrome voisine des ferritiques. Leurs performances mcaniques sont leves mais ils

    ne rsistent pas lagression de tous les milieux. Ils ont des teneurs de chrome de 17

    ou de 18% et contiennent dautres proportions dautres mtaux (surtout du nickel)

    qui leur confrent la stabilit de ltat austnitique toutes tempratures. Ils

    comportent peu de carbone mais ont dautres lments daddition comme le

    molybdne ou le titane qui amliorent leur tenue la corrosion.

    7.2. Constitution du bain ou cuve de traitement organo-

    minrale

    Le respect dordre dincorporation des constituants est impratif.

    Le FINIGARD 401 GU-F doit tre introduit comme premier constituant dans une cuve

    parfaitement propre raison de 350 500 ml/L et on complte au niveau dsir par addition

    deau de ville 20C en maintenant lensemble sous agitation.

    7.3. Contrle de la cuve

    Le contrle de la cuve se fait par la surveillance et le maintien des six paramtres

    suivants :

    Le Ph :

    Le pH de la suspension doit tre gal 9 avec une tolrance de 0.5.

    Le pH de la suspension ne doit en aucun cas tre infrieur 8.5.Pour toute correction de pH, il

    est impratif dutiliser le produit de montage.

    La temprature

    Elle modifie les caractristiques de fluidit de la suspension. Do la ncessit de son

    ajustement.

    Le temps de contact : 20 40 secondes.

    Lagitation :

    Ce facteur est essentiel. Le maintien de lagitation en permanence garantit la stabilit du

    systme.

  • Chapitre 1 : Etude bibliographique

    [ 19 ] ENIS SKG

    Entretien :

    Maintien de la densit du bain 1027 kg/m3 minimum 20 C par addition rgulire de

    FINIGARD 401 GU-F.

    La consommation par m trait dpend de lentranement de solution hors de la cuve ; on

    estime gnralement entre 0.1 L et 0.3L le volume de solution entrane par m.

    Filtration :

    La filtration du bain sur poche de 80 150 m de porosit est imprative.

    8. Conclusion

    A partir de cette tude bibliographique, nous avons pass en revue les diffrents types

    de finitions, en particulier le traitement organo-minrale FINIGARD, et les caractristiques

    que prsente ce traitement dautant plus sur les pices traiter que sur son mode opratoire.

    Plus prcisment nous avons focalis dans le second chapitre notre attention sur les

    procds de traitement du FINIGARD.

  • CHAPITRE 2

    SOLUTIONS TECHNOLOGIQUES

  • Chapitre 2 : Solutions Technologiques

    [ 21 ] ENIS SKG

    1. Introduction

    La conception de la machine de traitement organo-minrale ncessite ltude des

    diffrentes solutions technologiques afin de choisir la meilleure solution. Dans ce chapitre, on

    prsente les diffrentes solutions proposes. Lanalyse fonctionnelle de la solution

    technologique adopte est galement dtaille.

    Les solutions technologiques dapplication de la finition organo-minrale sont

    multiples.

    2. Les techniques alternatives de la finition organo-

    minrale FINIGARD 401 GU-F

    2.1. Procd au tonneau ou en vrac

    Sur la figure 2.1 est prsente la premire solution propose. Dans ce cas, les pices

    sont introduites dans un tonneau qui sera plong dans un bain de FINIGARD. Le tonneau

    est anim dun mouvement de translation par rapport au bti assur par une transmission

    par chane et dun mouvement de rotation sur lui-mme par une transmission par engrenages.

    Figure 2.1 : Procd au tonneau

  • Chapitre 2 : Solutions Technologiques

    [ 22 ] ENIS SKG

    Cette solution prsente les avantages suivants

    Gain de temps de production (temps de vidange et remplissage des pices

    pour changer la poste de traitement)

    Application adapte pour les pices de formes et de dimensions variables et

    en grande capacit.

    Toutefois, les inconvnients que prsente cette solution sont les suivants :

    Le risque de dformation est prendre en considration surtout pour des

    pices de trs faible paisseur.

    La complexit gomtrique des pices rduit lutilisation de ce procd.

    2.2. Procd lattache

    Ce procd consiste attacher les pices sur des supports ayant des accroches

    de formes convenables.

    Il existe divers types daccrochage :

    Les pices, fixes sur des balancelles rondes, sont plonges dans une cuve

    de FINIGARD. Une fois sorties, les balancelles tournent sur elles mmes afin d'liminer

    les excs de FINIGARD sur les pices par voie de centrifugation.

    Figure 2.2: Procd lattache sur des balancelles

  • Chapitre 2 : Solutions Technologiques

    [ 23 ] ENIS SKG

    Les supports forment une grille prsentant des accroches. Lapplication

    du FINIGARD est assure par introduction des supports dans une cuve contenant le

    produit.

    Figure 2.3: Procd lattache par des supports

    En discutant ce procd, les pices traites ont la particularit davoir une gomtrie

    adaptable laccrochage. La figure 2.4 prsente des exemples de ces pices.

    Figure 2.4: Exemples de pices traites par le procd lattache

    Les avantages que prsente ce procd sont :

    Bon aspect et tat de surface,

    Absence de chocs,

    Permet de traiter des pices longues ou des pices de formes tubulaires creuses.

    Les inconvnients prsents sont :

    Importance du temps daccrochage,

    Ncessit de modification des supports par cause de variation des accroches

    selon la forme des pices traiter.

  • Chapitre 2 : Solutions Technologiques

    [ 24 ] ENIS SKG

    2.3. Traitement par pulvrisation

    Sur la figure 2.5 est prsente une autre solution technologique de traitement de

    finigard. Cette solution consiste pulvriser sous pression travers des buses le FINIGARD

    sur les pices traiter. Pour assurer une bonne finition sur toutes les surfaces, les pices

    doivent se trouver sur un plateau tournant anim dun mouvement de rotation par rapport au

    bti. La pression du produit est assure par une pompe entraine par un moteur lectrique. La

    protection de la pompe et de linstallation hydraulique contre laugmentation brusque de

    pression est assure par un limiteur de pression.

    Figure 2.5 : traitement par pulvrisation

    Les avantages de cette solution sont :

    encombrement minimal de la machine,

    traitement satisfaisant des pices, ce type d'application confre un aspect

    exceptionnel aux pices traites, n'engendre aucun mouvement ou choc.

    fonctionnement simple de la machine.

    Toutefois, les inconvnients que prsente cette solution sont les suivants :

    cot lev

    utilisation dune pompe de grande puissance.

  • Chapitre 2 : Solutions Technologiques

    [ 25 ] ENIS SKG

    3. Analyse fonctionnelle

    La fonction principale de la machine est lapplication dune couche de finition

    FINIGARD .

    Lactigramme correspondant au systme global de la machine est lactigramme A-0

    Figure 2.6: Actigramme A-0

    Pour assurer un tel fonctionnement, on doit fournir diffrentes formes dnergies telles

    que lnergie lectrique et lnergie pneumatique. Sur la figure 2.9 est prsent le graphe

    dassociation du systme propos.

    Les deux fonctions principales sont le traitement de finition des pices et la scurit de

    loprateur. Cinq autres fonctions complmentaires peuvent tre galement introduites.

    Machine de traitement organo-minrale

  • Chapitre 2 : Solutions Technologiques

    [ 26 ] ENIS SKG

    Figure 2.7: Graphe dassociation

    4. Diagramme FAST

    Les systmes qui expliquent le fonctionnement de la machine sont :

    Le systme de manutention par deux vrins pneumatiques permettant la monte

    descente du panier dans la cuve.

    Le systme de rotation du panier par un moteur rducteur coupl une

    transmission par engrenages dentures parallles.

    Le systme de basculement du panier par vrin pneumatique assurant

    linclinaison du panier lorsquil est en position haute.

    Le chauffage de la cuve par des circulateurs deau chaude au fond.

    Enfin, lagitation de la cuve par turbine.

    Machine de

    traitement

    organo-minrale

  • Chapitre 2 : Solutions Technologiques

    [ 27 ] ENIS SKG

    Figure 2.8: Diagramme FAST

    Systme de manutention 2 Vrins

    pneumatiques

    Machine de

    traitement

    organo-minrale

    Systme de rotation du

    panier

    Systme de basculement

    du panier

    Systme de chauffage

    Systme dagitation

    Moteur rducteur

    + Engrenage

    denture droite

    Vrin

    pneumatique

    Des pompes ou

    des rsistances

    lectriques

    Moteur

    rducteur

  • Chapitre 2 : Solutions Technologiques

    [ 28 ] ENIS SKG

    5. Description de la solution choisie pour la machine de

    traitement organo-minrale

    Le procd adapt est celui en vrac. Le cycle des pices traiter montre que

    lapplication du FINIGARD est suivie dune opration de schage. Lindustriel exige

    lutilisation du mme panier contenant les pices pour ces deux oprations. La conception de

    notre machine dpendra donc de lunion de ladaptation du procd en vrac avec lutilisation

    du panier dont on dispose.

    La figure 8 montre le panier considr.

    Figure2.9: Le panier

    5.1. Fonctionnement de la machine

    Les pices traiter sont soumises en vrac dans le panier. Un systme de manutention

    pneumatique assure le dplacement longitudinal du panier pour limmerger dans le bain

    contenant le FINIGARD et le dgager par la suite. Un moteur rducteur coupl avec un

    systme de transmission par engrenage permet la rotation du panier lintrieur et

    lextrieur du bain. Une fois le panier est dgag du bain, un vrin pneumatique assure son

    basculement pour dgager lexcs de matire et aboutir une couche de finition bien

    dtermine. La temprature du FNIGARD est maintenue constante par un systme de

    chauffage par le fond.

  • Chapitre 2 : Solutions Technologiques

    [ 29 ] ENIS SKG

    5.2. Schma cinmatique

  • Chapitre 2 : Solutions Technologiques

    [ 30 ] ENIS SKG

    Figure 2.10: Schma cinmatique de la machine

    Cette solution permet de remplacer le travail manuel de loprateur par un mcanisme

    automatis prsentant les avantages suivants :

    Etat de surface bien maitris

    Conformit des pices aux exigences du domaine

    Minimiser le temps de lopration

    5.3. Choix et description des diffrents systmes de la machine

    de traitement organo-minrale

    5.3.1. Systme de manutention

    5.3.1.1. Choix de lnergie du vrin [4]

    Energie pneumatique/Energie hydraulique :

    En hydraulique : P 300 bar

    Force suprieure 50 000 N.

    Positionnement intermdiaire et prcis des vrins.

    0 Cuve(Bti)

    1 Vrin pneumatique

    2 Support du panier

    3 Panier

    4 pignon

    5 Roue dente

    6

    Moteur rducteur pour

    transmission

    7 Plaque

    8 Vrin dinclinaison

    9

    Moteur rducteur pour

    agitation

  • Chapitre 2 : Solutions Technologiques

    [ 31 ] ENIS SKG

    Vitesse davance rgulire (car lhuile est incompressible en pneumatique

    : P 10 bar)

    Force infrieure 50 000 N.

    Installation peu coteuse (production centralise de lair comprim)

    Transport du fluide plus simple et beaucoup plus rapide (maxi de 15 50 m/s

    contre 3m/s pour lhydraulique)

    Autres avantages des vrins pneumatiques :

    La circulation de lair comprim dans le rseau de distribution entrane des

    pertes de charge ou chutes de pression plus faibles que celles lies la circulation dun

    liquide comme lhuile.

    Les faibles fuites internes ou externes, si elles se produisent, passent

    pratiquement inaperues et ne perturbent pas le fonctionnement du systme.

    Les outillages pneumatiques sont des composants robustes et fiables

    ncessitant peu de maintenance, si le conditionnement dair est correctement ralis.

    Les outillages pneumatiques sont robustes et peuvent se bloquer en cas de

    surcharge sans risque de disjonction ni de description ni dinflammation.

    Lutilisation des vrins pneumatiques limine les transmissions mcaniques

    encombrantes et complexes.

    Vue les avantages quils prsentent, la manutention du mcanisme est effectue par

    deux vrins pneumatiques double effet dont les mouvements sont synchrones. De mme,

    linclinaison du systme est assure par un vrin pneumatique double effet.

    5.3.1.2. Choix du guidage des vrins

    Il existe diffrents types de guidage des vrins :

    a. Guidage par galets :

    Le guidage transversal du vrin est assur par huit galets fixs sur le bti. Le guidage

    axial du support est assur par quatre galets fixs sur le bti alors que le guidage radial est

    assur par 2 galets. (figure 2.11).

  • Chapitre 2 : Solutions Technologiques

    [ 32 ] ENIS SKG

    Figure 2.11: Systme de guidage par galets

    Avantage :

    Solution conomique

    Fonctionnement silencieux

    Inconvnients :

    Le paralllisme du mcanisme lors du levage nait pas matris.

    La courte dure de vie des galets

    b. Guidage linaire :

    Le fonctionnement du systme est bas sur laction de deux colonnes parallles qui,

    guides par le corps et fixes la plaque, guident la tige du vrin. Le systme translate

    correctement grce un dispositif de compensation

    Figure 2.12: Guidage linaire par douilles billes

  • Chapitre 2 : Solutions Technologiques

    [ 33 ] ENIS SKG

    Les guidages linaires sont souvent raliss par 4 douilles billes, comme reprsent

    dans la figure 2.13.

    Figure2.13: douille billes

    La structure des douilles billes est simple ne ncessitant que peu de lubrification. De

    ce fait, le guidage est considrablement fiable et les vitesses de dplacement peuvent aller

    jusqu 5 m/s.

    5.3.2. Systme de rotation du panier

    La rotation du panier est assure par une transmission par engrenages dentures

    droites (figure 16).

    Figure 2.14: Engrenages dentures droites

  • Chapitre 2 : Solutions Technologiques

    [ 34 ] ENIS SKG

    5.3.2.1. Choix du matriau des roues [5]

    Le choix du matriau dpend de plusieurs paramtres :

    Sa rsistance chimique en contact avec le FINIGARD

    Les efforts radial et axial applique sur les roues

    La valeur du coefficient de frottement

    Pour choisir un matriau de haute rsistance chimique et conomique, on est amen

    penser aux engrenages plastiques. Le polypropylne et le polyamide sont les mieux

    convenables.

    a. Le polypropylne (PP) : Avantages et inconvnients :

    Les polypropylnes sont des thermoplastiques partiellement cristallins, opaques, blanc

    laiteux.

    On distingue quatre familles : PP homo/Copo, PP+ 40% talc, PP+40% Mica, PP+30%

    FV

    Les avantages que prsente ce matriau :

    Bonne rsistance chimique

    Faible coefficient de frottement

    Bonne rsistance aux flexions rptes

    Bonne rsistance au choc

    Grande facilit de mise en forme

    Excellent isolant lectrique

    Faible cout..

    Toutefois les inconvnients sont :

    Trs sensible au soleil (il faut les protger en ajoutant des stabilisants)

    Grand retrait au moulage.

    b. Les polyamides (PA) : Avantages et inconvnients :

    Les polyamides sont trs connus sous des noms commerciaux tels que Nylon (PA 6.6),

    Rilsan (PA 11) ou Technyl (PA 6.6). Les PA sont partiellement cristallins. Ils sont opaques.

    On distingue schmatiquement trois familles : PA6, PA66, PA11. Les PA6 et 66, associs

    des fibres de verre (courtes), prsentent des proprits mcaniques amliores.

    Proprits :

    Leur rsistance aux solvants et aux bases

    Leur tenue en fatigue ;

  • Chapitre 2 : Solutions Technologiques

    [ 35 ] ENIS SKG

    Leurs rsistances aux chocs rpts et labrasion, leur faible coefficient de

    friction

    Leurs rsistances leves la rupture en traction et aux sollicitations grande

    vitesse

    Leur rsistance au fluage

    La conservation de leurs excellentes proprits dans un large domaine de

    temprature stendant de 50 + 170 C selon les types de polyamides.

    Les proprits limitatives sont essentiellement :

    Leur reprise dhumidit (qui entrane, pour les polyamides qui y sont le

    plus sensibles, une variation dimensionnelle importante et affecte leurs proprits),

    Les proprits mcaniques sont altres quand les polyamides sont maintenus

    en prsence deau

    Leur sensibilit lentaille

    Leur oxydabilit haute temprature

    Leur rsistance au feu.

    Figure 2.15: Absorption dhumidit (%) saturation dans leau

    c. Absorption des deux matriaux :

    On dispose de deux chantillons lun en polypropylne lautre en polyamide, de mme

    dimensions. On les introduit dans deux bchers de 450 ml remplis de FINIGARD pendant

    24h.

  • Chapitre 2 : Solutions Technologiques

    [ 36 ] ENIS SKG

    Rsultat de lexprience :

    Polypropylne Polyamide

    Masse initiale (g) 40 50

    Masse aprs exprience (g) 40.2 53.06

    Absorption (%) 0.5 6.12

    Tableau 1: Mesure de lexprience

    Vue que le FINIGARD est base deau, on remarque que labsorption du polyamide

    est lev ce qui altre ces proprits mcaniques.

    On choisit donc le polypropylne.

    Pour rigidifier la structure on utilise des plaques de renforts en dessus et en dessous de

    la roue dentes en acier inox.

    5.3.2.2. Identification du type de polypropylne

    On va utiliser le polypropylne prsent dans la socit, il faut donc identifier son type.

    On effectue pour cela trois essais de traction dterminant la limite lastique du matriau.

    Eprouvette de traction :

    Sur la figure 2.16 est reprsente lprouvette de traction selon la norme NF EN ISO

    527

    Figure 2.16: Eprouvette de traction

  • Chapitre 2 : Solutions Technologiques

    [ 37 ] ENIS SKG

    Essais de traction :

    Type : Cylindre

    Hauteur : 73,6 Diamtre : 7,6 Section : 45,365

    1er

    essai :

    Figure 2.17: Courbe de traction du 1er essai

    Rsultats :

    Longueur initiale : Lo=60

    Longueur finale : Lu=83,71

    Section initiale : So=45,365

    Allongement aprs rupture : A=39,517 %

    Charge maximum : Fm=1,507 KN

    Charge unitaire de rupture : Rm =33,23 N/mm

    2me essai:

    Figure 2.18: Courbe de traction du 2me essai

  • Chapitre 2 : Solutions Technologiques

    [ 38 ] ENIS SKG

    Rsultats :

    Longueur initiale : Lo =60

    Longueur finale : Lu =85,15

    Section initial: So= 45,365

    Charge maximum: Fm= 1,483 KN

    Charge unitaire de rupture : Rm= 32,7 N/mm

    3me essai:

    Figure 2.19: Courbe de traction du 3m essai

    Rsultats :

    Longueur initiale : Lo =60

    Longueur finale : Lu =84,34

    Section initial: So =45,365

    Charge maximum: Fm= 1,531 KN

    Charge unitaire de rupture : Rm =33,759 N/mm

    Figure 2.20: Courbe contrainte en fonction de la dformation

  • Chapitre 2 : Solutions Technologiques

    [ 39 ] ENIS SKG

    En traant la tangente la courbe de la figure 2.20 dans la zone lastique on trouve :

    Re = F / S = 22.04 N/mm

    Par identification avec le tableau de lannexe (1), on dduit que le matriau est le

    polypropylne PP homo/ copolymre.

    5.3.3. Systme de chauffage

    Une rsistance chauffante est un lment lectrique passif, ayant la proprit de

    dgager de la chaleur, lorsquelle est traverse par un courant lectrique. Elle est

    gnralement destine chauffer de lair dans un local, une surface conductrice de chaleur, du

    liquide ou du gaz. Alimente par un courant lectrique continu, alternatif mono ou polyphas,

    sa conception est variable selon lutilisation : blinde, accessible, souple, tubulaire, ailette

    ou inaltrable aux agents corrosifs.

    Figure2.21: rsistances lectriques blindes (sans ou avec ailettes)

    Caractristiques :

    Facile installer

    Disponible dans une grande varit de gaines, diamtres et puissances

    nominales

    Positionnement prcis de la source de chaleur

    Varit illimite de forme

    Contrle facile de la gnration de chaleur

    Entretien minimal et longue dure de vie

    Excellente isolation lectrique interne et conduction de chaleur

    Le chauffage est effectu au fond de la cuve, selon la puissance de chauffage on

    choisit soit le chauffage par des rsistances lectriques blindes ou par des pompes de

    circulation deau chaude provenant de la chaudire.

  • Chapitre 2 : Solutions Technologiques

    [ 40 ] ENIS SKG

    5.3.4. Systme dagitation

    Un agitateur a pour but d'assurer l'homognisation d'un milieu (homognisation du

    point de vue des composants du milieu et de la temprature). La fonction premire dun

    agitateur est donc de mettre des liquides en mouvement un dbit et une vitesse donnes qui

    permettra de rpondre, agiter, mlanger, dissoudre des produits miscibles ou non-miscibles

    afin dobtenir un degr duniformit dsir dans un rservoir.

    Un dispositif dagitation est constitu :

    dun systme dentranement

    dun arbre

    dun ou plusieurs mobiles dagitation

    Il faut tenir compte de plusieurs contraintes dpendant :

    de la gomtrie de la cuve sur laquelle lagitateur est install

    du rgime de fonctionnement

    des produits mlanger

    Elles permettent de choisir :

    le matriau ( partir de la nature des produits mlangs et des conditions de

    pression et de temprature)

    le systme dtanchit ( partir des conditions de pression, de temprature et

    des produits mlangs)

    la conception mcanique et la longueur darbre ( partir de la forme de la cuve,

    des contraintes dimplantation...).

    Il existe diffrents types d'agitateur en fonction du milieu, de la configuration de

    l'unit et de l'effet dsir. On distingue donc selon leffet dsir les agitateurs dbit radial et

    ceux dbit axial.

    Figure 2.22: Types dagitateurs

  • Chapitre 2 : Solutions Technologiques

    [ 41 ] ENIS SKG

    Mlange radial :

    Le mlange radial provoque un mouvement au niveau de l'agitateur: le fluide part du

    centre du rcipient, est propuls par l'agitateur vers les parois d'o il est renvoy vers le

    centre.

    Pour ce cas les types dagitateurs sont : turbine, ancre, plaque, grille

    Mlange axial :

    Le mlange axial provoque un mouvement dans tout le rcipient : lagitateur comme

    une pompe qui aspire le fluide le long de son axe avant de le rejeter vers le bas. Le fluide

    remonte alors le long des parois et une fois dans la partie suprieure du rcipient est aspir

    vers le centre avant de redescendre.

    Les types dagitateurs sont : hlice, turbine pales inclines, agitateur ruban

    Pour notre machine on utilise un systme dagitation par hlices pales inclins avec

    une vitesse lente.

    Le choix entre les solutions technologiques des diffrents organes de la machine

    aboutit la modlisation suivante :

    Figure 2.23 : Machine de traitement organo-minrale

  • Chapitre 2 : Solutions Technologiques

    [ 42 ] ENIS SKG

    6. Conclusion

    Dans ce chapitre, on a dfini les diffrentes solutions technologiques de la machine de

    traitement organo-minrale. En outre, les critres de choix de la solution convenable au besoin

    de la socit ont t spcifis. Enfin, on a dtaill le fonctionnement de la solution retenu.

    Dans le chapitre suivant, on va sintresser au calcul et au dimensionnement de la machine.

  • CHAPITRE 3

    CALCUL ET DIMENSIONNEMENT

  • Chapitre 3 : Calcul et dimensionnement

    [ 44 ] ENIS SKG

    1. Introduction

    Pour garantir un bon fonctionnement et une longue dure de vie de la machine de

    traitement raliser, ce chapitre est consacr au calcul et dimensionnement des diffrents

    composants de la machine les plus sollicits. La vrification de la rsistance est galement

    prsente en se basant sur la mthode des lments finis et le calcul RDM.

    2. Dimensionnement des vrins pneumatiques [6]

    2.1. Vrins de manutention

    2.1.1. Calcul du diamtre dalsage du vrin

    La charge statique applique au vrin est due la masse du support avec le panier.

    Cette charge est calcule partir de la formule suivante :

    Cs =

    (3-1)

    Avec :

    m : masse du support et du panier

    g : acclration de pesanteur

    La pratique montre quon obtient un bon comportement du vrin avec un taux de

    charge infrieur ou gal 75% (Barlier 1995).

    Dans notre cas, on choisit c = 75%.

    Do la charge dynamique Cd thorique produit par le vrin est gal :

    Cd=

    (3-2)

    Acclration de la pesanteur : g g =210 m.s

    Masse du support avec

    panier : m

    m = 90 kg

    Charge statique : Cs Cs = 45 daN

    Charge dynamique : Cd Cd = 60 daN

  • Chapitre 3 : Calcul et dimensionnement

    [ 45 ] ENIS SKG

    Tableau 2: Calcul de leffort dynamique des vrins

    Ltape suivante consiste trouver le vrin dont la force dynamique Fd est gale ou

    suprieure la charge dynamique.

    Fd Cd (3-3)

    Daprs les abaques (annexe3.1), le point de rencontre relative de 4 bars et la charge

    dynamique de 60 daN se situe entre les courbes des vrins de diamtre D 40 et 50mm.

    Dautre part le rendement dun vrin est dfini par :

    =

    (3-4)

    Daprs les deux relations prcdentes on obtient

    Fs

    En admettant un rendement minimum =0.8

    Comme la force statique la sortie de la tige est

    Fs= p

    (3-5)

    Le diamtre de lalsage de la tige du vrin est donc calcul par la formule suivante :

    D =

    (3-6)

    Avec p : pression de lair lentre du vrin

    Sur le tableau 3 sont rcapitules les valeurs numriques des diffrents paramtres

    tudis.

    Tableau 3: Calcul du diamtre dalsage de la tige des vrins de manutention

    Pression de lair : p p=4 bar

    Rendement du vrin : = 0.8

    Diamtre dalsage de la tige du vrin : D D = 48.86 mm

  • Chapitre 3 : Calcul et dimensionnement

    [ 46 ] ENIS SKG

    Figure3.1: Vrin pneumatique

    2.1.2. Calcul du taux de charge corrig

    Leffort dynamique rel F' se calcule laide de la formule suivante :

    2DF' p

    4

    (3-7)

    Le taux de charge rel sexprime par la formule suivante :

    r =

    F' (3-8)

    Les rsultats numriques sont rcapituls dans le tableau 4 :

    Tableau 4 : Calcul du taux de charge corrig

    2.1.3. Calcul de leffort dynamique lentre de la tige du vrin

    Leffort dynamique lentre de la tige du vrin est dtermin partir du

    tableau prsent dans lannexe (3.2) .Pour une pression p=4 bar et un diamtre du piston gal

    D= 50mm, correspond la valeur numrique de leffort dynamique lentre de la tige du

    vrin Fe=62daN.

    2.1.4. Calcul de leffort thorique du vrin la sortie de la tige

    Leffort thorique du vrin du ct de la chambre avant est dtermin par la formule

    suivante :

    2 2(D d )F p

    4

    (3-9)

    Avec d : diamtre de la tige

    Diamtre du piston : D D = 50 mm

    Pression de lair : p p = 4 bar

    Effort dynamique rel : F' F' = 78.5 daN

    Taux de charge relle : r r = 57 %

  • Chapitre 3 : Calcul et dimensionnement

    [ 47 ] ENIS SKG

    Pour un diamtre dalsage de vrin (D = 50mm) correspond un diamtre de la tige d

    gal 18 mm (annexe 3.2), suivant le fonctionnement du systme

    A.N F= 68.4 daN

    2.1.5. Calcul de la dure de vie des joints

    La dure de vie des joints ne dpend que de la course du vrin.

    Daprs le tableau de lannexe (3.3), la plus grande course normalise du vrin

    correspondant au diamtre nominal D=50 mm est C= 400mm.

    Alors quil existe sur le march C = 500 mm, et qui convient mieux pour le

    fonctionnement du systme de manutention.

    Pour cette valeur de la course, partir de labaque prsent dans lannexe (3.4),

    on trouve une dure de vie des joints gale DU = 2 106 manuvres de vrin.

    2.1.6. Vrification de la rsistance de la tige au flambage

    La charge critique est calcule par la formule suivante :

    2

    c 2

    E IF p

    C

    (3-

    10)

    Le moment polaire I est dtermin par la formule suivante :

    I = d4 / 64 (3-11)

    La condition de la rsistance au flambage est dfinie par :

    cFF s

    (3-12)

    Avec

    module dlasticit (dtermin partir de lannexe 3.5): E 3E 210x10 MPa

    coefficient de scurit (dtermin par lannexe 3.6) : s s = 1.7

    Tableau 5: Paramtres de la rsistance de la tige

    A.N Fc / s = 1005 daN

    On vrifie donc la rsistance de la tige du vrin au phnomne de flambage.

    2.1.7. Dtermination de la vitesse de dplacement

    La vitesse maximale de dplacement de la tige est dtermine partir de labaque de

    lannexe 3.7.

    1MaxV 0,7 m.s .

  • Chapitre 3 : Calcul et dimensionnement

    [ 48 ] ENIS SKG

    Nous avons choisi une vitesse de dplacement gale -1V=0,2 m.s . Ce qui vrifie les

    conditions prcdentes.

    2.1.8. Calcul du dbit dair

    Le dbit de lair ncessaire pour soulever la charge du panier est gale :

    Q 2 V S (3-13)

    2DS

    4

    (3-14)

    Avec :

    S : section du piston

    Q=7.85 10-4 m 3 /s

    Q= 47.12 l/min

    Ce qui est adaptable avec le compresseur de la socit.

    2.1.9. Les amortisseurs

    Tout mobile de masse M et de vitesse v possde une nergie cintique. Il en est de

    mme pour le systme compos des parties mobiles du vrin (piston, tige et moyen

    dattelage) et de la charge entraine. Si le vrin arrive grande vitesse en fin de course, il peut

    en rsulter un choc plus ou moins violent sur le fond du vrin ou sur les butes extrieures.

    Ces chocs sont nfastes pour les organes du vrin et les mcanismes do la ncessit

    dintroduction dun amortisseur pour absorber lnergie cintique absorbe.

    On choisit le cas dun amortisseur pneumatique dont le piston porte un moyeu venant

    sengager en fin de course dans lalsage du flasque du vrin. Lair emprisonn entre le piston

    et le flasque passe par ltranglement ajust par une vis pointeau. Deux effets se conjuguent.

    Dabord lair emprisonn amortit la plus grande partie du choc, ensuite le rducteur de dbit

    rduit suffisamment la vitesse pour que le choc final soit attnu.

    Figure 3.2: Symbole vrin double effet avec amortisseur pneumatique

  • Chapitre 3 : Calcul et dimensionnement

    [ 49 ] ENIS SKG

    Figure 3.3: Principe de lamortissement pneumatique

    2.1.10. Calcul du diamtre de laxe de pivotement

    a. Vrification de la rsistance de laxe au cisaillement :

    La contrainte de cisaillement est exprime par la relation :

    =

    =

    rod (3-15)

    Avec T = Fr / 2

    La condition de rsistance au cisaillement scrit :

    pgR (3-16)

    pgR = egR

    Pour un acier alli, daprs lannexe (3.8) eg eR 0,8 R

    Lquation (3-16) scrit alors:

    rro

    pg

    2 Fd

    R

    (3-17)

    Avec

    T : effort tranchant agissant sur laxe T=225N

    Re : rsistance lastique Re = 700MPa

    egR : Rsistance lastique au cisaillement. egR = 560 MPa

    s : coefficient de scurit (annexe3.9) s= 4

  • Chapitre 3 : Calcul et dimensionnement

    [ 50 ] ENIS SKG

    pgR : Rsistance pratique au cisaillement pgR = 140 MPa

    rod : Diamtre de laxe rod 1.43 mm

    Tableau 6: Rsistance au cisaillement de laxe de pivotement

    b. Vrification de la rsistance la flexion de laxe de la rotule :

    Le moment flchissant maximal est dtermin par la formule suivante :

    fz rM F l (3-18)

    Avec :

    l : longueur de laxe gal l=150mm

    rF : Effort exerc sur le vrin

    La contrainte maximale max est dtermine par la formule suivante :

    maxmax fz

    Gz

    yM

    I (3-19)

    romax

    dy

    2 (3-20)

    4

    roGz

    dI

    64

    (3-21)

    Avec :

    maxy : Flche maximale

    GzI : Moment quadratique

    La condition de rsistance de laxe la flexion scrit :

    max peR (3-22)

    Rpe = Re /s. on prend s = 4

    Lquation (3-22) scrit alors:

    3ro

    32 Mfz sd

    Re

    (3-23)

    Soit : rod 15.77 mm

    Dans notre cas, on prend un diamtre vrifiant la fois la rsistance au cisaillement et

    la flexion. Soit : rod 16 mm.

  • Chapitre 3 : Calcul et dimensionnement

    [ 51 ] ENIS SKG

    2.2. Vrin dinclinaison

    2.2.1. Calcul du diamtre dalsage du vrin

    Cs

    . Cos (3-24)

    A.N Cs = 90 daN

    Avec

    : angle dinclinaison du support ; 0 50

    Cd

    A.N Cd = 120 daN

    Fd Cd

    Daprs les abaques (annexe3.1), le point de rencontre relative de 4 bars et la charge

    dynamique de 120 daN se situe entre les courbes des vrins de diamtre D 63 et 80mm.

    Dautre part le rendement dun vrin est dfini par :

    =

    Fs

    =0.8

    Fs= p

    Le diamtre de lalsage de la tige du vrin est donc calcul par la formule suivante :

    D =

    Avec p : pression de lair lentre du vrin

    Sur le tableau 7 sont rcapitules les valeurs numriques des diffrents paramtres

    tudis.

    Tableau 7: Calcul diamtre du vrin dinclinaison

    On prend donc D = 80 mm.

    2.2.2. Calcul du taux de charge corrig

    2DF' p

    4

    r =

    F'

    Pression de lair : p p=4 bar

    Rendement du vrin : = 0.8

    Diamtre dalsage de la tige du vrin : D D = 69.09 mm

  • Chapitre 3 : Calcul et dimensionnement

    [ 52 ] ENIS SKG

    Les rsultats numriques sont rcapituls dans le tableau 8:

    Tableau 8: Taux de charge du vrin dinclinaison

    Pour amliorer le taux de charge on peut agir sur la pression vue quelle est rglable

    par lintroduction dun rgulateur dbit.

    En effet pour p= 3 bar ; F'= 150.7 daN ; r= 59 %

    2.2.3. Calcul de leffort dynamique lentre de la tige du vrin

    A partir du tableau prsent dans lannexe (3.2) , Fe=170 daN.

    2.2.4. Calcul de leffort thorique du vrin la sortie de la tige

    2 2(D d )F p

    4

    Daprs lannexe (3.2), d = 22 mm

    A.N F= 185.8 daN

    2.2.5. Calcul de la dure de vie des joints

    Daprs le tableau de lannexe 3.3, parmi les courses normalises du vrin correspondant

    au diamtre nominal D=50 mm, on prend C= 400mm.

    Pour cette valeur de la course, partir de labaque prsent dans lannexe 3.4 , on

    trouve une dure de vie des joints gale DU = 2.8 106 manuvres de vrin.

    2.2.6. Vrification de la rsistance de la tige au flambage

    2

    c 2

    E IF p

    C

    I=d4/64

    La condition de la rsistance au flambage est dfinie par :

    cFF s

    module dlasticit (dtermin partir de lannexe 3.5): E 3E 210x10 MPa

    Diamtre du piston : D D = 80 mm

    Pression de lair : p p = 4 bar

    Effort dynamique rel : F' F' = 201 daN

    Taux de charge relle : r r = 45 %

  • Chapitre 3 : Calcul et dimensionnement

    [ 53 ] ENIS SKG

    coefficient de scurit (dtermin par lannexe 3.6) : s = 2

    Tableau 9: Paramtres de calcul

    A.N Fc / s = 2979 daN

    D o la vrification de la rsistance de la tige du vrin au phnomne de flambage.

    2.2.7. Dtermination de la vitesse de dplacement

    Nous avons choisi une vitesse de dplacement gale -1V=0,2 m.s .

    2.2.8. Calcul du dbit dair

    Le dbit de lair ncessaire pour soulever la charge du panier est gale :

    Q 2 V S (3-25)

    2DS

    4

    (3-26)

    Avec :

    S : section du piston

    Q=2*10-3

    m 3

    /s

    Q= 120 l/min

    2.2.9. Choix de la rotule et du systme de fixation du vrin

    Les systmes de fixation des vrins sont multiples et sont reprsents dans lannexe

    (3.10).Vue la position incline du vrin, on choisit une rotule (A) pour la fixation avant et un

    tourillon ou pivot (H) pour celle arrire. Suivant le diamtre dalsage D=80mm, les

    rfrences sont : la rfrence KF-17080 (annexe 3.11) pour la rotule et la rfrence KF-13080

    (annexe 3.12) pour le tourillon.

    Laxe de la chape est arrt en translation par deux circlips.

    On choisit de mme le cas dun amortisseur pneumatique intgr au vrin.

    Le support sur lequel est fix le vrin dinclinaison est un support rectangulaire 70*40

    soud sur une longueur de 100mm sur les plaques .Ce choix est effectu aprs tude et

    optimisation sur RDM6 de la raction du tube :

  • Chapitre 3 : Calcul et dimensionnement

    [ 54 ] ENIS SKG

    Figure3.4 : Modlisation du support

    Rsultats

    Figure 3.5 : Rsultat de la raction du support

    La contrainte maximale est de 130MPa qui est infrieure la contrainte admissible

    (147MPa).

    2.2.10. Calcul du diamtre de laxe de la rotule

    a. Vrification de la rsistance de laxe au cisaillement :

    =

    =

    rod

  • Chapitre 3 : Calcul et dimensionnement

    [ 55 ] ENIS SKG

    La condition de rsistance au cisaillement scrit :

    pgR

    dro

    pgR

    T : effort tranchant agissant sur laxe de la rotule T=900N

    Re : rsistance lastique Re = 700MPa

    egR : Rsistance lastique au cisaillement. egR = 560 MPa

    s : coefficient de scurit s= 4

    pgR : Rsistance pratique au cisaillement pgR = 140 MPa

    rod : Diamtre de laxe de la rotule rod 2.86 mm

    Tableau 10: Calcul diamtre de laxe de la rotule

    b. Vrification de la rsistance la flexion de laxe de la rotule

    fz rM F l

    Avec :

    l=100mm

    rF : Effort exerc sur le vrin

    La contrainte maximale max est dtermine par la formule suivante :

    maxmax fz

    Gz

    yM

    I

    romax

    dy

    2

    4

    roGz

    dI

    64

    Avec :

    maxy : Flche maximale

    GzI : Moment quadratique

    La condition de rsistance de laxe la flexion scrit :

    max peR

    Rpe = Re /s. on prend s = 4

  • Chapitre 3 : Calcul et dimensionnement

    [ 56 ] ENIS SKG

    Lquation (3-2 1) scrit alors:

    3ro

    32 Mfz sd

    Re

    Soit : rod 17.36 mm

    On prend rod 20 mm.

    3. Dimensionnement de lunit de guidage [7]

    Le dimensionnement de lunit de guidage sappuie essentiellement sur la vrification

    de la condition du non-arc-boutement .Cette condition scrit :

    f : coefficient dadhrence entre les surfaces de contact

    L : longueur du guidage (3-27)

    : Distance entre la direction de laction mcanique et laxe de la

    liaison.

    On dsire utiliser des douilles billes, les deux surfaces de contacts sont donc acier-

    acier ayant pour coefficient de frottement 0.2

    tant gale 55mm donc L >=22mm.

    On choisit une unit de guidage forme H avec 8 douilles billes KH2030.

    Le dimensionnement de lunit de guidage est effectu selon la norme ISO6432

    (voir annexe3.13).Pour la fixation des formes H sur la cuve, on fait un mplat de 5mm sur

    lunit, un fer plat est soud sur le mplat et une cornire vient se fixer par des vis au fer plat

    dune part et soud sur la cuve dautre part.

    2f

    L

  • Chapitre 3 : Calcul et dimensionnement

    [ 57 ] ENIS SKG

    Figure 3.6: Unit de guidage linaire

    4. Calcul de la puissance du moteur-rducteur [5]

    Vu que le panier tourne une faible vitesse, la rduction partir de 1440 tr/mn se fait par

    deux rapports:

    1er rapport du moteur rducteur :

    Roue et vis sans fin : r1 = 24

    2me rapport de rduction :

    Engrenage : r2 = 4.5

    Le rapport de rduction global est

    r = rI * r2 (3-27)

    A.N r = 108

    La frquence dentre est la frquence de rotation de larbre moteur

    Nm = Ne = 1440tr/min We = 150.79 rd / s

    Or

    r =

    Ws =

    (3-28)

    La puissance de sortie est donne par la formule suivante :

    Ps = Mp . Ws (3-29)

    Mp est le moment polaire exprime par :

  • Chapitre 3 : Calcul et dimensionnement

    [ 58 ] ENIS SKG

    Mp = I . =

    .

    (3-30)

    La puissance dentre est relie celle de sortie par :

    Pe =

    (3-31)

    Le rendement est obtenu par le produit des deux rendements 1 (roue-vis) et 2

    (roue-pignon)

    1= 0.5 ; 2= 0.9

    M: masse de la charge M = 120 Kg

    R : rayon du panier R = 0.24 m

    Td : temps de dmarrage du moteur Td = 0.07 s

    Ws : vitesse angulaire de sortie du systme Ws = 1.4 rd / s

    Ps : puissance de sortie Ps = 96.768 W

    Pe : puissance du moteur Pe = 215 W

    Tableau 11: Calcul de la puissance du moteur

    Le couple dentrainement est dfini par :

    C =

    (3-32)

    Le couple dentre est donc Ce =

    A.N Ce = 1.43 N.m

    Le couple de sortie est Cs =

    A.N Cs = 69.12 N.m

    Lapplication de la finition varie dune gamme de produits un autre, lutilasation

    dun variateur de frquence avec un moteur de puissance 0.35 Kw permet de sadapter la

    qualit et la quantit des pices.

    5. Calcul des engrenages

    5.1. Calcul du module [8]

    bdi = 19 106

    (

    ) (

    ) (1+

    ) ys y (3-33)

    bdi = 8 m Z1 m = 8 m3 Z1

    2 (3-34)

    Par suite m = [

    (

    ys y]

    1/3 (3-35)

  • Chapitre 3 : Calcul et dimensionnement

    [ 59 ] ENIS SKG

    E : module dlasticit E = 1400 MPa

    : angle de pression = 20

    Z1 : nombre de dents du pignon Z1 = 30

    P : puissance P = Pn 2 = 370 * 0.5 = 185 W

    = Hadm : contrainte admissible Hadm =

    e =

    * 22.04 = 14.66 Mpa

    n = np : frquence de rotation du pignon np = 60 tr /min

    i1,2 : rapport de rduction i1,2 = 4.5

    ys ys = 1.05

    y y = 1.1

    m : module des roues m = 4

    Tableau 12: Calcul du module dengrnement

    5.2. Caractristiques des roues denture droite normale ( =

    20 ) [9]

    Toute les roues denture droite et de mme module engrnent entre elles, quels que

    soient leur diamtre et leur nombre de dents

    Roue Pignon

    Module m : dtermin partir du calcul

    prcdent de rsistance des

    matriaux

    m = 4

    Nombre de dents Z : dtermin partir des

    rapports des vitesses r2=

    =

    Zr = 135 Zp = 30

    Pas p = m . p = 12.5

  • Chapitre 3 : Calcul et dimensionnement

    [ 60 ] ENIS SKG

    Saillie ha = m ha = 4

    Creux hf = 1.25. m hf = 5

    Hauteur de dent h = ha + hf = 2.25. m h = 9

    Diamtre primitif d = m. Z dr = 540 dp = 120

    Diamtre de tte da = d + 2m dar = 548 dap = 128

    Diamtre de pied df = d 2.5m dfr = 530 dfp = 110

    Largeur de denture b = k .m (k valeur se fixer

    frquemment 8 ou 10) on prend

    k=8

    b = 32

    Entraxe de deux roues a =

    =

    +

    a = 330

    Tableau 13: Caractristiques des roues

    5.3. Calcul de la clavette [9]

    Une clavette est une pice destine rendre solidaires un organe de machine et un

    arbre. On utilise une clavette pour permettre la liaison en rotation du pignon et de larbre du

    moteur rducteur.

    La clavette est longitudinale, parallle laxe des pices immobiliser.

    On choisit un clavetage forc dont la liaison est obtenue par coincement de faces

    intrieures et suprieures de la clavette sur ses portes, de forme A de longueur 28mm

    Figure 3.7: Clavette force

    Daprs lannexe (3.14) on dduit le tableau suivant :

    D a b h Smin j K1

    30 8 7 11 0.25 d-4 d+2.4

    Tableau 14: Dimensionnement de la clavette

    Par suite j= 26 ; K1 = 32.4

  • Chapitre 3 : Calcul et dimensionnement

    [ 61 ] ENIS SKG

    Larrt en translation du pignon par rapport laxe du moteur rducteur est effectu

    par un circlips et un paulement dans laxe du moteur rducteur.

    6. Paliers de guidage en rotation

    6.1. Les coussinets [5]

    Ce type de guidage prsente une solution simple mettre en uvre, conomique et

    assurant un fonctionnement silencieux. Les coussinets existent sous des formes et dimensions

    normaliss diffrentes.

    Figure 3.8: Types de coussinets

    Ces bagues peuvent fonctionner sec ou avec lubrification pour diminuer le

    frottement. Le calcul des dimensions du coussinet est estim par le calcul du produit P*V.

    La pression diamtrale P (N/mm2) donne par la formule suivante :

    P=F / (d*L) (3-36)

    F : la charge radiale sur le palier(N)

    d : diamtre dalsage du coussinet (mm)

    L : longueur du coussinet (mm)

    La charge radiale F est exprime

    F =

    (3-37)

    C : couple D : diamtre

    Pour le pignon C = Ce = Pe / We = 2.45 N.m

    Pour la roue C = Cs = Ps / Ws = 119 N.m

    La vitesse circonfrentielle V en m/s :

    V=R* (3-38)

    Avec :

  • Chapitre 3 : Calcul et dimensionnement

    [ 62 ] ENIS SKG

    R : rayon intrieur du coussinet

    : vitesse angulaire en rd/s ( =2N/60)

    Le facteur P*V permet de sassurer, en fonction du matriau du coussinet, sil serait capable

    de supporter lnergie engendre par le frottement. La condition est donc

    P*V (P*V )adm (3-39)

    Coussinet de

    guidage pour Matriau L F P(MPa) V(m /s) P*V (P*V)admi

    pignon Tflon 37 40 66.22 0.045 0.094 4.23

    10-3

    1.5

    Roue Tflon 78 40 1525.64 0.5 0.049 0.045 1.5

    Tableau 15: Dimensionnement des coussinets

    Le montage dun coussinet dans lalsage se fait avec un ajustement serr.

    Figure 3.9 : Montage dun coussinet

    6.2. Rsultats de lemploi des coussinets

    Lutilisation du coussinet pour le guidage de la roue dente pose problme. En faite, dans

    la position la plus dfavorable de la machine c'est--dire le support est inclin de 50 de la

    position verticale ; le frottement entre linox et le tflon minimise la dure de vie du coussinet

    et la coplanarit des roues dentes nest plus respecte. Pour cela ,on utilise deux roulements

    billes logs entre un arbre fixe soud sur le support et un moyeu tournant qui permet la

  • Chapitre 3 : Calcul et dimensionnement

    [ 63 ] ENIS SKG

    rotation de la roue dente ,donc du panier remplie de pices .Pour garder un systme tanche,

    lutilisation de deux joints dtanchit est recommande. Un joint est dispos lors de la mise

    en place du couvercle qui sappuie sur la bague extrieure du roulement.

    6.3. Les roulements [10]

    En tenant compte du diamtre de laxe tournant guidant le diamtre extrieur du

    roulement dune part et du catalogue fournisseur (annexe 3-15) dautre part, on

    choisit dintroduire deux roulements billes de diamtre intrieur d = 40 mm, de diamtre

    extrieur D = 68mm et dpaisseur B = 15mm.

    La distance entre les deux roulements reprsente la longueur de guidage L.

    L = 1.5 2 x d

    On prend L = 1.8 x d = 72 mm.

    La charge dynamique quivalente applique sur les roulements est :

    P = X Fr + Y Fa (3-40)

    En effet, daprs lannexe (3-16) le calcul du rapport Fa / C0 dtermine la valeur de e. Et en

    comparant le rapport Fa / Fr e, on trouve la valeur de X et Y.

    Avec Fr : effort radial, Fa : effort axial.

    X et Y : coefficients dterminer.

    C0 : charge de base statique dtermine daprs lannexe (3-15): C0 = 780 daN =7800N

    La dure de vie souhaitable sexprime :

    Lh =

    L10 L10 =

    Lh (3-41)

    Lh : dure de vie souhaitable du roulement

    (annexe 3-17)

    Lh = 20000 h

    N : frquence de rotation N = 15 tr/min

    L10 : dure de vie du roulement L10 = 18 millions de tours

    Tableau 16 : Dure de vie du roulement

    La charge dynamique du roulement scrit :

    C = P x (L10)^(1/3) (3-42)

    6.3.1 En position verticale

    Dans cette position, on ne dispose que deffort axial alors :

    P= Y Fa

    Leffort radial Fr tend vers 0, par suite le rapport Fa / Fr tend vers donc suprieur e.

  • Chapitre 3 : Calcul et dimensionnement

    [ 64 ] ENIS SKG

    Fa 900 N

    Fa / C0 0.128

    Daprs lannexe (3-16), 0.27 e 0.31 0.31

    Y 1.4

    P 1260 N

    C 3302 N

    Tableau 17 : Calcul de la charge dynamique du roulement en position verticale

    6.3.2 En position incline

    Fa = F sin

    Fr = F cos

    Fa 690 N

    Fr 587.5 N

    Fa / C0 0.088

    Daprs lannexe (3-16),

    0.27 e 0.31

    0.27

    Fa / Fr 1.17

    X 056

    Y 1.6

    P 1433 N

    C 3755 N

    Tableau 18 : Calcul de la charge dynamique du roulement en position incline

  • Chapitre 3 : Calcul et dimensionnement

    [ 65 ] ENIS SKG

    6.3.3 Conclusion

    Dans chacune des deux positions la charge dynamique quivalente applique sur les

    roulements est infrieure la charge quils peuvent supporter. Cette charge est dtermine

    daprs lannexe (3-15), C = 1020 daN = 10200 N.

    7. Calcul de la puissance des rsistances chauffantes

    7.1. Bilan dnergie

    Le bilan dnergie dans la cuve est reprsent par la relation suivante :

    (Energie dentre) + (Energie gnration) = (Energie de Sortie) + (Energie

    daccumulation)

    W = MF CPF ( TcF - TfF ) + MI CPI (TcI TfI) + Meau CPeau (Tceau Tfeau) (3.43)

    Avec

    F : FINIGARD I : charge en inox

    Mi : masse de llment i

    CPi : chaleur massique de i

    7.2. Puissance des rsistances chauffantes

    On suppose que le FINIGARD, la charge et la masse deau se chauffe pendant la

    mme dure t = 1h = 3600 s.

    La puissance ncessaire pour chauffer la cuve est donc

    P =

    (3.44)

    P =

    +

    +

    (3-45)

    A.N P = 12kW

    Vue limportance de cette puissance, nous sommes face deux solutions de chauffage

    de la cuve. Lune est les rsistances chauffantes, lautre est lintroduction de circulateurs

    deau chaude provenant dune chaudire dj existante dans la socit.

    Le climat, lt, favorise le maintient de temprature 20C. Le problme de

    chauffage sera donc trait ultrieurement.

  • Chapitre 3 : Calcul et dimensionnement

    [ 66 ] ENIS SKG

    8. Calcul dagitation [5]

    8.1. Calcul de la puissance du moteur rducteur dagitation

    Le nombre de Reynolds sexprime :

    Re =

    (3-46)

    Avec : masse volumique du finigard (kg/m3)

    N : vitesse de rotation (s-1), N = n / 60 o n est la frquence de rotation de larbre

    du moteur.

    D : diamtre du mobile (m)

    : viscosit (kg/ m .s)

    A.N Re = (1027*60*0,32)/0.06

    Re =1540

    Cette valeur correspond un rgime laminaire donc un nombre de puissance

    Np = 0,5 daprs lannexe (3.18).

    La puissance dissipe est :

    P = Np N3 D

    5 (3-47)

    On choisit un moteur rducteur de puissance 0.18 Kw

    8.2. Calcul du diamtre de larbre dagitation

    8.2.1. Calcul de larbre en torsion

    Le couple en torsion est exprim par :

    Mt =

    (3-48)

    A.N Mt = 29 N.m

    La condition de rsistance la torsion scrit :

    a (3-49)

    La contrainte admissible de larbre en torsion est a = 20 MPa.

  • Chapitre 3 : Calcul et dimensionnement

    [ 67 ] ENIS SKG

    =

    (3-50)

    Avec I0 =

    ; v =

    Lquation (3-49) devient

    d

    ^(1/3)