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Projet de fin d’étude pour l’obtention du
diplôme de Licence Appliquée en Génie Mécanique
Année universitaire : 2020/2021
Elaboré par :
ALOUINI KHALED
Encadrant Professional :
CHEBIL Nourddine
Encadrant académique :
BEN ABDELALI Hamdi
Étude et Conception D’un Système Charge Et
Décharge Des Blocs De Marbre
Encadrant Académique :
HUID ajmi
Analyse fonctionnelle
Calcul et dimensionnement
Conception
Conclusion
Cadre général du projet
1
Objectif Problématique
Présentation de la société Etude de l’existence
Cadre général du projet
2
Présentation de l’entreprise STE IS&G
• société tunisienne
• Créée en 2003
• Adresse: El Jem, Tunisie
l’activité principale
• l’import et l’export des blocs de
marbre
Spécialité
• Marbre
• Granite
• Céramique sanitaire.
Cadre général du projet
3
Cadre général du projet
Les systèmes des lavages et manutention Utiliser
Etude de l’existence
5
C h a r i o t
m o b i l e
é l é v a t e u r
01 L e
t r a n s p a l e t t e
é l e c t r i q u e
02
L e G e r b e u r
03 c h a r i o t s
P o r t e -
c o n t e n e u r
04
Transports au sol (énergie manuelle, électrique ou thermique)
Transports aériens (énergie mécanique, électrique)
P o n t s
r o u l a n t s
01
L e s
p o r t i q u e s
02
P o t e n c e
p i v o t a n t e
03
6
Cadre général du projet
 l’entreprise IS&G utilise une grue a portique
1ère étape :
Etude de l’existence
7
L’etat actuel
Déplacement X
Déplacement Y
Cadre général du projet
 l’entreprise IS&G loyer un chariot élévatrice a fourche
2ème étape :
Etude de l’existence
8
1
2
3
Par grue a portique
Par Grue a portique
Par chariot élévatrice a fourche
4
Par la grue a portique
5
des blocs de marbre arranger
Lever les blocs de marbre
Charger ou décharger les blocs
Levage et manutention le contenure
élaborer la Conteneur au dessu
de camion
Cadre général du projet : charge et d’charge
9
Grue a protique
Avantage et inconvénientsdu processus
Les coutes de sous-traitances au
niveau de la manutention plus
élever
Le prix de chariote élévatrice a fourche
plus couteux
longtemps d'attente
limiter la masse de levage
C’est la seul méthode le plus utiliser pour
levage et manutention des marbres
C’est une solution flexible
Peu d'entretien
un personnel qualifié pour manipuler
un chariot élévatrice
Cadre général du projet
Problématique !
10
01 Améliorer la masse de
levage de 25 T a 30 T
02 Minimiser le temps
d'attente
03
Résoudre tous les
problèmes
possibles
04
Garantir la sécurité
des personnels et du
matériel
05
Automatiser le
système
Cadre général du projet
Objectif de notre projet
11
Cadre générale du projet
Analyse fonctionnelle
Calcul et dimensionnement
Conception
Conclusion
12
12
13
14
Réglage L’utilisateur WE, WH
Système Charge et décharge des blocs de marbre
Marbre en
position initiale
Marbre en
position finale
charger et décharger des
blocs de marbre dans le
conteneur
Command
A qui ? (A quoi ?)
L’utilisateur
Sur qui (quoi) s’agit-il ?
Marbre + conteneur
Produit
Système
Charge et
décharge des
blocs de
marbre
Dans quel but ?
Charger et décharger des blocs de
marbres dans le conteneur
15
Utilisateur
Charge
(marbre)
Énergie de
commande
Environnement
Sécurités /
Normes
Conteneur
Système Charger
et décharger des
blocs de marbre
16
FP1 FC1
FC4
FC3
FC2
Grue
17
 Fonction principale
FP1 : assurer le chargement et le déchargement du marbre vers la cabine du conteneur.
 Les fonctions contraintes
FC1 : Assurer la mobilité du conteneur par rapport leur système.
FC2 : Respecter les normes et les règles de sécurités (à la fois mécaniques et électriques, des personnes
et du matériel).
FC3 : Doit être adapté et Résister à son environnement d’utilisation
FC4 : Utiliser l’énergie nécessaire
FC5 : Coût abordable.
FC6 : Amener le déplacement du marbre vers le système et Respecter la masse du la charge (limite du
système levage)
FC7 : Monter les marbres sur un système guider en translation déplacer ver le fourche
FC8 : Commander le système à distance en tout sécurité
18
19
0
5
10
15
20
25
30
35
40
FP1 FC1 FC2 FC3 FC4 FC5 FC6 FC7 FC8
Les
pourcentages
Les fonctions
%
FT1 :
commander de chariot
Système de
commande
FT2 :
convertir l’Energie hydraulique en l’énergie mécanique
Circuit
hydraulique
FT3 :
Lever et baisser les marbres
20
FPT1 :
Système Charger et
décharger d’un bloc de
marbre.
FT33 :
Monte-charge
4 Vérins
hydrauliques
FT4 :
entrainer le chariot
longitudinal
FT24 :
adapter la vitesse et le
couple
Réducteur de
vitesse
FT25 :
transformer la rotation de
l'arbre moteur a l'arbre sortir
Moteur
réducteur
Roue et pignon
FT26 :
Assurer le guider de chariot
en mouvement de translation
Chemin de fer à
crémaillère
FT2 :
entrainer le chariot
longitudinal
FT27 :
Assurer le guidage de
chariot en mouvement
Roue/ galets
Capteur fin de
course
FT5 :
détecter les limites du mouvement
du chariot longitudinal
21
transformer le mouvement de rotation en translation
Solution 1 : Solution 2 : Solution 3 :
Choix des critères :
C1 : transmissions d’efforts
importants
C2 : déplacement linéaire
important
C3 : réversibilité
C4 : réduction de la vitesse
Critères K S1 S2 S3
Note Total Note Total Note Total
C1 5 3 15 2 10 1 5
C2 5 3 15 2 10 1 5
C3 4 2 8 2 8 3 12
C4 3 2 3 2 6 2 6
Total 44 34 28
22
adapter la vitesse et le couple
Solution 1 : Solution 2 :
Choix des critères:
C1 : grande puissance
C2 : faible vitesse
C3 : fort couple.
Critère K S1 S2
Note Total Note Total
C1 4 3 15 2 10
C2 3 3 12 2 8
C3 5 2 4 1 2
Total 31 19
Cadre générale du projet
Analyse fonctionnelle
Calcul et dimensionnement
Conception
Conclusion 23
Mon système et baser sur la modification de la partie avant de la chariot
élévatrice
25
Calcul et Dimensionnement
calcul des efforts nécessaire
26
Calcul et Dimensionnement
les deux actions monte et descend se fait par les vérins qui a monté verticalement vérin A et A′
Au cours du déchargement dans la 2eme cas.Il faut actionner les deux [vérins B et B'] pour faire une
inclinaison d’angle varie de 0 a 6 degré



M1
M2
G2
G1
Charge
O0
Y0 Y1
X0
X1
d1
d2
B
A
ym2
lBx
lBy
ym
1
lAx
lAy
F
Contre poids
𝐏𝟏
𝐏𝟐
Vérin
A
Vérin
B
A
calcul des efforts nécessaire
27
Calcul et Dimensionnement
En appliquant le PFD pour ce système et pour cas quasi statiques nous pouvons écrire
MP1 + MP2 + MF + MP0 = 0
On calcule chaque produit vectoriel.
OG1ΛP1 =
d1
Ym1
0 𝐑1
Λ −
0
m1
0
g1
𝐑0
=
Pour déterminer la force d’ l’inclinions 𝐅 d’abord on transforme tous les vecteurs dans la même base (repère 𝑹𝑶),
En utilisant la matrice de passage du repère R1 vers le repère R0 donnée par : M1
0
=
cos α sin α 0
−sin α cos α 0
0 0 1
1)
M1
0
× OG1 Λ −
0
m1
0
g1
𝐑𝟎
=
cos  sin  0
−sin  cos  0
0 0 1
×
d1
Ym1
0
Λ −
0
m1
0
g1
𝐑𝟎
=
d1 cos  + ym1 sin 
−d1sin  + ym1 cos 
0
Λ −
0
m1
0
g1 =
0
0
−m1g d1 cos  + ym1 sin  𝐑𝟎
calcul des efforts nécessaire
28
Calcul et Dimensionnement
2)
OG2 Λ P2 =
−d2
Ym2
0 𝐑𝟏
Λ −
0
m2
0
g2
𝐑𝟎
= M2
0
× OG2 =
cos  sin  0
−sin  cos  0
0 0 1
×
−d𝟐
ym2
0
=
− d2 cos  + ym2 sin 
d2 sin  + ym2 cos 
0 𝐑𝟎
OG2 Λ P𝟐 =
−d2 cos  + ym2 sin 
d2 sin  + ym2 cos 
0
Λ −
0
m2
0
g2
𝐑𝟎
=
0
0
−m2g −d2 cos  + ym2 sin  𝐑𝟎
3)
OA Λ F =?
On pose :
OA =
lAx
lAy
0 R1
=
lAx cos α + lAy sin α
−lAx sin α + lAy cos α
0 R0
; OB =
lBx
lBy
0 R0
calcul des efforts nécessaire
29
Calcul et Dimensionnement
En plus on a :
AB = OB − OA =
lBx − lAx cos α − lAy sin α
lBy + lAx sin α − lAy cos α
0 R0
On pose...
D = AB = lBx − lAx cos α − lAy sin α
2
+ lBy + lAx sin α − lAy cos α
2
D = lBx
2
+ lBy
2
+ lAx
2
+ lAy
2
+ 2lBx −lAx cos α − lAy sin α + 2lBy(lAx sin α − lAy cos α )
OA Λ F =
lAx cos α + lAy sin α
−lAx sin α + lAy cos α
0 R0
Λ
F
D
lBx − lAx cos α − lAy sin α
lBy + lAx sin α − lAy cos α
0 R0
calcul des efforts nécessaire
30
Calcul et Dimensionnement
4)
OG𝟏P0 =
x1
Y1
0 R1
Λ
0
−M0g
0 R0
M1
0
× OG𝟏 =
cos  sin  0
−sin  cos  0
0 0 1
×
X1
Y1
0
=
X1 cos  + Y1sin 
−X1sin  + Y1cos 
0 R0
X1 cos  + Y1sin 
−X1sin  + Y1cos 
0
0
−M0g
0
=
0
0
−M0g(X1cos  + Y1sin ) R0
Donc en calculer MP1 + MP2 + MF + MP0 = 0
0
0
−m1g d1 cos  + ym1 sin  𝐑𝟎
+
0
0
−m2g d2 cos  + ym2 sin  𝐑𝟎
+
lAx cos α + lAy sin α
−lAx sin α + lAy cos α
0 𝐑𝟎
Λ
F
D
lBx − lAx cos α − lAy sin α
lBy + lAx sin α − lAy cos α
0 𝐑𝟎
+
0
0
−M0g(X1cos  + Y1sin ) 𝐑𝟎
=
calcul des efforts nécessaire
31
Calcul et Dimensionnement
Pour déterminer le force F pour l’inclinaison varis de 0° a 6°. on retrouver le valeur de F très grand
Le calcule de F se fait par MATLABE
La force F en N La force maximal de F en N
Angle d’inclinaison
varie entre
La force F avec
l’absence de contre
poids
La force F avec
le contre poids Paramètres fixer Paramètres variable
0° 6°
Dans ce cas en ajoute un contre poids de masse = ½ du masse de marbre
Le contre poids est une solution pour diminuer l’effort appliqué sur le vérin B
Alors pour optimiser de bonne choix d’effort nécessaire pour l’inclinaison varis de 0° a 6° a travers la
modification des quelques variable.
512000 561100
615200 681600
594100 655000
394200 427000
561100 362800
681600 458300
655000 452000
427000 288700
d1 , Ym1 , m1 , m2
m0 , x1 , y1
Lay , LbX , Lby D2 ,
Ym2
calcul des efforts nécessaire
32
Calcul et Dimensionnement
362800
458300 452000
288700
561100
681600
655000
427000
0
200000
400000
600000
800000
1000000
1200000
6° 6° 6° 6°
Force en fonction alpha
Force d'inclinaison 6° avec le contre poid Force d'inclinaison 6° en absance de contre poid
F en N
courbe de force en fonction alpha a différent paramètre
calcul des efforts nécessaire
33
Calcul et Dimensionnement
1. Détermination l’Effort d'avancement de supporte
Le déplacement de supporte se fait par un système de direction pour assurer le guidage en translation par (2 rails + 6 roues).
Pour déterminer L’effort d’avancement nous devons faire certains calculs en tenant compte de toutes les forces.
Ft FN
P
Fd′avancement
calcul des efforts nécessaire
34
Calcul et Dimensionnement
1. Détermination l’Effort d'avancement de supporte
Mais le poids maximal reparti sur 6 roues
alors
316863
6
= 52810.5 N
effort d′ avancement = δ × Pmax = 52810.5 × 0.0024 =126.74 N effort d′
avancement pour une roue
le poids maximal = Pmarbre + Pconteneur × g
Avec Poids de centenaires = 2.3 tonnes
AN :
le poids maximal = 30000 + 2300 × 9.81 = 316863 N
Pour ce système en utilise un coefficient de résistance au roulement : δ = 0,0024
comme on utilise 6 roues pour ce systéme alors 126.74 × 6 = 760.44 N La force totale nécessaire pour avancer un
conteneur avec charge
calcul des efforts nécessaire
35
Calcul et Dimensionnement
• Détermination l’Effort pour monter les marbres sur la fourche aux l’angle 6 °
En appliquer le PFD pour le cas de la statique
F = 0
Selon Y :
N − Py = 0
N = Py = P cos α
N = mg × cos α = 30000 × 9.81 × cos 6
N = 292687 N
Selon X :
Ff − Px = 0
Ff = Px = P sin α
Ff = mg × sin α = 30000 × 9.81 sin 6
Ff = 30762 N Alors Ft = Fd′avancement + Ff
AN : Ft = 760.44 + 30762 = 31522.44 N
Fd′avancement = 760.44 N
calcul de transmission de puissance
36
Calcul et Dimensionnement
Pour déplacer ce chariot en utiliser un moteur lier avec pignon tourner un roue
réceptrice qui a lier a l'arbre de sortir
Roue mortice
Roue ferroviaire
Moteur réducteur
Roue réceptrice
 Les caractéristiques d’engrenage
𝑍1 = 10
𝑍2 = 21
P = π × m avec P = 100
AN :
m =
P
π
=
100
π
= 31.8  32mm
Le module du roue m = 32 mm selon le norme ISO 54 :1996
calcul de transmission de puissance
37
Calcul et Dimensionnement
Nr =
60 × Vc
2 × π × R
Vc = 0.3 m/s
Rrf = 0.23 m
 Calcule de la vitesse
AN:
Nr =
60 × 0.3
2 × π × Rrf
= 12.45 tr/min Avec un rapport r =
10
21
AN:
Nm =
12.45 × 21
10
= 26.145 tr/min
Nm =
Nr
r
calcul de transmission de puissance
38
Calcul et Dimensionnement
AN :
Cfr = 0.23 × 35 × 103
× 0.1 + 31523 = 8055.3 Nm
AN:
Cm = 8055.3 ×
10
21
= 2423 Nm
𝐂𝐟𝐫
 Calcule de couple
Crf = (m × a + Fd) Rrf
Cmoteur = Crf × r
Alors le Cmoteur nécessaire = 2423 × 2 = 4846 Nm
 Calcule de puissance
P = Cmoteur nécessaire × ⍵
P =
2 × π × Nm
60
× Cmoteur nécessaire
AN :
P =
2 × π × 26.145
60
× 4846 = 13.261 KW
calcul de transmission de puissance
39
Calcul et Dimensionnement
Pour la vérification
𝒎 ≥ 𝟐. 𝟑𝟒
𝑭𝒕
𝒌 × 𝑹𝒆
Ft =
m2 × k × Re
2.342
AN :
Ft =
322 × 7 × 410
2.342
= 53672 N
k ∶ cofficient de langeur de dent 7 ≤ k ≤ 12
m ∶ module de dent mm
Re ∶ résistance d′élasticité = 410 MPA
Alors d’aprés cette vérification Ft ≥ Ftotale d′avancement alors la condition et vérifier
SECTION 3 : étude hydraulique
39
Calcul et Dimensionnement
les deux vérins A et A’ se déplacer verticalement de haut vers le bas et vice versa
Vérin A
Vérin B
les deux vérins B’ et B’ actionner par un inclinions varie de 0° a 6°
SECTION 3 : étude hydraulique
40
Calcul et Dimensionnement
1. Détermination des appareils de centrale hydraulique
A. Choix Les dimension de vérin A
Pour déterminer les dimensions d’un vérin nous devons faire certains calculs en tenant compte de
toutes les forces appliquées.
𝐅1 = 𝐏1 = mg × F1
𝐅1 = m × g =
m
2
× g = 15000 × 10 = 15000 daN
La société charger et décharger des marbre dans la conteneur de masse totale 25
tonnes. Mais parfois on trouve des marbres supérieur a 25 tonnes . Et pour ce la nous
avons fait une étude sur une masse maximal de 30 tonnes
Force nécessaire pour communiquer l’accélération :
charge
𝐅1
𝐏1
La durée de l’accélération représente
𝟏
𝟓
du temps total
SECTION 3 : étude hydraulique
41
Calcul et Dimensionnement
AN :
F2 = m × a = 15000 × 0.24 = 3600 daN
t =
1
5
× T et C = v × T
T =
C
v
=
1
0.22
= 4.54 s
t =
1
5
× T =
1
5
× 4.54 = 0.90 s
Alors a =
v
t
=
0.22
0.90
= 0.24 m/s2
SECTION 3 : étude hydraulique
42
Calcul et Dimensionnement
Force réelle totale nécessaire à déplacer la charge : Ft =
F1+F2
0.9
=
3600+15000
0.9
= 19578daN
B. Détermination des caractéristiques du tige du vérin :
On détermine le coefficient du mode de fixation k à partir de la figure suivante
fixation du cylindre est sur une
rotule arriéré.
Avec une fixation de la tige rotule
Donc K =2
L = C × K =
1000 × 2 = 2000 mm
C. Calcul de la longueur libre du
flambage
SECTION 3 : étude hydraulique
43
Calcul et Dimensionnement
19578 daN
2000
SECTION 3 : étude hydraulique
44
Calcul et Dimensionnement
D’après l’abaque et le tableau précédent la tige du vérin de diamètre 70 mm, D1 = 100 mm ; D2 = 125 mm
D. Détermination de pression du vérin
Pour D2 = 125 mm
P2 =
Ft
s2
=
419578
  12.52
= 159 bar
Alors les dimensions du Vérin A (Ø 100 x 70) ou (Ø 125 x 70)
Pour D1 = 100 mm
P1 =
Ft
s1
=
419578
  102 = 249 bar
SECTION 3 : étude hydraulique
45
Calcul et Dimensionnement
On prend comme considération la perte de charge égale (10 à 15%).
Sachant que :
P1 et P2 sont les pressions au niveau du vérin A.
P1' et ' P2' sont les pressions au niveau de la pompe.
Pour la raison d’économie (minimiser la consommation de la pompe). On doit choisir une
pompe qui génère la pression minimale  𝐏 = 𝟏𝟖𝟐 𝐛𝐚𝐫
Alors le vérin A de diamètre (Ø 125 x 70)
P 2
′
= P2 + P2  15% = 173.25 + 173.25  0.15 = 182 bar
P′1 = P1 + P1  15% = 249 + 249  0.15 = 286.35 bar
SECTION 3 : étude hydraulique
46
Calcul et Dimensionnement
mais en utilisant deux vérins alors
F =
28870
2
= 14435 daN donc chaque vérin supporter 14435 daN
A. Détermination des caractéristiques du tige du vérin B
fixation du cylindre est sur une
rotule arriéré.
Avec une fixation de la tige rotule
Donc K =2
L = C × K =
1000 × 2 = 2000 mm
Les deux vérins (B) et (B’) sont identiques
La force de l’inclinaison maximal a 6 degré pour F = 𝟐𝟖𝟖𝟕𝟎 𝐝𝐚𝐍 pour un vérin
• En déterminer le Coefficient du mode de fixation k à partir de la figure suivante
C. Calcul de la longueur libre du flambage
SECTION 3 : étude hydraulique
47
Calcul et Dimensionnement
2000
14435 daN
SECTION 3 : étude hydraulique
48
Calcul et Dimensionnement
Pour D2 = 125 mm
P2 =
Ft
s2
=
4 x 14435
 x 12.52 = 118 bar
D’après l’abaque et le tableau précédent la tige du vérin de diamètre 70 mm, D1 = 100 mm ; D2 = 125 mm
Alors les dimensions du Vérin A (Ø 100 x 70) ou (Ø 125 x 70)
D. Détermination de pression du vérin
Pour D1 = 100 mm
P1 =
Ft
s1
=
4 x 14435
 x 102 = 183 bar
SECTION 3 : étude hydraulique
49
Calcul et Dimensionnement
On prend comme considération la perte de charge égale (10 à 15%).
Sachant que :
P1 et P2 sont les pressions au niveau du vérin A.
P1' et ' P2' sont les pressions au niveau de la pompe.
Pour la raison d’économie (minimiser la consommation de la pompe). On doit choisir une
pompe qui génère la pression minimale  𝐏 = 𝟏𝟔𝟑 𝐛𝐚𝐫
Alors le vérin B de diamètre (Ø 125 x 70)
P 2
′
= P2 + P2  15% = 118 + 118 0.15 = 136 bar
P′1 = P1 + P1  15% = 183 + 183  0.15 = 210 bar
SECTION 3 : étude hydraulique
50
Calcul et Dimensionnement
2. Choix Type de fluide hydraulique
En choisi l’huile : ISO VG 68 Viscosité
cinétique : 68 cSt Pour fonctionner dans de
bonnes conditions
une pompe hydraulique doit être associée à une huile
de viscosité contenue dans une plage de 12 à 100 cSt
SECTION 3 : étude hydraulique
51
Calcul et Dimensionnement
Tuyauteries du vérin A
3. Choix de flexible du Vérin A
On a : Q = s x v = 122.6 x 22 = 2698 cm3
/s
 Les conduites de pression
S =
Q
V
=
2698
400
= 6.215cm2
D =
4 ∗ s

=
4 ∗ 6.215

 29mm
En retenant une vitesse de circulation de 4 m/s car la vitesse de circulation du fluide à l’intérieur des conduites peut
avoir comme valeur :
- 4 à 6 m/s dans les conduites de pression.
- 2 m/s dans les conduites de retour.
SECTION 3 : étude hydraulique
52
Calcul et Dimensionnement
D’après le catalogue, on a choisi le type R15 avec un diamètre extérieur 32 mm qui est utilisable jusqu’à 420 bars.
 Détermination la nature d’écoulement
st =
 x D2
4
=
 x 2.92
4
= 6.601cm2
Vt =
Q
St
=
2698
6.601
= 407 cm/s = 4.07 m/s
Re : critique = 2300
Ecoulement laminaire si Re< Re critique
Ecoulement turbulents si Re > Re critique
On a Re= 1915 donc donc notre écoulement laminaire
 Nombre de Reynolds
Re =
Vt x D
Vc
=
4.07 x 0.032
68 x 10−6
= 1915
SECTION 3 : étude hydraulique
53
Calcul et Dimensionnement
 Choix de flexible du Vérin B
S =
Q
V
=
2453
400
= 6.132cm2
D =
4 ∗ s

=
4 ∗ 6.132

 28mm
Tuyauteries du vérin B
On a Q = s x v = 122.65 x 20 = 2453 cm3
/s
En retenant une vitesse de circulation de 4 m/s car la vitesse de
circulation du fluide à l’intérieur des conduites peut avoir comme
valeur :
 4 à 6 m/s dans les conduites de pression.
 2 m/s dans les conduites de retour.
 Les conduites de pression :
SECTION 3 : étude hydraulique
54
Calcul et Dimensionnement
D’après le catalogue, on a choisi le type R15 avec un diamètre extérieur 32 mm qui est utilisable jusqu’à 420 bars.
Vt =
Q
St
=
2453
6.154
= 398 cm/s = 3.98 m/s3
6. Détermination la nature d’écoulement
st =
 ∗ D2
4
=
 ∗ 2.82
4
= 6.154cm2
SECTION 3 : étude hydraulique
55
Calcul et Dimensionnement
 Nombre de Reynolds
Re =
Vt ∗ D
Vc
=
3.98 ∗ 0.032
68 ∗ 10−6 = 1872
Re : critique = 2300
Ecoulement laminaire si Re< Re critique
Ecoulement turbulents si Re > Re critique
On a Re= 1872 donc donc notre écoulement laminaire
4. Choix de pompe hydraulique
La pression maximale retenue est de 180 bars pour les vérins A.
.
Pour un moteur électrique tournant à 1400 tr/min, il faut une pompe de cylindrée ;
Le débit le plus élevé de vérins A a égale à 2698 cm3
/s = 161800 cm³/min
SECTION 3 : étude hydraulique
56
Calcul et Dimensionnement
cyl =
Q
N
=
161880
1400
= 107 cm3
/tr
SECTION 3 : étude hydraulique
57
Calcul et Dimensionnement
180
410
P absorbée = c × ω = 410 ×
2 × π × 1400
60
= 60 Kw
SECTION 3 : étude hydraulique
58
Calcul et Dimensionnement
1400
160
SECTION 3 : étude hydraulique
59
Calcul et Dimensionnement
En choisi le moteur CM1F 280 S2
 Détermination du débit théorique
Qthéo = Cyl × N = 0.120 × 1400 = 168 L/mn
 Détermination du rendement volumétrique
ηvol =
Qréel
Qthéo
=
Q
Cyl × N
=
161
0.120 × 1400
= 0.95
 Détermination du rendement total
ηtotal = ηvol × ηmécanique
ηtotal = 0.95 × 0.85 = 0.8
 Détermination du débit réel
𝐐réel = Cyl × N × ηvol = 0.12 × 1400 × 0.95 = 160 L/min
 Détermination de la puissance du moteur électrique
Nous retiendrons un rendement de h= 0.85
Pm =
Pabsorbée
ηmécanique
=
60
0.85
= 70 Kw
SECTION 3 : étude hydraulique
60
Calcul et Dimensionnement
Type moteur Puissance Intensité à
400 V
Vitesse Facteur de
puissance
Rendement Id/In Cd/ Cn Cmax/Cn Moment
d’inertie J=
(1/4) GD²
kg.m²
Bruit Poids
kW A tr/min cos𐐐 % en dB Kg
CM1F 80 K2 0,75 1,71 2845 0,82 77,4 7 2,2 2,3 0,0011 56 17
CM1F 80 G2 1,1 2,4 2865 0,83 79,6 7,4 2,2 2,3 0,0013 55 18
CM1F 90 S2 1,5 3,17 2875 0,84 81,3 7 2,2 2,3 0,00185 60 23
CM1F 90 L2 2,2 4,49 2865 0,85 83,2 7 2,2 2,3 0,00215 60 26
CM1F 100 L2 3 5,88 2860 0,87 84,6 7,5 2,2 2,5 0,00425 64 34
CM1F 112 M2 4 7,65 2880 0,88 85,8 7,5 2,2 2,5 0,0065 65 41
CM1F 132 S2 5,5 10,4 2925 0,88 87 7,5 2,2 2,5 0,01456 68 60
CM1F 132 SX2 7,5 14 2930 0,88 88,1 7,5 2,2 2,5 0,01565 68 63
CM1F 160 M2 11 20 2935 0,89 89,4 7,5 2,2 2,5 0,0549 74 109
CM1F 160 MX2 15 26,9 2935 0,89 90,3 7,5 2,2 2,5 0,0635 74 119
CM1F 160 L2 18,5 32,6 2935 0,9 90,9 7,5 2,2 2,5 0,0725 74 136
CM1F 180 M2 22 38,6 2950 0,9 91,3 7,5 2,2 2,2 0,1025 77 172
CM1F 200 L2 30 52,3 2950 0,9 92 7,5 2 2,3 0,173 79 223
CM1F 200 LX2 37 64,2 2950 0,9 92,5 7,5 2 2,3 0,195 79 242
CM1F 225 M2 45 77,7 2960 0,9 92,9 7,5 2 2,3 0,325 79 302
CM1F 250 M2 55 94,6 2970 0,9 93,2 7,5 2 2,3 0,395 80 382
CM1F 280 S2 75 128 2970 0,9 93,8 7,5 2 2,3 0,683 81 515
CM1F 280 M2 90 153 2975 0,9 94,1 7,5 2 2,3 0,765 82 545
CM1F 315 S2 110 185 2975 0,91 94,3 7,1 1,8 2,2 1,558 84 930
CM1F 315 M2 132 221 2975 0,91 94,6 7,1 1,8 2,2 1,726 84 980
CM1F 315 L2 160 268 2980 0,91 94,8 7,1 1,8 2,2 1,941 85 1090
CM1F 315 LX2 200 334 2980 0,91 95 7,1 1,8 2,2 2,212 85 1190
CM1F 355 M2 250 422 2985 0,9 95 7,1 1,6 2,2 3,849 88 1710
La simulation hydraulique se fait par automation studio
61
Calcul et Dimensionnement
simulation hydraulique
62
1. Configuration des composantes
1. Vérins pneumatiques et hydrauliques
Calcul et Dimensionnement
63
1. Configuration des composantes
1. Distributeurs proportionnels
Calcul et Dimensionnement
64
1. Configuration des composantes
1. Mode de simulation
2. Circuite hydraulique du système
Calcul et Dimensionnement
65
Calcul et Dimensionnement
Cadre général du projet
Conception
Conclusion
66
Etude conceptuelle
Calcul et dimensionnement
66
67
Conception et Simulation
La modélisation par le logiciel SOLIDWORKS :
68
Conception et Simulation
69
Conception et Simulation
Décomposition du système :
Partie fixe : fourche avec structure métallique
Axe de pivot
structure métallique
fourche
70
Conception et Simulation
Partie mobile : conteneur et le chariot de déplacement
71
Conception et Simulation
Système a diffèrent position
72
Conception et Simulation
1. Fourche
Comme illustre la figure ci- dessous la fourchette de système se déplacer verticalement par deux vérins hydrauliques
fourchette position haut (6°)
Déplacement vertical
+α
73
Conception et Simulation
Fourchette position bas (6°)
-α
74
Conception et Simulation
Le contre poids est une solution pour diminuer l’effort appliqué sur le vérin B pour l’angle α
Ce support est fixé aux fourchettes par 22 vis D 20 mm hexagonale
Vérin B
75
Conception et Simulation
1. Le chariot
La rotation du moteur réducteur provoque l’avancement de chariot, ce moteur a une grande puissance et se tourne
à une faible vitesse qui engendre un fort couple.
3
1
2
5
6
7
4
8
9
10
1 : crémaillère
2 : rails
3 : roue de ferroviaire
4 : roue réceptrice
5 : support équilibre bogie roulement
6 : axe de roue
7 : bague épaulée
8 : pignon motrice
9 : support moteur
10 : moteur
76
Conception et Simulation
1. Le chariot
Ce chariot à une structure rigide et 6 roues ferroviaire pour être capable de déplacer la centenaire
Movement de
translation
77
Conception et Simulation
78
Conception et Simulation
1. Structure métallique
cette partie étudier la structure dans un logiciel spécialiser (robot structural analysis)
230 kN
230 kN
79
Conception et Simulation
1. Données : Matériaux et Chargements
Après la modélisation de notre structure on a choisi les donnes suivantes :
Matériau : S460 (E = 210 GPa ; Re = 460 MPa)
Force applique : F = 460 KN
80
Conception et Simulation
Le logiciel robot structural analyses nous aide à avoir l’état de la structure après avoir applique la charge, Ce dessous
les résultats nécessaires.
Dans le tableau ce dessus on voit que le déplacement maximal ne dépasse pas 0,8 cm (=8mm)
2. Déplacement
UX [cm] UY [cm] UZ [cm]
MAX 0,2 0,1 0,0
Noeud 6 50 2
MIN -0,0 -0,1 -0,8
Noeud 12 40 12
81
Conception et Simulation
2. Contrainte
S max [MPa] S min [MPa] S max (My) [MPa]
MAX 111,91 39,84 96,11
Barre 10 8 36
Noeud 7 10 30
MIN -32,01 -122,38 0,01
Barre 40 4 30
Noeud 11 6 35
La contrainte maximale de Tresca 122,38 MPa inferieure a résistance élastique de matériaux Re=460 MPa.
Conclusi
on
82
 A l’issue de ce qui a était réalisé dans ce projet, certainement des gains et des
améliorations dans la processus charge et décharge de blocs de marbre
Moins cher que l’acheter un
chariot élévatrice a fourche
Le système réalisé présente
également un aspect ergonomique
ce qui facilite son application
La simplicité du processus pour
charger et décharger des
marbres
Conclusion
Merci pour votre attention

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  • 1. Projet de fin d’étude pour l’obtention du diplôme de Licence Appliquée en Génie Mécanique Année universitaire : 2020/2021 Elaboré par : ALOUINI KHALED Encadrant Professional : CHEBIL Nourddine Encadrant académique : BEN ABDELALI Hamdi Étude et Conception D’un Système Charge Et Décharge Des Blocs De Marbre Encadrant Académique : HUID ajmi
  • 2. Analyse fonctionnelle Calcul et dimensionnement Conception Conclusion Cadre général du projet 1
  • 3. Objectif Problématique Présentation de la société Etude de l’existence Cadre général du projet 2
  • 4. Présentation de l’entreprise STE IS&G • société tunisienne • Créée en 2003 • Adresse: El Jem, Tunisie l’activité principale • l’import et l’export des blocs de marbre Spécialité • Marbre • Granite • Céramique sanitaire. Cadre général du projet 3
  • 5. Cadre général du projet Les systèmes des lavages et manutention Utiliser Etude de l’existence 5 C h a r i o t m o b i l e é l é v a t e u r 01 L e t r a n s p a l e t t e é l e c t r i q u e 02 L e G e r b e u r 03 c h a r i o t s P o r t e - c o n t e n e u r 04 Transports au sol (énergie manuelle, électrique ou thermique)
  • 6. Transports aériens (énergie mécanique, électrique) P o n t s r o u l a n t s 01 L e s p o r t i q u e s 02 P o t e n c e p i v o t a n t e 03 6
  • 7. Cadre général du projet  l’entreprise IS&G utilise une grue a portique 1ère étape : Etude de l’existence 7 L’etat actuel Déplacement X Déplacement Y
  • 8. Cadre général du projet  l’entreprise IS&G loyer un chariot élévatrice a fourche 2ème étape : Etude de l’existence 8
  • 9. 1 2 3 Par grue a portique Par Grue a portique Par chariot élévatrice a fourche 4 Par la grue a portique 5 des blocs de marbre arranger Lever les blocs de marbre Charger ou décharger les blocs Levage et manutention le contenure élaborer la Conteneur au dessu de camion Cadre général du projet : charge et d’charge 9 Grue a protique
  • 10. Avantage et inconvénientsdu processus Les coutes de sous-traitances au niveau de la manutention plus élever Le prix de chariote élévatrice a fourche plus couteux longtemps d'attente limiter la masse de levage C’est la seul méthode le plus utiliser pour levage et manutention des marbres C’est une solution flexible Peu d'entretien un personnel qualifié pour manipuler un chariot élévatrice Cadre général du projet Problématique ! 10
  • 11. 01 Améliorer la masse de levage de 25 T a 30 T 02 Minimiser le temps d'attente 03 Résoudre tous les problèmes possibles 04 Garantir la sécurité des personnels et du matériel 05 Automatiser le système Cadre général du projet Objectif de notre projet 11
  • 12. Cadre générale du projet Analyse fonctionnelle Calcul et dimensionnement Conception Conclusion 12 12
  • 13. 13
  • 14. 14 Réglage L’utilisateur WE, WH Système Charge et décharge des blocs de marbre Marbre en position initiale Marbre en position finale charger et décharger des blocs de marbre dans le conteneur Command
  • 15. A qui ? (A quoi ?) L’utilisateur Sur qui (quoi) s’agit-il ? Marbre + conteneur Produit Système Charge et décharge des blocs de marbre Dans quel but ? Charger et décharger des blocs de marbres dans le conteneur 15
  • 16. Utilisateur Charge (marbre) Énergie de commande Environnement Sécurités / Normes Conteneur Système Charger et décharger des blocs de marbre 16 FP1 FC1 FC4 FC3 FC2 Grue
  • 17. 17  Fonction principale FP1 : assurer le chargement et le déchargement du marbre vers la cabine du conteneur.  Les fonctions contraintes FC1 : Assurer la mobilité du conteneur par rapport leur système. FC2 : Respecter les normes et les règles de sécurités (à la fois mécaniques et électriques, des personnes et du matériel). FC3 : Doit être adapté et Résister à son environnement d’utilisation FC4 : Utiliser l’énergie nécessaire FC5 : Coût abordable. FC6 : Amener le déplacement du marbre vers le système et Respecter la masse du la charge (limite du système levage) FC7 : Monter les marbres sur un système guider en translation déplacer ver le fourche FC8 : Commander le système à distance en tout sécurité
  • 18. 18
  • 19. 19 0 5 10 15 20 25 30 35 40 FP1 FC1 FC2 FC3 FC4 FC5 FC6 FC7 FC8 Les pourcentages Les fonctions %
  • 20. FT1 : commander de chariot Système de commande FT2 : convertir l’Energie hydraulique en l’énergie mécanique Circuit hydraulique FT3 : Lever et baisser les marbres 20 FPT1 : Système Charger et décharger d’un bloc de marbre. FT33 : Monte-charge 4 Vérins hydrauliques FT4 : entrainer le chariot longitudinal FT24 : adapter la vitesse et le couple Réducteur de vitesse FT25 : transformer la rotation de l'arbre moteur a l'arbre sortir Moteur réducteur Roue et pignon FT26 : Assurer le guider de chariot en mouvement de translation Chemin de fer à crémaillère FT2 : entrainer le chariot longitudinal FT27 : Assurer le guidage de chariot en mouvement Roue/ galets Capteur fin de course FT5 : détecter les limites du mouvement du chariot longitudinal
  • 21. 21 transformer le mouvement de rotation en translation Solution 1 : Solution 2 : Solution 3 : Choix des critères : C1 : transmissions d’efforts importants C2 : déplacement linéaire important C3 : réversibilité C4 : réduction de la vitesse Critères K S1 S2 S3 Note Total Note Total Note Total C1 5 3 15 2 10 1 5 C2 5 3 15 2 10 1 5 C3 4 2 8 2 8 3 12 C4 3 2 3 2 6 2 6 Total 44 34 28
  • 22. 22 adapter la vitesse et le couple Solution 1 : Solution 2 : Choix des critères: C1 : grande puissance C2 : faible vitesse C3 : fort couple. Critère K S1 S2 Note Total Note Total C1 4 3 15 2 10 C2 3 3 12 2 8 C3 5 2 4 1 2 Total 31 19
  • 23. Cadre générale du projet Analyse fonctionnelle Calcul et dimensionnement Conception Conclusion 23
  • 24. Mon système et baser sur la modification de la partie avant de la chariot élévatrice 25 Calcul et Dimensionnement
  • 25. calcul des efforts nécessaire 26 Calcul et Dimensionnement les deux actions monte et descend se fait par les vérins qui a monté verticalement vérin A et A′ Au cours du déchargement dans la 2eme cas.Il faut actionner les deux [vérins B et B'] pour faire une inclinaison d’angle varie de 0 a 6 degré    M1 M2 G2 G1 Charge O0 Y0 Y1 X0 X1 d1 d2 B A ym2 lBx lBy ym 1 lAx lAy F Contre poids 𝐏𝟏 𝐏𝟐 Vérin A Vérin B A
  • 26. calcul des efforts nécessaire 27 Calcul et Dimensionnement En appliquant le PFD pour ce système et pour cas quasi statiques nous pouvons écrire MP1 + MP2 + MF + MP0 = 0 On calcule chaque produit vectoriel. OG1ΛP1 = d1 Ym1 0 𝐑1 Λ − 0 m1 0 g1 𝐑0 = Pour déterminer la force d’ l’inclinions 𝐅 d’abord on transforme tous les vecteurs dans la même base (repère 𝑹𝑶), En utilisant la matrice de passage du repère R1 vers le repère R0 donnée par : M1 0 = cos α sin α 0 −sin α cos α 0 0 0 1 1) M1 0 × OG1 Λ − 0 m1 0 g1 𝐑𝟎 = cos  sin  0 −sin  cos  0 0 0 1 × d1 Ym1 0 Λ − 0 m1 0 g1 𝐑𝟎 = d1 cos  + ym1 sin  −d1sin  + ym1 cos  0 Λ − 0 m1 0 g1 = 0 0 −m1g d1 cos  + ym1 sin  𝐑𝟎
  • 27. calcul des efforts nécessaire 28 Calcul et Dimensionnement 2) OG2 Λ P2 = −d2 Ym2 0 𝐑𝟏 Λ − 0 m2 0 g2 𝐑𝟎 = M2 0 × OG2 = cos  sin  0 −sin  cos  0 0 0 1 × −d𝟐 ym2 0 = − d2 cos  + ym2 sin  d2 sin  + ym2 cos  0 𝐑𝟎 OG2 Λ P𝟐 = −d2 cos  + ym2 sin  d2 sin  + ym2 cos  0 Λ − 0 m2 0 g2 𝐑𝟎 = 0 0 −m2g −d2 cos  + ym2 sin  𝐑𝟎 3) OA Λ F =? On pose : OA = lAx lAy 0 R1 = lAx cos α + lAy sin α −lAx sin α + lAy cos α 0 R0 ; OB = lBx lBy 0 R0
  • 28. calcul des efforts nécessaire 29 Calcul et Dimensionnement En plus on a : AB = OB − OA = lBx − lAx cos α − lAy sin α lBy + lAx sin α − lAy cos α 0 R0 On pose... D = AB = lBx − lAx cos α − lAy sin α 2 + lBy + lAx sin α − lAy cos α 2 D = lBx 2 + lBy 2 + lAx 2 + lAy 2 + 2lBx −lAx cos α − lAy sin α + 2lBy(lAx sin α − lAy cos α ) OA Λ F = lAx cos α + lAy sin α −lAx sin α + lAy cos α 0 R0 Λ F D lBx − lAx cos α − lAy sin α lBy + lAx sin α − lAy cos α 0 R0
  • 29. calcul des efforts nécessaire 30 Calcul et Dimensionnement 4) OG𝟏P0 = x1 Y1 0 R1 Λ 0 −M0g 0 R0 M1 0 × OG𝟏 = cos  sin  0 −sin  cos  0 0 0 1 × X1 Y1 0 = X1 cos  + Y1sin  −X1sin  + Y1cos  0 R0 X1 cos  + Y1sin  −X1sin  + Y1cos  0 0 −M0g 0 = 0 0 −M0g(X1cos  + Y1sin ) R0 Donc en calculer MP1 + MP2 + MF + MP0 = 0 0 0 −m1g d1 cos  + ym1 sin  𝐑𝟎 + 0 0 −m2g d2 cos  + ym2 sin  𝐑𝟎 + lAx cos α + lAy sin α −lAx sin α + lAy cos α 0 𝐑𝟎 Λ F D lBx − lAx cos α − lAy sin α lBy + lAx sin α − lAy cos α 0 𝐑𝟎 + 0 0 −M0g(X1cos  + Y1sin ) 𝐑𝟎 =
  • 30. calcul des efforts nécessaire 31 Calcul et Dimensionnement Pour déterminer le force F pour l’inclinaison varis de 0° a 6°. on retrouver le valeur de F très grand Le calcule de F se fait par MATLABE La force F en N La force maximal de F en N Angle d’inclinaison varie entre La force F avec l’absence de contre poids La force F avec le contre poids Paramètres fixer Paramètres variable 0° 6° Dans ce cas en ajoute un contre poids de masse = ½ du masse de marbre Le contre poids est une solution pour diminuer l’effort appliqué sur le vérin B Alors pour optimiser de bonne choix d’effort nécessaire pour l’inclinaison varis de 0° a 6° a travers la modification des quelques variable. 512000 561100 615200 681600 594100 655000 394200 427000 561100 362800 681600 458300 655000 452000 427000 288700 d1 , Ym1 , m1 , m2 m0 , x1 , y1 Lay , LbX , Lby D2 , Ym2
  • 31. calcul des efforts nécessaire 32 Calcul et Dimensionnement 362800 458300 452000 288700 561100 681600 655000 427000 0 200000 400000 600000 800000 1000000 1200000 6° 6° 6° 6° Force en fonction alpha Force d'inclinaison 6° avec le contre poid Force d'inclinaison 6° en absance de contre poid F en N courbe de force en fonction alpha a différent paramètre
  • 32. calcul des efforts nécessaire 33 Calcul et Dimensionnement 1. Détermination l’Effort d'avancement de supporte Le déplacement de supporte se fait par un système de direction pour assurer le guidage en translation par (2 rails + 6 roues). Pour déterminer L’effort d’avancement nous devons faire certains calculs en tenant compte de toutes les forces. Ft FN P Fd′avancement
  • 33. calcul des efforts nécessaire 34 Calcul et Dimensionnement 1. Détermination l’Effort d'avancement de supporte Mais le poids maximal reparti sur 6 roues alors 316863 6 = 52810.5 N effort d′ avancement = δ × Pmax = 52810.5 × 0.0024 =126.74 N effort d′ avancement pour une roue le poids maximal = Pmarbre + Pconteneur × g Avec Poids de centenaires = 2.3 tonnes AN : le poids maximal = 30000 + 2300 × 9.81 = 316863 N Pour ce système en utilise un coefficient de résistance au roulement : δ = 0,0024 comme on utilise 6 roues pour ce systéme alors 126.74 × 6 = 760.44 N La force totale nécessaire pour avancer un conteneur avec charge
  • 34. calcul des efforts nécessaire 35 Calcul et Dimensionnement • Détermination l’Effort pour monter les marbres sur la fourche aux l’angle 6 ° En appliquer le PFD pour le cas de la statique F = 0 Selon Y : N − Py = 0 N = Py = P cos α N = mg × cos α = 30000 × 9.81 × cos 6 N = 292687 N Selon X : Ff − Px = 0 Ff = Px = P sin α Ff = mg × sin α = 30000 × 9.81 sin 6 Ff = 30762 N Alors Ft = Fd′avancement + Ff AN : Ft = 760.44 + 30762 = 31522.44 N Fd′avancement = 760.44 N
  • 35. calcul de transmission de puissance 36 Calcul et Dimensionnement Pour déplacer ce chariot en utiliser un moteur lier avec pignon tourner un roue réceptrice qui a lier a l'arbre de sortir Roue mortice Roue ferroviaire Moteur réducteur Roue réceptrice  Les caractéristiques d’engrenage 𝑍1 = 10 𝑍2 = 21 P = π × m avec P = 100 AN : m = P π = 100 π = 31.8  32mm Le module du roue m = 32 mm selon le norme ISO 54 :1996
  • 36. calcul de transmission de puissance 37 Calcul et Dimensionnement Nr = 60 × Vc 2 × π × R Vc = 0.3 m/s Rrf = 0.23 m  Calcule de la vitesse AN: Nr = 60 × 0.3 2 × π × Rrf = 12.45 tr/min Avec un rapport r = 10 21 AN: Nm = 12.45 × 21 10 = 26.145 tr/min Nm = Nr r
  • 37. calcul de transmission de puissance 38 Calcul et Dimensionnement AN : Cfr = 0.23 × 35 × 103 × 0.1 + 31523 = 8055.3 Nm AN: Cm = 8055.3 × 10 21 = 2423 Nm 𝐂𝐟𝐫  Calcule de couple Crf = (m × a + Fd) Rrf Cmoteur = Crf × r Alors le Cmoteur nécessaire = 2423 × 2 = 4846 Nm  Calcule de puissance P = Cmoteur nécessaire × ⍵ P = 2 × π × Nm 60 × Cmoteur nécessaire AN : P = 2 × π × 26.145 60 × 4846 = 13.261 KW
  • 38. calcul de transmission de puissance 39 Calcul et Dimensionnement Pour la vérification 𝒎 ≥ 𝟐. 𝟑𝟒 𝑭𝒕 𝒌 × 𝑹𝒆 Ft = m2 × k × Re 2.342 AN : Ft = 322 × 7 × 410 2.342 = 53672 N k ∶ cofficient de langeur de dent 7 ≤ k ≤ 12 m ∶ module de dent mm Re ∶ résistance d′élasticité = 410 MPA Alors d’aprés cette vérification Ft ≥ Ftotale d′avancement alors la condition et vérifier
  • 39. SECTION 3 : étude hydraulique 39 Calcul et Dimensionnement les deux vérins A et A’ se déplacer verticalement de haut vers le bas et vice versa Vérin A Vérin B les deux vérins B’ et B’ actionner par un inclinions varie de 0° a 6°
  • 40. SECTION 3 : étude hydraulique 40 Calcul et Dimensionnement 1. Détermination des appareils de centrale hydraulique A. Choix Les dimension de vérin A Pour déterminer les dimensions d’un vérin nous devons faire certains calculs en tenant compte de toutes les forces appliquées. 𝐅1 = 𝐏1 = mg × F1 𝐅1 = m × g = m 2 × g = 15000 × 10 = 15000 daN La société charger et décharger des marbre dans la conteneur de masse totale 25 tonnes. Mais parfois on trouve des marbres supérieur a 25 tonnes . Et pour ce la nous avons fait une étude sur une masse maximal de 30 tonnes Force nécessaire pour communiquer l’accélération : charge 𝐅1 𝐏1 La durée de l’accélération représente 𝟏 𝟓 du temps total
  • 41. SECTION 3 : étude hydraulique 41 Calcul et Dimensionnement AN : F2 = m × a = 15000 × 0.24 = 3600 daN t = 1 5 × T et C = v × T T = C v = 1 0.22 = 4.54 s t = 1 5 × T = 1 5 × 4.54 = 0.90 s Alors a = v t = 0.22 0.90 = 0.24 m/s2
  • 42. SECTION 3 : étude hydraulique 42 Calcul et Dimensionnement Force réelle totale nécessaire à déplacer la charge : Ft = F1+F2 0.9 = 3600+15000 0.9 = 19578daN B. Détermination des caractéristiques du tige du vérin : On détermine le coefficient du mode de fixation k à partir de la figure suivante fixation du cylindre est sur une rotule arriéré. Avec une fixation de la tige rotule Donc K =2 L = C × K = 1000 × 2 = 2000 mm C. Calcul de la longueur libre du flambage
  • 43. SECTION 3 : étude hydraulique 43 Calcul et Dimensionnement 19578 daN 2000
  • 44. SECTION 3 : étude hydraulique 44 Calcul et Dimensionnement D’après l’abaque et le tableau précédent la tige du vérin de diamètre 70 mm, D1 = 100 mm ; D2 = 125 mm D. Détermination de pression du vérin Pour D2 = 125 mm P2 = Ft s2 = 419578   12.52 = 159 bar Alors les dimensions du Vérin A (Ø 100 x 70) ou (Ø 125 x 70) Pour D1 = 100 mm P1 = Ft s1 = 419578   102 = 249 bar
  • 45. SECTION 3 : étude hydraulique 45 Calcul et Dimensionnement On prend comme considération la perte de charge égale (10 à 15%). Sachant que : P1 et P2 sont les pressions au niveau du vérin A. P1' et ' P2' sont les pressions au niveau de la pompe. Pour la raison d’économie (minimiser la consommation de la pompe). On doit choisir une pompe qui génère la pression minimale  𝐏 = 𝟏𝟖𝟐 𝐛𝐚𝐫 Alors le vérin A de diamètre (Ø 125 x 70) P 2 ′ = P2 + P2  15% = 173.25 + 173.25  0.15 = 182 bar P′1 = P1 + P1  15% = 249 + 249  0.15 = 286.35 bar
  • 46. SECTION 3 : étude hydraulique 46 Calcul et Dimensionnement mais en utilisant deux vérins alors F = 28870 2 = 14435 daN donc chaque vérin supporter 14435 daN A. Détermination des caractéristiques du tige du vérin B fixation du cylindre est sur une rotule arriéré. Avec une fixation de la tige rotule Donc K =2 L = C × K = 1000 × 2 = 2000 mm Les deux vérins (B) et (B’) sont identiques La force de l’inclinaison maximal a 6 degré pour F = 𝟐𝟖𝟖𝟕𝟎 𝐝𝐚𝐍 pour un vérin • En déterminer le Coefficient du mode de fixation k à partir de la figure suivante C. Calcul de la longueur libre du flambage
  • 47. SECTION 3 : étude hydraulique 47 Calcul et Dimensionnement 2000 14435 daN
  • 48. SECTION 3 : étude hydraulique 48 Calcul et Dimensionnement Pour D2 = 125 mm P2 = Ft s2 = 4 x 14435  x 12.52 = 118 bar D’après l’abaque et le tableau précédent la tige du vérin de diamètre 70 mm, D1 = 100 mm ; D2 = 125 mm Alors les dimensions du Vérin A (Ø 100 x 70) ou (Ø 125 x 70) D. Détermination de pression du vérin Pour D1 = 100 mm P1 = Ft s1 = 4 x 14435  x 102 = 183 bar
  • 49. SECTION 3 : étude hydraulique 49 Calcul et Dimensionnement On prend comme considération la perte de charge égale (10 à 15%). Sachant que : P1 et P2 sont les pressions au niveau du vérin A. P1' et ' P2' sont les pressions au niveau de la pompe. Pour la raison d’économie (minimiser la consommation de la pompe). On doit choisir une pompe qui génère la pression minimale  𝐏 = 𝟏𝟔𝟑 𝐛𝐚𝐫 Alors le vérin B de diamètre (Ø 125 x 70) P 2 ′ = P2 + P2  15% = 118 + 118 0.15 = 136 bar P′1 = P1 + P1  15% = 183 + 183  0.15 = 210 bar
  • 50. SECTION 3 : étude hydraulique 50 Calcul et Dimensionnement 2. Choix Type de fluide hydraulique En choisi l’huile : ISO VG 68 Viscosité cinétique : 68 cSt Pour fonctionner dans de bonnes conditions une pompe hydraulique doit être associée à une huile de viscosité contenue dans une plage de 12 à 100 cSt
  • 51. SECTION 3 : étude hydraulique 51 Calcul et Dimensionnement Tuyauteries du vérin A 3. Choix de flexible du Vérin A On a : Q = s x v = 122.6 x 22 = 2698 cm3 /s  Les conduites de pression S = Q V = 2698 400 = 6.215cm2 D = 4 ∗ s  = 4 ∗ 6.215   29mm En retenant une vitesse de circulation de 4 m/s car la vitesse de circulation du fluide à l’intérieur des conduites peut avoir comme valeur : - 4 à 6 m/s dans les conduites de pression. - 2 m/s dans les conduites de retour.
  • 52. SECTION 3 : étude hydraulique 52 Calcul et Dimensionnement D’après le catalogue, on a choisi le type R15 avec un diamètre extérieur 32 mm qui est utilisable jusqu’à 420 bars.  Détermination la nature d’écoulement st =  x D2 4 =  x 2.92 4 = 6.601cm2 Vt = Q St = 2698 6.601 = 407 cm/s = 4.07 m/s Re : critique = 2300 Ecoulement laminaire si Re< Re critique Ecoulement turbulents si Re > Re critique On a Re= 1915 donc donc notre écoulement laminaire  Nombre de Reynolds Re = Vt x D Vc = 4.07 x 0.032 68 x 10−6 = 1915
  • 53. SECTION 3 : étude hydraulique 53 Calcul et Dimensionnement  Choix de flexible du Vérin B S = Q V = 2453 400 = 6.132cm2 D = 4 ∗ s  = 4 ∗ 6.132   28mm Tuyauteries du vérin B On a Q = s x v = 122.65 x 20 = 2453 cm3 /s En retenant une vitesse de circulation de 4 m/s car la vitesse de circulation du fluide à l’intérieur des conduites peut avoir comme valeur :  4 à 6 m/s dans les conduites de pression.  2 m/s dans les conduites de retour.  Les conduites de pression :
  • 54. SECTION 3 : étude hydraulique 54 Calcul et Dimensionnement D’après le catalogue, on a choisi le type R15 avec un diamètre extérieur 32 mm qui est utilisable jusqu’à 420 bars. Vt = Q St = 2453 6.154 = 398 cm/s = 3.98 m/s3 6. Détermination la nature d’écoulement st =  ∗ D2 4 =  ∗ 2.82 4 = 6.154cm2
  • 55. SECTION 3 : étude hydraulique 55 Calcul et Dimensionnement  Nombre de Reynolds Re = Vt ∗ D Vc = 3.98 ∗ 0.032 68 ∗ 10−6 = 1872 Re : critique = 2300 Ecoulement laminaire si Re< Re critique Ecoulement turbulents si Re > Re critique On a Re= 1872 donc donc notre écoulement laminaire 4. Choix de pompe hydraulique La pression maximale retenue est de 180 bars pour les vérins A. . Pour un moteur électrique tournant à 1400 tr/min, il faut une pompe de cylindrée ; Le débit le plus élevé de vérins A a égale à 2698 cm3 /s = 161800 cm³/min
  • 56. SECTION 3 : étude hydraulique 56 Calcul et Dimensionnement cyl = Q N = 161880 1400 = 107 cm3 /tr
  • 57. SECTION 3 : étude hydraulique 57 Calcul et Dimensionnement 180 410 P absorbée = c × ω = 410 × 2 × π × 1400 60 = 60 Kw
  • 58. SECTION 3 : étude hydraulique 58 Calcul et Dimensionnement 1400 160
  • 59. SECTION 3 : étude hydraulique 59 Calcul et Dimensionnement En choisi le moteur CM1F 280 S2  Détermination du débit théorique Qthéo = Cyl × N = 0.120 × 1400 = 168 L/mn  Détermination du rendement volumétrique ηvol = Qréel Qthéo = Q Cyl × N = 161 0.120 × 1400 = 0.95  Détermination du rendement total ηtotal = ηvol × ηmécanique ηtotal = 0.95 × 0.85 = 0.8  Détermination du débit réel 𝐐réel = Cyl × N × ηvol = 0.12 × 1400 × 0.95 = 160 L/min  Détermination de la puissance du moteur électrique Nous retiendrons un rendement de h= 0.85 Pm = Pabsorbée ηmécanique = 60 0.85 = 70 Kw
  • 60. SECTION 3 : étude hydraulique 60 Calcul et Dimensionnement Type moteur Puissance Intensité à 400 V Vitesse Facteur de puissance Rendement Id/In Cd/ Cn Cmax/Cn Moment d’inertie J= (1/4) GD² kg.m² Bruit Poids kW A tr/min cos𐐐 % en dB Kg CM1F 80 K2 0,75 1,71 2845 0,82 77,4 7 2,2 2,3 0,0011 56 17 CM1F 80 G2 1,1 2,4 2865 0,83 79,6 7,4 2,2 2,3 0,0013 55 18 CM1F 90 S2 1,5 3,17 2875 0,84 81,3 7 2,2 2,3 0,00185 60 23 CM1F 90 L2 2,2 4,49 2865 0,85 83,2 7 2,2 2,3 0,00215 60 26 CM1F 100 L2 3 5,88 2860 0,87 84,6 7,5 2,2 2,5 0,00425 64 34 CM1F 112 M2 4 7,65 2880 0,88 85,8 7,5 2,2 2,5 0,0065 65 41 CM1F 132 S2 5,5 10,4 2925 0,88 87 7,5 2,2 2,5 0,01456 68 60 CM1F 132 SX2 7,5 14 2930 0,88 88,1 7,5 2,2 2,5 0,01565 68 63 CM1F 160 M2 11 20 2935 0,89 89,4 7,5 2,2 2,5 0,0549 74 109 CM1F 160 MX2 15 26,9 2935 0,89 90,3 7,5 2,2 2,5 0,0635 74 119 CM1F 160 L2 18,5 32,6 2935 0,9 90,9 7,5 2,2 2,5 0,0725 74 136 CM1F 180 M2 22 38,6 2950 0,9 91,3 7,5 2,2 2,2 0,1025 77 172 CM1F 200 L2 30 52,3 2950 0,9 92 7,5 2 2,3 0,173 79 223 CM1F 200 LX2 37 64,2 2950 0,9 92,5 7,5 2 2,3 0,195 79 242 CM1F 225 M2 45 77,7 2960 0,9 92,9 7,5 2 2,3 0,325 79 302 CM1F 250 M2 55 94,6 2970 0,9 93,2 7,5 2 2,3 0,395 80 382 CM1F 280 S2 75 128 2970 0,9 93,8 7,5 2 2,3 0,683 81 515 CM1F 280 M2 90 153 2975 0,9 94,1 7,5 2 2,3 0,765 82 545 CM1F 315 S2 110 185 2975 0,91 94,3 7,1 1,8 2,2 1,558 84 930 CM1F 315 M2 132 221 2975 0,91 94,6 7,1 1,8 2,2 1,726 84 980 CM1F 315 L2 160 268 2980 0,91 94,8 7,1 1,8 2,2 1,941 85 1090 CM1F 315 LX2 200 334 2980 0,91 95 7,1 1,8 2,2 2,212 85 1190 CM1F 355 M2 250 422 2985 0,9 95 7,1 1,6 2,2 3,849 88 1710
  • 61. La simulation hydraulique se fait par automation studio 61 Calcul et Dimensionnement simulation hydraulique
  • 62. 62 1. Configuration des composantes 1. Vérins pneumatiques et hydrauliques Calcul et Dimensionnement
  • 63. 63 1. Configuration des composantes 1. Distributeurs proportionnels Calcul et Dimensionnement
  • 64. 64 1. Configuration des composantes 1. Mode de simulation 2. Circuite hydraulique du système Calcul et Dimensionnement
  • 66. Cadre général du projet Conception Conclusion 66 Etude conceptuelle Calcul et dimensionnement 66
  • 67. 67 Conception et Simulation La modélisation par le logiciel SOLIDWORKS :
  • 69. 69 Conception et Simulation Décomposition du système : Partie fixe : fourche avec structure métallique Axe de pivot structure métallique fourche
  • 70. 70 Conception et Simulation Partie mobile : conteneur et le chariot de déplacement
  • 71. 71 Conception et Simulation Système a diffèrent position
  • 72. 72 Conception et Simulation 1. Fourche Comme illustre la figure ci- dessous la fourchette de système se déplacer verticalement par deux vérins hydrauliques fourchette position haut (6°) Déplacement vertical +α
  • 73. 73 Conception et Simulation Fourchette position bas (6°) -α
  • 74. 74 Conception et Simulation Le contre poids est une solution pour diminuer l’effort appliqué sur le vérin B pour l’angle α Ce support est fixé aux fourchettes par 22 vis D 20 mm hexagonale Vérin B
  • 75. 75 Conception et Simulation 1. Le chariot La rotation du moteur réducteur provoque l’avancement de chariot, ce moteur a une grande puissance et se tourne à une faible vitesse qui engendre un fort couple. 3 1 2 5 6 7 4 8 9 10 1 : crémaillère 2 : rails 3 : roue de ferroviaire 4 : roue réceptrice 5 : support équilibre bogie roulement 6 : axe de roue 7 : bague épaulée 8 : pignon motrice 9 : support moteur 10 : moteur
  • 76. 76 Conception et Simulation 1. Le chariot Ce chariot à une structure rigide et 6 roues ferroviaire pour être capable de déplacer la centenaire Movement de translation
  • 78. 78 Conception et Simulation 1. Structure métallique cette partie étudier la structure dans un logiciel spécialiser (robot structural analysis) 230 kN 230 kN
  • 79. 79 Conception et Simulation 1. Données : Matériaux et Chargements Après la modélisation de notre structure on a choisi les donnes suivantes : Matériau : S460 (E = 210 GPa ; Re = 460 MPa) Force applique : F = 460 KN
  • 80. 80 Conception et Simulation Le logiciel robot structural analyses nous aide à avoir l’état de la structure après avoir applique la charge, Ce dessous les résultats nécessaires. Dans le tableau ce dessus on voit que le déplacement maximal ne dépasse pas 0,8 cm (=8mm) 2. Déplacement UX [cm] UY [cm] UZ [cm] MAX 0,2 0,1 0,0 Noeud 6 50 2 MIN -0,0 -0,1 -0,8 Noeud 12 40 12
  • 81. 81 Conception et Simulation 2. Contrainte S max [MPa] S min [MPa] S max (My) [MPa] MAX 111,91 39,84 96,11 Barre 10 8 36 Noeud 7 10 30 MIN -32,01 -122,38 0,01 Barre 40 4 30 Noeud 11 6 35 La contrainte maximale de Tresca 122,38 MPa inferieure a résistance élastique de matériaux Re=460 MPa.
  • 82. Conclusi on 82  A l’issue de ce qui a était réalisé dans ce projet, certainement des gains et des améliorations dans la processus charge et décharge de blocs de marbre Moins cher que l’acheter un chariot élévatrice a fourche Le système réalisé présente également un aspect ergonomique ce qui facilite son application La simplicité du processus pour charger et décharger des marbres Conclusion
  • 83. Merci pour votre attention