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1. Sujet fin d’étude Etude et conception d’un banc d’essai moteur à froid Réalisé par : Selmi Ameni Touil Baha Encadré par : Mr. Frija Mounir RépubliqueTunisienne Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Institut Supérieur des Sciences Appliquées et deTechnologie de Sousse Université de Sousse

2. 1 2 3 4 5 Présentation deVEGE MOTOREN Motivation et objectif 6 Analyse fonctionnelle Dimensionnement et conception Vue d’ensemble du projet Conclusion Plan de l’exposé

3. • Date de fondation: 1975 • Forme Juridique: S.A • Localité: Kalâa-Kebira • Partenariat: Hollande • Marché: Totalement exportatrice • CA Annuel: 12801000 Dinars Entreprise d’accueil Présentation générale

4. Entreprise d’accueil freins culasses Boites vitesses Pompes d’injection turbocompresseurs Blocs moteurs Secteur d’activité

6. Objectif Motivation et objectif Motivation • Le test à chaud est très couteux et nécessite beaucoup de temps • Le test à froid minimise le risque d'avoir des défauts au niveau du test à chaud avant de fermer le moteur

7.  Etudier et concevoir un banc d’essai à froid pour les moteurs à combustion interne de nombres de cylindre différents, avec une charge maximal de 300 Kg afin de minimiser le cout et le temps du test des moteurs avec le cout et le procédés de fabrication raisonnable et simple. Motivation et objectif Objectif Motivation

9. Réglage Opérateur Energie électrique Huile Moteur non testé Moteur testé Banc d’essai moteur à froid Modélisation de la machine Analyse fonctionnelle Tester à froid les moteurs à combustion interne A-0 Huile, résidus

10.  Un banc de test moteur à combustion interne à froid fiable et flexible pour la gamme de motorisation deVEGE motoren. Enoncé du besoin Validation du besoin Saisie du besoin Analyse du besoin Analyse fonctionnelle externe

11. Analyse du besoin Enoncé du besoin Saisie du besoin Validation du besoin Analyse fonctionnelle externe Opérateur Moteur Banc d’essai moteur à combustion interne à froid Tester les moteurs à combustion interne à froid A qui rend-t-il service? Sur quoi agit-il? Dans quel but existe-t-il?

12.  Pourquoi ce besoin existe-t-il ? Pour tester l’étanchéité des moteurs et localiser les pannes.  Qu’est ce qui pourrait le faire disparaître/ évoluer ? Apparition d’une nouvelle technologie. Apparition d’un autre produit plus efficace ou plus développé.  Pensez-vous que les risques de voir disparaitre ce besoin sont réels dans un proche avenir ? Grâce à l’évolution industrielle le produit étudié ne peut pas disparaitre. Enoncé du besoin Validation du besoin Saisie du besoin Analyse du besoin Analyse fonctionnelle externe

13. Banc de test moteurs à froid Stabilité Normes d’ergonomie Encombrement Qualité Coût Moteur Opérateur FP1 FC1 FC2 FC3 FC4 FC5 FC6 FC7 Identification des fonctions de services Hiérarchisation des fonctions de services Etude de la faisabilité Analyse fonctionnelle externe

14. Identification des fonctions de services Hiérarchisation des fonctions de services Analyse fonctionnelle externe Etude de la faisabilité 0 10 20 30 40 FP1 FC1 FC2 FC3 FC4 FC5 FC6 FC7 FP1 FC1 FC2 FC3 FC4 FC5 FC6 FC7

15. FP1: tester à froid les moteurs à combustion interne FT1: Entrainer le vilebrequin en mouvement de rotation suivant l'axe x Choisir du moteur d'entrainement démarreur motoréducteur servomoteur Analyse fonctionnelle interne Choix de solutions Diagramme FAST

16. FP1: tester à froid les moteurs à combustion interne maintenir axialement l'arbre par rapport au vilebrequin roulement à billes à contact radial roulement à rouleaux conique entretoise + joint double lèvres protéger le guidage FT1: Entrainer le vilebrequin en mouvement de rotation suivant l'axe x Guider l'arbre du moteur d'entrainement par rapport au volant moteur Analyse fonctionnelle interne

17. FP1: tester à froid les moteurs à combustion interne FT1: Entrainer le vilebrequin en mouvement de rotation suivant l'axe x Lier et transmettre le mouvement de rotation au vilebrequin Accouplement Poulie courroie Système cardan Analyse fonctionnelle interne

18. FP1: tester à froid les moteurs à combustion interne FT2:Fixer le moteur à tester sur le banc d'essai concevoir le support 2 tiges support avec cales en L + système vis écrou maintenir en position le moteur à tester suivant l'axe z maintenir en position le moteur à tester suivant l'axe x tête de montage flexible / ajustable + des accroches système vis écrou Analyse fonctionnelle interne

19. FP1: tester à froid les moteurs à combustion interne FT3: alimenter le moteur pour le test d‘étanchéité et de pression Récupérer l'huile Alimenter le moteur par l’huile Stocker l'huile système d'alimentation à pistolet avec compteur incorporé Manuellement Entonnoir Réservoir avec filtre intégré Analyse fonctionnelle interne

20. FP1: tester à froid les moteurs à combustion interne FT4:détecter les défauts détecter les fuites de l'huile Capter le défaut de pression dans le circuit HP de l'huile détecter le défaut de compression Manomètre de pression Contrôle visuel Capteur de pression Compressiomètre enregistreur Analyse fonctionnelle interne

21. Analyse fonctionnelle interne Critères K Solution S1 : Démarreur S2 : Motoréducteur S3 :Servomoteur Note Total Note Total Note Total C1 :Précision 3 1 3 3 9 3 9 C2 :Vitesse 3 2 6 3 9 2 6 C3 :Couple 3 1 3 3 9 2 6 C4 :Cout 2 3 6 2 4 1 2 18 31 23 Choix de solution Diagramme FAST

22. Critères K Solution S1 : Roulement à billes S2 : Roulement à rouleaux conique Note Total Note Total C1 : Précision 3 3 9 2 6 C2 :Rendement 3 3 9 3 9 C3 : Jeu 2 2 4 2 4 C4 :Cout 2 1 2 3 6 C5 :Vitesse 3 3 9 2 6 33 31 Analyse fonctionnelle interne

23. Analyse fonctionnelle interne Critères K Solution S1 : Accouplement S2 : Poulie-courroie S3 :Système cardan Note Total Note Total Note Total C1 :Rendement 3 3 9 3 9 3 9 C2 :Stabilité 3 2 6 2 6 3 9 C3 :Cout 2 2 4 2 4 1 2 C4 :Durée de vie 3 2 6 1 3 3 9 25 22 29

24. Analyse fonctionnelle interne Critères K Solution S1 : Pistolet à compteur S2 : Manuel Note Total Note Total C1 : Précision 3 3 9 3 9 C2 :Cout 2 1 2 2 4 C3 : Encombrement 3 2 6 2 6 C4 :simplicité d’utilisation 3 1 1 3 9 20 28

25. Remarque Il est très important de remarquer après la réalisation du diagramme FAST, les sous-systèmes de notre machine:  Sous système d’entrainement du mouvement de rotation  Sous système d’alimentation du moteur par l’huile  Sous système de fixation du moteur à tester  Sous système de détection des défauts Analyse fonctionnelle interne

26. Avec les sous-systèmes qu’on a trouvé, on trouve une structure compatible avec notre diagramme FAST, cette dernière peut faciliter la phase de la recherche de tous les concepts possibles de notre machine. Nous s’intéressons seulement à la conception de deux sous systèmes  Sous système de maintien du moteur  Sous système de montage du moteur Analyse fonctionnelle interne

28. Conception sous système de fixation Niveau 1 Dimensionnement et conception

29. Après la conception de ces accroches, on a fait une vérification sur les tubes cylindriques avec une force maximale f= 750 N et nous avons obtenus que si * D> 14mm : les tubes résistent à l’effort de flexion . Accroche support Dimensionnement et conception Niveau 1 Conception sous système de fixation Le matériaux utilisé: Acier 45 SCD 6

30. cale en L Après la conception de la cale, on a vérifié sa structure en deux position et on a obtenu comme résultat du test RDM qu’elle résiste a un effort de flexion et de traction N=1500 N Matériau choisi: Fer 1 2 Dimensionnement et conception Niveau 1 Conception sous système de fixation

31. Vérification de boulon D (mm) L (mm) (mm) (mm) P (mm) 20 90 22.4 20 2.5 Matériau utilisé : Acier S235 Aprés la vérification de l’essai de cisaillement appliqué sur le boulon τ= 117.5 MPa On distingue qu’il résiste si Dmin>5mm Conception sous système de fixation Dimensionnement et conception Niveau 1

32. Conception de sous système de fixation Niveau 2 Dimensionnement et conception

33. Conception de sous système de fixation Vérification boulon D (mm) L (mm) (mm) (mm) P (mm) 20 90 22.4 20 2.5 Matériau utilisé : Acier S235 Apres la vérification de teste de cisaillement appliqué sur le boulon τ= 117.5 MPa on distingue qu’il résiste si Dmin>5mm Niveau 2 Dimensionnement et conception

34. Etude statique du banc d’essai Les efforts appliquées en trois points d’appui Dimensionnement et conception D’après la vérification par RDM6 , nous avons remarqué que notre lame résiste aux efforts exercés par la tôle.

35. Effort normal Contrainte normale D’après la vérification par RDM6 , nous avons remarqué que notre structure résiste aux efforts appliquées. Et la condition de résistance est vérifiée Dimensionnement et conception Conception de sous système de fixation Etude statique du banc d’essai

36. Conception de sous système de fixation Niveau 3 Dimensionnement et conception

37. Conception de sous système de fixation Vérification du banc d’essai en trois point d’équilibre A C B Niveau 3 Dimensionnement et conception

38. Effort appliqué au point A Contrainte normale Contrainte deVon mises σmax=0.102 MPa σVM=0.934 Mpa Condition de résistance vérifiée A Dimensionnement et conception Conception de sous système de fixation Niveau 3

39. Effort appliqué au point B Contrainte normale Contrainte deVon mises σmax=14.46 MPa σVM=17.05 Mpa Condition de résistance vérifiée B Dimensionnement et conception Conception de sous système de fixation Niveau 3

40. Effort appliqué au point C Contrainte normale Contrainte deVon mises σmax=17.48 MPa σVM=17.48 Mpa Condition de résistance vérifiée Dimensionnement et conception Conception de sous système de fixation Niveau 3 C

41. Conception de sous système d’entrainement de mouvement de rotation Choix du motoréducteur Calcul roulement Calcul cardan Calcul clavette Dimensionnement et conception

42. Conception de sous système d’entrainement de mouvement de rotation Choix du motoréducteur = 40.8N.m Dimensionnement et conception N=700 tr/min Données produit Couple de sortie (Nm) 62 Puissance moteur (KW) 3

43. Calcul roulement A partir du tableau de choix de roulement, on a choisi le roulement de diamètre intérieur d=20mm, de normalisation 25 BC... Durée de vie normalisée du roulement: L10 =114 h de fonctionnement .Durée de vie corrigée du roulement: LH =2711 h de fonctionnement Conception de sous système d’entrainement de mouvement de rotation Dimensionnement et conception

44. Calcul cardan couple à transmettre On se basant sur le tableau ci-dessous, pour une vitesse V=750 tr/mn et un couple C=61 N.m, on sélectionne le cardan 01.040 comme il a le couple le plus proche du notre. Conception de sous système d’entrainement de mouvement de rotation Mt = 40.9 N.mm Dimensionnement et conception

45. Calcul du coefficient de variation L’angle de brisure b = 5° va conserver la vitesse fournie sortie du moteur vers le système. Calcul cardan Conception de sous système d’entrainement de mouvement de rotation Dimensionnement et conception

46. Calcul clavette d =35 a =10mm b= 8mm P adm moyenne =60MPa Lcmin = 10mm On a choisi une clavette de type B : Lmin = Lcmin Lmin = 10mm Conception de sous système d’entrainement de mouvement de rotation Dimensionnement et conception

47. Les clavettes sont sollicitées en matage et cisaillement Calcul clavette Pression de matage La condition est vérifiée Contrainte de cisaillement Conception de sous système d’entrainement de mouvement de rotation Dimensionnement et conception

49. Conception Finale de la Machine

52. Conclusion  Notre travail consiste à étudier et concevoir un banc d’essai moteur à combustion interne à froid.  Cette expérience nous a été très instructive et profitable sur plusieurs plans.  L’objectif principal est atteint malgré quelques difficultés rencontrées.

53. Merci pour votre attention Vos questions sont les bienvenues…

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