Sujet ATS Session 2006-2

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    12-Jul-2015

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<p>ATS</p> <p>Cylindre BRS</p> <p>Session 2006</p> <p>PRESENTATIONLa communaut Creusot-Montceau a, de part la loi du 13 juillet 1992 portant sur les communauts urbaines, comptence en matire de gestion des dchets mnagers. Dans le cadre de sa politique de protection de lenvironnement par valorisation et rduction de la mise en dcharge des dchets, le traitement des dtritus a t confi Creusot Montceau Recyclage. Socit dconomie mixte, Creusot Montceau Recyclage a assur en 2004 le traitement de 53 407 tonnes de dchets, le taux global de valorisation des produits reus stablissant 71 % Le traitement, le recyclage et la valorisation des dchets mnagers seffectuent, soit par tri mcanique, soit par tri manuel. Ltude propose porte sur le Cylindre Bio Racteur Systmique, aussi appel Cylindre BRS, de la filire tri mcanique, permettant le traitement des dchets bruts grce une tape de fermentation thermophile arobie denviron trois jours.</p> <p>Prsentation</p> <p>1</p> <p>ATS</p> <p>Cylindre BRS</p> <p>Session 2006</p> <p>FILIERE TRI MECANIQUELes dchets stocks dans une fosse de 500 m3 sont prlevs par un grappin et lchs au-dessus du bouclier d'entre du cylindre bioracteur. Un systme d'arrosage humidifie les dchets entrants afin d'optimiser les conditions de dgradation. De plus, un systme d'insufflation d'air maintient une oxygnation permanente de la masse composter. Les dchets restent environ 72 heures dans ce cylindre bioracteur pour une dgradation acclre. A la sortie, la matire organique est dirige vers le trommel qui spare les lments par taille (trois grilles de mailles rondes de 12, 20 et 180 mm). Les lments lourds du compost sont tris par rebond sur des tles balistiques. Un overband rcupre l'acier de fractions comprises entre 20 et 180 mm. Un sparateur non ferreux rcupre laluminium par phnomne dinduction. Une fois affin, le compost est stock pendant trois mois sur une aire de maturation avant sa commercialisation.</p> <p>Ordures mnagres</p> <p>Dchets Fosse de dchargement en mlange Cylindre Bio Racteur</p> <p>Refus des lments ferreux Dchets ferments Tri Mcanique Compost Refus des matires inertes (verre, plastique, corps durs) Hall dAffinage Compost affin</p> <p>Aire de Maturation pendant 3 mois</p> <p>Compost commercialisable</p> <p>Prsentation</p> <p>2</p> <p>ATS</p> <p>Cylindre BRS</p> <p>Session 2006</p> <p>ANALYSE FONCTIONNELLE</p> <p>Rpondre aux questions suivantes sur le document rponse n 1, page 10.</p> <p>Question n A1 : Complter le diagramme A-0 relatif la filire tri mcanique, en plaant correctement les termes suivants : - Modes de marches et darrts - Ordures mnagres - Rglages - Elments ferreux - Compost commercialisable - Eau et air - Energies lectrique et hydraulique - Matires inertes - Traiter et trier des dchets - Pertes nergtiques</p> <p>Question n A2 : En vous aidant du Document Ressource n 1, page 5, complter le synoptique de la chane de transmission actuelle du cylindre BRS.</p> <p>Rpondre la question suivante sur le document rponse n 2, page 11.</p> <p>Question n A3 : En vous aidant des Documents Ressource n 1 et 2, page 5 et 6, complter le schma cinmatique minimal de la chane de transmission actuelle du cylindre BRS.</p> <p>Analyse Fonctionnelle</p> <p>3</p> <p>ATS</p> <p>Cylindre BRS</p> <p>Session 2006</p> <p>En fonctionnement normal, nous pouvons considrer que le cylindre, pesant dj vide 270 tonnes, ne peut pas contenir plus de la moiti de son volume interne en dchets. Compte tenu du taux dhumidit ncessaire pour une bonne fermentation, la masse volumique des dchets est denviron 1 kg/dm3. Le cylindre et ses dchets sont supports par 4 galets de roulement, chaque galet de roulement tant guid en rotation par 2 roulements rotule sur rouleaux : voir Documents Ressource n 4 et 5, pages 8 et 9.</p> <p>Rpondre aux questions suivantes sur le document rponse n 3, page 12.</p> <p>Question n A4 : A partir des caractristiques dimensionnelles du cylindre donnes dans le Document Ressource n 3, page 7, et des hypothses ci-dessus, dterminer le volume maximal VMax de dchets que peut contenir le cylindre. Question n A5 :, Calculer la masse maximale MMax de dchets que peut contenir le cylindre. Question n A6 : Dterminer alors la masse totale MTotale du Cylindre avec ses dchets. Question n A7 : En dduire le poids maximal PMax du Cylindre avec ses dchets. Question n A8 : En vous aidant du Document Ressource n 4, page 8, et du montage de roulements dun galet donn dans le Document Ressource n 5, page 9, dterminer la charge dynamique de base C que peut supporter un roulement rotule sur rouleaux qui compose le montage de roulements des galets. Question n A9 : Compte tenu des hypothses ci-dessus, et des rponses aux questions prcdentes, les 4 galets peuvent-ils supporter le Cylindre et ses dchets ? Justifier votre rponse. Question n A10 : En vous aidant du Document Ressource n 5, page 9, analyser, en suivant le document rponse n 3, page 12, le montage de roulements dun galet.</p> <p>Analyse Fonctionnelle</p> <p>4</p> <p>ATS</p> <p>Cylindre BRS</p> <p>Session 2006</p> <p>DOCUMENT RESSOURCE N 1 Dessin dEnsemble : Cylindre BRS + Transmission</p> <p>Document Ressource - Analyse Fonctionnelle</p> <p>5</p> <p>ATS</p> <p>Cylindre BRS</p> <p>Session 2006</p> <p>DOCUMENT RESSOURCE N 2 Liaisons Mcaniques Elmentaires (NF EN 23952)Nom de la liaison Encastrement ou Fixe Degrs de libert (d.d.l) Mouvements relatifs Translation Rotation Translation Rotation Translation Rotation Translation Hlicodale Symbole Reprsentation plane Perspective</p> <p>0 1 1</p> <p>Pivot</p> <p>Glissire</p> <p>1</p> <p>RotationTranslation et rotation conjugues</p> <p>Pivot glissant</p> <p>2 2 3 3 4 4 5</p> <p>Translation Rotation Translation Rotation Translation Rotation Translation Rotation Translation Rotation Translation Rotation Translation Rotation 6</p> <p>Sphrique doigt</p> <p>Appui plan</p> <p>Rotule ou sphrique Linaire annulaire ou sphre-cylindre</p> <p>Linaire rectiligne</p> <p>Ponctuelle ou Sphre-plan</p> <p>Document Ressource - Analyse Fonctionnelle</p> <p>ATS</p> <p>Cylindre BRS</p> <p>Session 2006</p> <p>DOCUMENT RESSOURCE N 3 Dessin dEnsemble : Cylindre BRS + Couronne</p> <p>Document Ressource - Analyse Fonctionnelle</p> <p>7</p> <p>ATS</p> <p>Cylindre BRS</p> <p>Session 2006</p> <p>DOCUMENT RESSOURCE N 4 Galet Support du Cylindre BRS</p> <p>Roulements Rotule sur Rouleaux</p> <p>Dimensions d 280 300 320 340 360 D mm 500 540 580 620 650 B 130 192 208 224 232</p> <p>Charges de base Vitesses limite Dynamique Statique C C0 Graisse Huile kN tr/min 2 700 3 750 800 1 000 3 900 5 850 530 670 3 850 6 700 500 630 4 490 7 800 430 530 4 660 8 300 400 500</p> <p>Masse kg 115 190 240 295 335</p> <p>Symboles 22256 CC 23260 CC 23264 CC 23268 CA 23272 CA</p> <p>Document Ressource - Analyse Fonctionnelle</p> <p>8</p> <p>ATS</p> <p>Cylindre BRS</p> <p>Session 2006</p> <p>DOCUMENT RESSOURCE N 5 Dessin dEnsemble : Galet Support du Cylindre BRS</p> <p>Document Ressource - Analyse Fonctionnelle</p> <p>9</p> <p>ATS</p> <p>Cylindre BRS</p> <p>Session 2006</p> <p>DOCUMENT REPONSE N 1 ANALYSE FONCTIONNELLEQuestion n A1 : Diagramme A-0 relatif la filire tri mcanique :</p> <p>A-0</p> <p>Filire tri mcanique</p> <p>Question n A2 : Synoptique de la chane de transmission actuelle du cylindre BRS :</p> <p>Moteur lectrique</p> <p>Accouplement lastique</p> <p>Cylindre BRS</p> <p>Document Rponse - Analyse Fonctionnelle</p> <p>10</p> <p>ATS</p> <p>Cylindre BRS</p> <p>Session 2006</p> <p>DOCUMENT REPONSE N 2 ANALYSE FONCTIONNELLEQuestion n A3 : Schma cinmatique minimal de la chane de transmission actuelle du cylindre BRS :</p> <p>Moteur lectrique</p> <p>Poulie motrice</p> <p>Bti</p> <p>Poulie rceptrice Pignon Rducteur CMD Accouplement</p> <p>Cylindre BRS</p> <p>Couronne dentranement</p> <p>Document Rponse - Analyse Fonctionnelle</p> <p>11</p> <p>ATS</p> <p>Cylindre BRS</p> <p>Session 2006</p> <p>DOCUMENT REPONSE N 3 ANALYSE FONCTIONNELLEQuestion n A4 : Volume maximal VMax de dchets dans le cylindre : Expression analytique : VMax = Application numrique : VMax = m3</p> <p>Question n A5 : Masse maximale MMax de dchets dans le cylindre : Expression analytique : MMax = Application numrique : MMax = tonnes</p> <p>Question n A6 : Masse totale MTotale du Cylindre avec ses dchets : Expression analytique : MTotale = Application numrique : MTotale = tonnes</p> <p>Question n A7 : Poids maximal PMax du Cylindre avec ses dchets : Expression analytique : PMax = Application numrique : PMax = N</p> <p>Question n A8 : Charge dynamique de base C dun roulement rotule : Diamtre intrieur du roulement : d = mm Charge dynamique de base : C = N</p> <p>Question n A9 : Les 4 galets peuvent-ils supporter le Cylindre et ses dchets ? Question n A10 : Analyse du montage de roulements dun galet : Type de montage : Arbre tournant ou Logement tournant ou ou Avec jeu Avec jeu (1) (1) (1)</p> <p>Bagues intrieures montes : Bagues extrieures montes :</p> <p>Serres Serres</p> <p>Nombre darrts axiaux sur les bagues intrieures des roulements : . (1) : rayer la mauvaise rponse et entourer la bonneDocument Rponse - Analyse Fonctionnelle 12</p> <p>ATS</p> <p>Cylindre BRS</p> <p>Session 2006</p> <p>MECANIQUEC.M.R. dsire investir dans une transmission hydraulique permettant une rgulation plus souple de la vitesse de rotation du cylindre. Afin deffectuer les choix technologiques pour la nouvelle transmission, on vous demande de vrifier les caractristiques de linstallation existante : caractristiques techniques donnes dans le Document Ressource n 6, page 14.</p> <p>Rpondre aux questions suivantes sur le document rponse n 4, page 15. Question n M1 : Dterminer le rapport de rduction rPC de la transmission par poulies courroies. Question n M2 : Dterminer le rapport de rduction rSRC de lengrenage compos du pignon de commande (mont sur larbre de sortie du rducteur) et de la couronne fixe sur le cylindre. Question n M3 : Dterminer le rapport de rduction global rG de la chane de transmission actuelle du cylindre (ne pas oublier de tenir compte du rapport de rduction rCMD du rducteur CMD). Question n M4 : Calculer la frquence de rotation mini NCyl min et la frquence de rotation maxi NCyl Max du cylindre BRS.</p> <p>Rpondre aux questions suivantes sur le document rponse n 5, page 16. Question n M5 : Calculer la vitesse angulaire wPignon du pignon dentranement, sachant que ce dernier a une frquence de rotation de 6,26 tr/min, lorsque le moteur tourne 1 500 tr/min. Question n M6 : Calculer la puissance PP dveloppe par le pignon dentranement, sachant que la valeur du couple CP engendr par le pignon dentranement est de 12 700 daN.m, lorsque le moteur tourne 1 500 tr/min. Question n M7 : Dterminer le rendement global G de la chane de transmission du cylindre BRS, sachant que la puissance PP restitue par le pignon dentranement est de 83 250 W, lorsque le moteur tourne 1 500 tr/min.</p> <p>Mcanique</p> <p>13</p> <p>ATS</p> <p>Cylindre BRS</p> <p>Session 2006</p> <p>DOCUMENT RESSOURCE N 6 Transmission Actuelle du Cylindre BRSLinstallation actuelle est compose comme suit :</p> <p>- un moteur lectrique 2 vitesses LEROY SOMER, type LS 315 LA : PM = 75 kW PM = 110 kW 750 tr/min 1500 tr/min</p> <p>- une transmission par poulies courroies COLMANT : Poulie motrice : primitif = 334 mm Poulie rceptrice : primitif = 500 mm 5 courroies VECO 200</p> <p>- un rducteur CMD, type PL3C 225H : Rapport de rduction rCMD = 1/160 - un pignon de commande (mont sur larbre de sortie du rducteur) : Nombre de dents : ZP = 20 dents Module m = 42 mm - une couronne dentranement (fixe sur le cylindre) : Nombre de dents : ZC = 130 dents Module m = 42 mmDocument Ressource - Mcanique 14</p> <p>ATS</p> <p>Cylindre BRS</p> <p>Session 2006</p> <p>DOCUMENT REPONSE N 4 MECANIQUE</p> <p>Question n M1 : Rapport de rduction rPC de la transmission par poulies courroies : Expression analytique : rPC = Application numrique : rPC = </p> <p>Question n M2 : Rapport de rduction rSRC de lengrenage compos du pignon de commande et de la couronne : Expression analytique : rSRC = Application numrique : rSRC = </p> <p>Question n M3 : Rapport de rduction global rG de la chane de transmission actuelle du cylindre : Expression analytique : rG = Application numrique : rG = </p> <p>Question n M4 : Frquence de rotation mini NCyl rotation maxi NCyl Max du cylindre BRS : Expression analytique : NCyl min = </p> <p>min</p> <p>et la frquence de</p> <p>Application numrique : NCyl min = tr/min</p> <p>Expression analytique : NCyl Max = </p> <p>Application numrique NCyl Max = tr/min</p> <p>Document Rponse - Mcanique</p> <p>15</p> <p>ATS</p> <p>Cylindre BRS</p> <p>Session 2006</p> <p>DOCUMENT REPONSE N 5 MECANIQUEQuestion n M5 : Vitesse angulaire wpignon du pignon dentranement : Expression analytique : wpignon = rad/s Application numrique : Npignon = 6.26 tr/min wpignon = rad/s</p> <p>Question n M6 : Puissance PP dveloppe par le pignon dentranement : Expression analytique : PP = W Application numrique : CP = 12 700 daN.m PP = W</p> <p>Question n M7 : Rendement global G de la chane de transmission du cylindre BRS : Expression analytique : G = Application numrique : PP = 83 250 W G = </p> <p>Document Rponse - Mcanique</p> <p>16</p> <p>ATS</p> <p>Cylindre BRS</p> <p>Session 2006</p> <p>HYDRAULIQUELinvestissement dans une nouvelle transmission hydraulique ayant t effectu, on vous demande de vrifier les nouvelles performances du cylindre BRS. Pour cela on vous demande, dans un premier temps, dtudier le Circuit de Puissance du Cylindre BRS. Rpondre aux questions suivantes sur le document rponse n 6, page 26. Question n H1 : En vous aidant des Documents Ressource n 8 et 9, pages 20 et 21, donner le type, la frquence de rotation NM et la puissance PM du moteur lectrique du circuit de puissance du Cylindre BRS. Question n H2 : En vous aidant des Documents Ressource n 8 et 10, pages 20 et 22, retrouver le type et la cylindre Cp de la pompe hydraulique du circuit de puissance du Cylindre BRS. Question n H3 : A partir des donnes prcdentes, calculer le dbit Qp fourni par la pompe hydraulique, sachant que celle-ci est accouple directement au moteur lectrique (mme vitesse de rotation). Question n H4 : En vous aidant des Documents Ressource n 8 et 11, pages 20 et 23, retrouver le type, la cylindre mini Cylmin et la cylindre maxi CylMax du moteur hydraulique cylindre variable du circuit de puissance du Cylindre BRS. Question n H5 : Vrifier des rsultats prcdents que la plage de la frquence de rotation du moteur hydraulique se situe entre 780 et 3 900 tr/min. Rpondre aux questions suivantes sur le document rponse n 7, page 27. Question n H6 : En vous aidant du Document Ressource n 8, page 20, donner le type du rducteur trains picyclodaux. Le rapport de rduction rRTE est de 1/234. Question n H7 : Sachant que : - la plage de la frquence de rotation du moteur hydraulique se situe entre 780 et 3 900 tr/min, - le rapport de rduction rSRC de lengrenage compos du pignon de commande (mont sur larbre de sortie du rducteur) et de la couronne fixe sur le cylindre est toujours de 2/13, Calculer la frquence de rotation mini NCyl min et la frquence de rotation maxi NCyl Max du cylindre BRS. Question n H8 : La transmission hydraulique convient-elle ?Hydraulique 17</p> <p>ATS</p> <p>Cylindre BRS</p> <p>Session 2006</p> <p>Aprs 6 000 heures de fonctionnement, une dfaillance sest produite sur le rducteur trains picyclodaux de la nouvelle transmission hydraulique du cylindre. Aprs dmontage du rducteur, CMR sest rendu compte que celui-ci ntait compos que de trois tages au lieu des quatre initialement prvus au contrat. La mise en service du rducteur quatre tages impliq...</p>

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