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I. INTRODICTION
Les ponts élévateurs à 2 colonnes servent principalement à soulever les automobiles, les camionnettes et les VUS pour faire la majorité des réparations. On retrouve dans les ateliers d’entretien mécanique une multitude d’appareils de levage. Il y a des outils pour chaque application, que ce soit pour soulever un véhicule ou une de ses composantes (moteur, transmission et différentiel). Les ponts élévateurs sont des équipements indispensables dans les ateliers d’entretien. Tout comme les outils de votre coffre, chaque appareil a sa propre fonction.
Différent type des ponts élévateur Les ponts élévateurs hors terre
2 colonne 4 colonne
Les vérins à course limitée
Les vérins à pistons
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II. Mise en situation Le pont élévateur ci-dessous est utilise pour des travaux de maintenance sur véhiculées automobiles .la capacité de levage est de 20000N .la hauteur maxi de1, 8 m. le pont se compose de deux colonnes et de deux paires de bras articulés sur un coulisseau .le manouvre est assure par une tige filet entrainée par un motoréducteur. Le mouvement est transmis à la deuxième colonne par l’intermédiaire d’un système roue et chaine.
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Pont élévateur à vis (2 colonnes)
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Moto réducteur
courroie
vis
Colonne
Bras télescopique
Coulisseau
tampon de levage
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A. Schéma cinématique de système :
B.Cahier de charge fonctionnel :• Capacité de charge supportée : 2000 kg.
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2
5
1
F F
moteur
Courr
oie
chaine
Moteur + réducteur
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• Transmission de mouvement par chaine avec capteur de tension
• Ecrou porteuse en bronze plus écrou de sécurité.• Lubrification automatique.• Bras porteur de conception très plate, permettant un
meilleurs accès des tampons de prise aux points de levage.
• Déverrouillage automatique des bras en positions basses.• Alimentation éclectique 400V• Pivotement des bras maxi 90°.• Nombre des tours de moteur3000tr /min.• Liaison glissière (1)/(2) f=tgφ=0,1• rapport r=Ns/Ne=8/15• Vis à un filet TR Ø 32, pas=5, Rpr=130N/mm², Padm=12
N/mm², f=tgφ=0,1• Vis 1,3 σtr≤Rpr
C.Choix des matériaux
Pièce matière ObservationMoto réducteur E50 Oxydation plus faiblevis acier trempe %A élevé
Resistance contre le cisaillement
Bras télescopique
Fonte Très dure résistance contre le choc
Coulisseau Acier fortement allié
Resistance contre l’usure
Colonne S 400 Resistance contre le chocEcrou porteuse Bronze Résiste contre l’usure
D.Diagramme faste
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Fonction service
Fonction technique
Solutions constructives
FP : Positionner le véhicule
Transformer le mouvement de rotation en translation
Système vis-écrouCrémaillère
Came+guida en translationBloquer la
translation des bras
Frein
Vis-écrou irréversible
FC1 : Etre maintenable
Etre démontable
Régler le jeuGraisser le système
Patins de glissementEcrou séparé
Mécanisme de réglagePompe à huile + moteur
FC2 : Etre stable sur le sol Support +
boulon
Stabiliser le pont
Socle plat
feutre
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III. Les différentes solutions1. Les différentes solutions technologies
1-
2-
3-
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FC3 : S’adapter à l’environnement
Enlever la poussière
Aspirateur de poussière
Ventilateur + thermomètre
Modérer la température
FC4 : Sécuriser l’utilisateur
Garder la position fixe
Ecrou de sécuritéFrein de blocage
Continuité de fonctionnement
Ecrou de sécurité
Moteur + réducteur
Moteur
Moteur
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Solution 3 solution 2 solution 1
niveau point niveau point niveau point
Cout Moyen 2 moyen 2 Peut élever 1
Performance acceptable 2 acceptable 2 acceptable 2
Sécurité respectable 2 respectable 2 Non
respectable
1
Encombrement Moyennement
encombrant
2 Moyennement
encombrant
2 peut
encombrant
1
Stabilité Bonne
stabilité
3 Bonne stabilité 3 Bonne
stabilité
3
totale 11 11 8
⇒D’après l’analyse précédent, nous constatons que la première solution est la meilleure puisqu’elle répond bien au critère qu’on a adopter lors de la classification. La solution (1) est la meilleure car:-le degré hyperstatique h1≤h2≤h3-éviter le problème de arc-boutement au niveau de liaison glissière- éviter le problème de flambement au niveau de vis
2. système vis écrou : Le type de frottement (glissement et roulement)
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Système vis-écrou (frottement par glissement)
Vis à rouleaux satellites (frottement par glissement)
Vis à billes (frottement par roulement) La forme géométrique de filet :
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Vis à filet Trapézoïd
al
Vis à billes
Vis à rouleaux
Rendement (%) 30 à 70 70 à 98 70 à 99
Jeu axial (mm) 0,2 0,1 0,001
Précision de fonctionnement(Ecart de pas pour une
longueur de 300mm de vis) en μm
50 à 300 5 à 200 5 à 30
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Profil vis à billes
Profil trapézoïdal (Tr)
Profil vis à rouleaux
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⇒D’après le tableau, la courbe précédant l’utilisation de Vis à rouleaux c’est une solution plus efficace
3. Système de transmission de mouvement
Transmission par engrenage transmission par polit courroie
⇒le système de transmission par engrenage c’est la système le plus utilisable, le plus efficace car:-rendement élevé et plus précise-risque de glissement et flambement de vis pour le système polit courroie
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les caractéristiques de vitesses linéaires enfonction de la charge axiale
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IV. Etude cinématique et Etude statique :
Vitesse de lavage du véhicule : ϑ=N vis ×Pas
Or on a: (N vis /N mot)=8
15 et N vis=1600
60
D’ou: ϑ=0,133m /s.
Le temps mis pour parcourir la course de 1,8 m est: t= (1,8 /ϑ)=13,5 s
On considère le chemin fermé suivant : Tsé Te ↓ ↓ (1)→(2) →(5) →(1)
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X
Z
A
P
O
a
F5
1
2b
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Liaison entre 1et 2 : glissièreLiaison entre 2 et 5 : hélicoïdaleLiaison entre 5 et 1 : pivot
Soit les torseurs suivant :
[Tentrée/5] A=[Xe ¿Ye MeZe Ne ]
A
[Tsortie/2] o = [Xs LsYs MsZs Ns ]O
[T1 (5/1)]F=[X 1 L1Y 1 M 1Z 1 0 ]
F
[T 2(2/5)]A=[X2 L2Y 2 M 2Z2 −pZ2]
A
[T3 (1/2)] o= [X 3 L3Y 3 M 30 N3 ]
O
Equilibre de(2) en o :
P.F.S : T3 (1/2) +Tsé/2+T2 (5/2)=0 avec T2 (5/2)= -T2 (2/5)
Or on a : O⃗A=(−a00 ) d’où M⃗(5/2) o= M⃗(5/2) A+O⃗A ∧ F⃗ 2
Donc [T2 (5/2)]
= [−X 2 −L2Y 3 −M 2−aZ2
−Z 2 pZ2+aY 2 ]{X 3−X2+Xs=0Y 3−Y 2+Ys=00−Z 2+Ys=0
Et { L3−L2−Ls=0Ms−M 2+Ls=0
N3+ pZ 2+aY 2+Ns=0
Equilibre de (5) en A :
P.F.S : T1 (1/5) +T(e/5) +T2 (5/2)=0
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On a : A⃗F=( 00
−b) d’ou M⃗(1/5) A= M⃗(1/5) F+ A⃗F ∧⃗F1
Donc [T1 (1/5)] = [−X 1 −L1−b1. y 1−Y 1 −M 1+b . X 1−Z 1 0 ]
A
{ X 2+Xe−X 1=0Y 2+Ye−Y∧1=0Z2+Ze−Z 1=0
Et { L2+¿−L1−b .Y 1=0M 2+Me−M 1+b . X 1=0
Ne+ p .Z 2=0
D’âpres les deux systèmes d’équations on trouve :
Alors le degré d’hyperstatique : h=Ns-rs=15-11=4
Les inconnus statiques sont : X1 ou X2 ou X3, Y1 ou Y2 ou Y3, L1 ou L2 ou L3 et M1 ou M2 ou M3
Remarque :On peut remarquer les conditions dimensionnelles suivant X, Y et aussi bien les conditions angulaires suivant ces deux mêmes composantes.
Equilibre de (2) en phase montée :
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T D=[ 0 00 0
−5000 0]D
T E=[ 0 00 0
−5000 0]E
O⃗D=(1210,661150,66
0 ) O⃗E=(−1210,661150,66
0 )T OD=[ 0 −5753,3
0 6503,3−5000 0 ]
O
T OE=[ 0 5753,330 6053,3
−5000 0 ]O
Donc on obtient :
T o=T OD+T
OE=¿[ 0 00 12106,6
−10000 0 ]¿
V. Dimensionnement Action de l’écrou sur le coulisseau (2) :
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15045
O
D
E
Y
X
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En P et Q ; on a action de (1)/(2) ; ce contact est avec
frottement ;tanφ=F=TN =0,1On ¿
(1) Et (2) nous donne :( G−F ¿¿/2. tanφ
M (F)-250((G−F ¿¿/2. tanφ) +G.150=0M (F) +G (150-(125 / tanφ)+(125. F¿¿ tanφ)¿=0Donc G=-(M(F)-(125. F¿¿ tanφ)¿. (1/¿¿))Avec M(F)=1210 ,66 daN.m et M(F)=1000 daN d’où A.NG=2236, 96 daN
Problème d’arc broutement On a l=1210, 66 mm Et h=250 mmD’où 2.l . tanφ=1210,66×2×0,1=242,132Donc on remarque que 2.l . tanφ>h⟹Condition de glissement, aucun problème d’arc bouttement
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Z
X
l
h
d
FN
T
TN
Q
P
O
d/4
G
My
1
2
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Vérification à la résistance du système vis/écrou à la sollicitation composée :(traction et torsion)
O na vis à un filet TR∅ 32 ,pas=5 et on a comme donnée : 1,3. σTR≤ RP
1,3. σTR=1, 3(σ /π .d3
2
4¿≤RP
Avec d3=¿¿26,5 mm ; tout en utilisant le guide dessinateur ; et d2=29,5mm
1,3. σTR=5,27daN /mm2≤ RP=13daN /mm2
Vérification d’irréversibilité de système vis/écrou :
tan φ'=¿tanφcos15
d ’où φ'=4,73¿ tanψ=Pasπ .d2
d ’oùψ=3 ,09} ⇒φ'>ψ; Donc le
système est irréversible
Hauteur de l’écrou au mattage :
PMax =4.G
π . (d2−d12 ) . Z ≤ RP (mattage )
Z≥8,04 ; Z=9donc hécrou =Z.Pas=45 mm
Calcul de rendement du système vis/écrou :
On a: η=tanψ
tan(ψ+φ')= 0,1
tan(4,73+3,09)=0,393
Puissance minimale du moteur :
ηV /E=G .V
(Pm
2) Avec ;
{G.V : puissancesur ecrouPm : puissancedumoteur
D’où Pm=2.V .GηV /E
=2×22369,6×0,133
0,393 =15141 W
Rendement globale de pont élévateur :
ηG=45000.V
Pm=0,175
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VI. Conclusion :
Lors de ce mini-projet, on a bien étudié les différents caractéristiques et composants d’un pont élévateur à vis et on a bien constaté que la première solution et la plus adéquate car elle vérifie bien le critère de notre classification adopté.
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