Sujet Épreuve U11 - Bac Pro EDPI - juin 2013 - Eduscol

BACCALAURéAT PROFESSIONNEL étude et Définition de Produits Industriels
épreuve E1 - Unité U 11 étude du comportement mécanique d'un système technique
Durée : 3 heures Coefficient : 3
Compétences et connaissances technologiques associées sur lesquelles
porte l'épreuve : C 12 : Analyser un produit
C 13 : Analyser une pièce
C 21 : Organiser son travail
C 22 : étudier et choisir une solution
S 1 : Analyse fonctionnelle et structurelle
S 2 : La compétitivité des produits industriels
S 3 : représentation d'un produit technique
S 4 : Comportement des systèmes mécaniques - Vérification
et dimensionnement
S 5 : Solutions constructives - Procédés - Matériaux
S 6 : Ergonomie - Sécurité
Ce sujet comporte :
- Dossier de travail page : 1/12 à 12/12
- Dossier réponse page : 1/2 à 2/2
- Dossier technique page : 1/5 à 5/5
Documents à rendre par le candidat :
- Un dossier travail
- Un dossier réponse
Calculatrice et documents personnels autorisés.
Ces documents ne porteront pas l'identité du candidat, ils seront agrafés à
une copie d'examen par le surveillant Mise en situation Créé en 1972, le Groupe Came est présent sur le marché de
l'automatisme de portails et du contrôle d'accès avec 17 filiales et plus
de 350 concessionnaires agréés dans le monde entier.
D'origine italienne, ce groupe familial est devenu la référence parmi les
fabricants d'automatismes pour portes et portails. Came a gagné la
confiance des professionnels de l'installation et de la distribution
spécialisée, grâce à la qualité de ses produits et de ses services. Toujours attentive à la sécurité, Came conçoit des solutions globales
d'automatismes à usage résidentiel, industriel et collectif. L'innovation
technologique s'intègre parfaitement à tous les contextes architecturaux,
en améliorant le confort et la gestion des espaces. Le groupe rassemble
également le savoir-faire de spécialistes comme Urbaco leader des bornes
escamotables... DOSSIER TRAVAIL
Dans le but de valider le nouveau format de porte battante (1,20 mètre de
largeur et 150 kg de masse maxi), on déterminera les caractéristiques
mécaniques à travers les parties suivantes : 1. Première partie : Étude cinématique du battant en phase de fermeture.
1. Identification du système d'étude dans son environnement
extérieur.
2. Identification des mouvements relatifs des sous ensembles
composant notre système d'étude. 3. Détermination d'une vitesse angulaire maximale pour un
déplacement et un temps donné. 4. Relevé d'une vitesse angulaire maximale pour un déplacement et
un temps donné. 5. Détermination d'une vitesse angulaire maximale en fonction d'un
couple et d'une puissance donnée.
2. Deuxième partie : Étude statique dans les conditions limites
de pincement, en phase de fermeture.
1. Etude statique d'un système soumis à 2 actions mécaniques.
2. Etude statique d'un système soumis à 3 actions mécaniques. 3. Détermination d'un couple maximal admissible. 3. Troisième partie : Étude du comportement d'un solide sous charge.
1. Relevé de l'effort maximal sur le bras intermédiaire.
2. Identification de la sollicitation mécanique. 3. Détermination de la contrainte tangentielle. 4. Détermination de la résistance pratique. 5. Conclusion sur la résistance de l'élément d'assemblage.
4. Quatrième partie : Validation du format proposé.
6. Validation des résultats déterminés. PREMIÈRE PARTIE Validation du comportement cinématique du nouveau format
en fonction du cahier des charges Suite à une demande de clients, la société CAME élargit sa gamme
d'automatisation de portes en proposant un nouveau format de porte
battante, de largeur 1,20 m. et avec une charge maximale de 150 Kg. L'objectif de cette étape est de valider le comportement cinématique de ce
nouveau format en fonction des caractéristiques du système d'automatisation
de portes existantes. [pic]
Figure 1 Figure 2
Localisation du système d'étude dans son environnement extérieur. En vous aidant du dossier technique DT 1/5 à DT 3/5 1. ENTOURER, sur la perspective, figure 1, et les projections, figure 2,
de la mise en situation, notre système d'automatisation de porte
battante.
Etude de la cinématique du système d'étude.
2. Sur le schéma de principe figure 3, REPERER les sous ensembles ou
composants nommés précédemment :
. S.E. Boitier moteur ; Repère 0
. S.E. Porte battante ; Repère 1
. S.E. Bras oscillant ; Repère 2
. S.E. Bras intermédiaire ; Repère 3
3. IDENTIFIER, en indiquant les axes, leurs mouvements relatifs (F pour
fixe, R pour rotation et T pour translation) de ces sous ensembles ou
composants.
|Repère ; |
|..... |
|Mvt|F |T |R |
|Axe|X |Y |Z | |Repère ; |
|..... |
|Mvt|F |T |R |
|Axe|X |Y |Z | |Repère ; |
|..... |
|Repère ; |
|..... |
|Mvt|F |T |R |
|Axe|X |Y |Z |
Figure 3 En vous aidant du dossier technique DT 1/5 à DT 3/5 1. RELEVER la plage temporelle prévue lors du fonctionnement du système
d'automatisation en phase d'ouverture complète :
de ..... secondes à ..... secondes
2. RELEVER la valeur de l'angle maximale d'ouverture de la porte battante,
en configuration cloison pleine :
Angle maximal d'ouverture ;
3. En considérant que le mouvement de fermeture est constant, DETERMINER
les vitesses angulaires, du S.E. Porte battante 1 par rapport à la
cloison 0, pendant un déplacement angulaire de 120° ou [pic] du système
d'automatisation, pendant 2 secondes :
Résultats attendus à 10-2 près en rad.s-1
[pic]=
4. Sachant que la distance EB est de 1200 mm (voir document DR 1/2),
DETERMINER la vitesse linéaire appliquée au point B
Résultats attendus à 10-2 près en m.s-1
VB1/0= Sur le document DR 1/2 : 5. IDENTIFIER, dans les cases correspondantes, les trajectoires des points
A et B ; TA1/0 et TB1/0
6. Sachant que VB1/0 a pour valeur 1,25 m.s-1, TRACER ce vecteur vitesse
sur sa direction appliquée au point B (phase de fermeture), en respectant
l'échelle donnée.
7. Par la méthode de votre choix, DETERMINER la norme de la vitesse VA1/0
et TRACER son vecteur vitesse sur sa direction appliquée au point A.
8. IDENTIFIER, dans la case correspondante, la trajectoire du point C ;
TC2/0
9. DEFINIR les vecteurs vitesses VA3/0 et Vc3/0, par la méthode des
compositions de vecteurs vitesses. ( à faire sur le document DR 1/2 ,
dans l'espace approprié )
10. DEFINIR, Par la méthode graphique de « l'équiprojectivité », le vecteur
VC2/0 et DONNER la valeur de sa norme sur le document DR 1/2.
(Les tracés graphiques devront rester apparents)
11. Sachant que la valeur de l'entraxe OC est de 300 mm, DETERMINER la
vitesse angulaire du S.E. Bras oscillant 2 par rapport au boitier moteur
2 : On prendra VC2/0= 0,2 m.s-1
Résultats attendus à 10-2 près en m.s-1 ?2/0 = 12. En vous aidant du document graphique DT 4/5, RELEVER la valeur
maximale de la vitesse angulaire pour une durée de fermeture de 5
secondes : ?c2/0 =
13. Les vitesses angulaires déterminées précédemment sont les valeurs
limites du déplacement dans la plage temporelle donnée. Au regard de
ces résultats, COMPLETER le tableau ci-dessous, définissant les
vitesses angulaires du motoréducteur :
| |Durée d'ouverture |
| |2 secondes |5 secondes |
| |(vitesse minimale|(vitesse maximale|
| |constatée) |constatée) |
| | | |
|Vitesse angulaire du | | |
|motoréducteur | | | 14. En vous aidant du dossier technique DT 1/5 à DT 3/5, incluant les
données du constructeur, RELEVER la valeur du couple maximal du
motoréducteur :
Couple maxi =
15. En vous aidant du dossier technique DT 1/5 à DT 3/5, RELEVER la valeur
de la puissance maximale du motoréducteur :
Puissance maxi =
16. DETERMINER la vitesse angulaire maximale du motoréducteur : (au
dixième près) ?2/0maxi = 17. En comparant le résultat obtenu pour la vitesse angulaire maximale du
motoréducteur, à la question 16, avec les résultats obtenus sur les
vitesses angulaires pour la plage de durée de fermeture, à la question
13, COMPLETER le tableau de validité donné page 12/12 DEUXIEME PARTIE Validation du nouveau format en fonction
des normes de sécurité en vigueur Dans cette partie de l'étude, on se propose de valider le comportement de
la porte, en phase de fermeture, dans la condition limite de pincement : NE 13241-1 qui spécifie un effort l