dossier réponse - Académie de Nancy-Metz

CONCOURS INTERNE du CA/PLP2
Section : GÉNIE MÉCANIQUE
Option : MAINTENANCE DES VÉHICULES, MACHINES AGRICOLES ET ENGINS DE
CHANTIER
ÉTUDE D'UN SYSTÈME TECHNIQUE ET/OU D'UN PROCESSUS TECHNIQUE
DOSSIER CORRIGÉ 1- Étude fonctionnelle
Cette partie a pour but d'identifier les composants assurant les
différentes fonctions du système
En vous aidant des pages 1 à 9 du dossier technique, on demande : 1-1 Compléter le graphe fonctionnel de premier niveau (A-0) en ne faisant
paraître que les données suivantes : |- énergie électrique |- vitesse véhicule |
|- huile |- actions conducteur |
|- véhicule avec hauteur quelconque |- informations tableau de bord |
|- conformer l'assiette |- réglages |
|longitudinale du véhicule suivant | |
|les conditions de roulage et la | |
|volonté du conducteur | |
| |- véhicule avec hauteur adaptée |
|[pic] | 1-2 Compléter le graphe fonctionnel de deuxième niveau (A-0) à l'aide des
informations fournies sur la page suivante.
|[pic] | |- stocker le liquide hydraulique |- capteurs de hauteur|
|- augmenter ou diminuer le volume |- hauteur de caisse |
|- véhicule hauteur adaptée |- groupe |
| |électro-pompe |
|- véhicule hauteur quelconque |- huile |
|- réglage |- énergie électrique |
|- produire l'énergie hydraulique de service |- énergie hydraulique|
|- conformer l'assiette longitudinale du véhicule |- action conducteur |
|- transformer informations physiques en signaux |- vitesse véhicule |
|électriques | |
|- bloc d'électrovannes |- éléments de |
| |suspension |
|- informations tableau de bord |- réservoir |
|- analyser informations, alimenter moteur et |- calculateur |
|électrovannes | | puis de placer les informations ou énergies véhiculées dans les
canalisations repérées par 1 éclair et détaillées ci-dessous. |- hauteur de caisse |- énergie électrique |
|- signal électrique |- énergie hydraulique|
2- Étude scientifique
Cette partie a pour but de démontrer l'intérêt du système de correction
automatique de hauteur en fonction de la vitesse.
2-1 Étude de l'effet de la variation de hauteur sur la résistance de l'air
s'opposant à l'avancement
En vous aidant des pages 5, 16 et 17 du dossier technique, on demande : 2-1.1 le véhicule ( C5 - 2,2 Hdi) n'est pas équipé du système
hydractive 3, (la hauteur de caisse ne varie pas avec la vitesse, H1 et H2
= Ctes = hauteurs de référence avant et arrière), calculer la force FRA,
lors du déplacement du véhicule :
a) à 120 km/h et sans vent ;
b) à la même vitesse avec un vent de face de 30 km/h. On rappelle que : FRA = ½ (.S.Cx.V² et : |FRA |Force de résistance à l'avancement |en N |
|( |Masse volumique de l'air (air = 1,2 |en kg/m3 |
|S |La surface frontale du véhicule |en m² |
|Cx |Coefficient de résistance à l'air |0,3 |
|V |Vitesse du véhicule |en m/s | Dans le cas du véhicule sur son assiette de référence : S = 0,9 . H . l (H
et l : dimensions extérieures du véhicule) ; a) S1 = 0,9 * 1,770 * 1,476 = 2,35 m²
V1 = 120 * 1000 / 3600 = 33,33 m/s
FRA1 = 0,5 * 1,2 * 2,35 * 0,3 * 33,33² = 469,90 N b)
S1 = S2
V2 = (120 + 30) * 1000 / 3600 = 41,66 m/s
FRA2 = 0,5 * 1,2 * 2,35 * 0,3 * 41,66² = 734,25 N
2-1.2 le véhicule ( C5 - 2,2 Hdi) est équipé du système hydractive 3 et
roule en position 'abaissé sur autoroute', calculer la nouvelle force FRA,
lors du déplacement du véhicule (dans les mêmes conditions que
précédemment, à 120 km/h sans vent et avec vent de 30 km/h) en prenant en
compte la diminution de la surface frontale qui correspond à la variation
de la surface des roues avant: |Véhicule position assiette de |Véhicule position autoroute (- 15 mm|
|référence |à l'avant) |
|[pic] |
a) S3 = S1 - ( 0,205 * 0,015 * 2 ) = 2,35 - 0,00615 = 2,343 m²
V = 120 km/h = 33,33 m/s
FRA3 = 0,5 * 1,2 * 2,34 * 0,3 * 33,33² = 468,71 N b) S3 = S1 - ( 0,205 * 0,015 * 2 ) = 2,35 - 0,00615 = 2,343 m²
V = 120 + 30 = 150 km/h = 41,66 m/s
FRA3 = 0,5 * 1,2 * 2,34 * 0,3 * 41,66² = 731,01 N
2-1.3 Tableaux des résultats et conclusions : |Vitesse 120 km/h |
|Véhicule sans correction d'assiette|Véhicule avec correction |
|Sans vent |Avec vent de 30 |Sans vent |Avec vent de 30 |
| |km/h | |km/h |
| | | | |
|FRA = 469,95 N |FRA = 734,25 N |FRA = 468,71 N |FRA = 731,01 N | Que pensez-vous de l'efficacité du système sur FRA et donc sur la
consommation de carburant ?
La différence entre les valeurs trouvées n'est pas significative et ne
permet pas de certifier que le système a été conçu pour diminuer FRA et
donc de diminuer la consommation de carburant.
2-2 Étude de l'effet de la variation de hauteur sur la tenue de route en
virage
On suppose que les efforts sur le véhicule se réduisent à ceux ci-dessous :
|[pic] |[pic] |
| |Dans ces conditions (V = Cte) (t = |
| |0 : le véhicule est soumis à une |
| |accélération radiale (r[pic] > 0 |
| |Psup | |
|Détail |[pic] |[pic] ( |
|de | | |
|[pic] | | |
| | |S = surface, vue |
| | |de dessus ou de |
| | |dessous, du |
| | |véhicule |
| |Pinf | |
|En faisant l'étude dynamique du véhicule on montre que : |
| |sur x : [pic] ( | |[pic] ( |
| |sur y : [pic] ( | |Moment dynamique négligé |
| |sur z ( 0 | | |
| | | | |
|Ave|[pic]|Projection de FA sur l'axe |Mt/y ( 0 ; Mt/x ( 0 |
|c | |des x | |
| |[pic]|Projection de FB sur l'axe |MtG/z ( (YFA-YFB)a + (XFA+XFB)h |
| | |des x |= 0 ( |
| |[pic]|Projection de YA sur l'axe |on considère qu'il y a |
| | |des y |équiadhérence |
| |[pic]|Projection de YB sur l'axe | |
| | |des y | |
| |[pic]|Poids du véhicule sur y | |
| |[pic]|Portance, action de la différence de pression agissant sur |
| | |et sous le véhicule |
| |[pic]|Accélération radiale due au virage ( [pic] ( |
Après simplification, on obtient : [pic] avant glissement On demande de calculer la vitesse maximale du véhicule en virage dans les
deux cas (sans et avec hydractive 3) à l'aide des données suivantes et de
celles des pages 16 et 17 du dossier technique : | |Sans hydractive 3 |Avec hydractive 3 |
|[pic] |0 bar |0,002 bar |
|Rayon du virage |130 m |130 m |
|[pic] sol sec |0,70 |0,70 | Des essais en soufflerie ont permis d'obtenir [pic](différence de pression
entre le dessus et le dessous du véhicule, avec et sans hydractive). 2-2.1 détails des calculs :
[pic]
- sans hydractive 3
V² = 9,81 x 0,70 x 130 = 892,71
( V = V 892,71 = 29,87 m/s = 107,53 km/h - avec hydractive 3
S = 4,618 x 1,770 = 8,17 m² V² = 9,81 x 0,70 x 130 + (( 200 x 8,17 x 0,7 ) x 130 / 1485 ) = 892,71 +
100,13 = 992,84
( V = V 992,84 = 31,509 m/s = 113,43 km / h 2-2.2 Tableaux des résultats et conclusions : | |Sans correction de hauteur |Avec correction de hauteur |
| |[pic] = 0,70 |[pic] = 0,70 |
|Vmax |107,53 km/h |113,43 km / h |
Les résultats obtenus montrent que dans les deux cas, l'équiadhérence est
maintenue et le véhicule pourra aborder un même virage à une vitesse 6
km/h plus vite. Toutefois, il faut remarqu