Conception d’un système de découpe : dimensionnement et conception sur CATIA V5 R20 realisé par barhourhe elmahdi et elh...
[Rapport du projet de fin d’année] 4ème Année/G.INDUS/2011-2012
Rapport du Projet de Fin d’Année
Présenté par : LAHLABA M’HAMMED BARHOURHE EL MAHDI
Spécialité : Génie Industriel THEME : Conception d’un système de découpe
Encadré par :
Entreprise : GE.CA.M M. JAKJOUD, Encadrant à l’ENSA M. EL KADIRI, Encadrant à l’Entreprise
Soutenu le 25 juin 2012 devant le jury : M. JAKJOUD M. MODAR M. EL MINOR
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[Rapport du projet de fin d’année]
Remerciements Ce travail a été réalisé au sein de la société GECAM d’Agadir. Plusieurs personnes y ont contribué et nous voudrions leur exprimer ici toute notre gratitude. Nous tenons tout d’abord à remercier monsieur le professeur H. JAKJOUD, pour la qualité de son encadrement et pour l’aide qu’il nous a apportée au cours de cette expérience. Nous remercions vivement monsieur H. JAMOULI chef de département industriel à l’Ecole Nationale des Sciences Appliquées d’Agadir pour son soutien, et pour l’intérêt porté à notre travail. Mr. ELKADIRI, le responsable du service qualité au sein de GECAM en tant que maitre de projet pour notre orientation et leurs informations qui nous ont permis d’élaborer ce rapport de projet de fin d’année. Ce pendant, ces remerciements ne pourraient être complet sans une attention particulière au personnel de GECAM. Bien sûr, qu’aucun des membres de la société GECAM ni toutes les personnes qui nous ont également aidées (de prés ou de loin dans notre travail) ne soit oublié, que tous trouvent ici l’expression de notre profonde amitié.
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[Rapport du projet de fin d’année]
Sommaire Remerciements ........................................................................................................................................ 1 Liste des figures....................................................................................................................................... 5 Liste des tableaux ................................................................................................................................... 7 Introduction générale............................................................................................................................... 8 Chapitre 1 : Présentation générale ........................................................................................................... 9 La société GECAM .................................................................................................................. 10
I1.
Présentation de la société GECAM .................................................................................... 10
2.
Fiche technique .................................................................................................................... 10
3.
Organigramme de la société ............................................................................................... 11
4.
Présentation des ressources ................................................................................................ 12
5.
Le processus de production dans l’entreprise GECAM .................................................. 12
6.
Service maintenance ............................................................................................................ 14
7.
Description de lieu de projet et équipements concernés ................................................... 15
II-
La problématique ................................................................................................................ 19
III-
Le cahier de charges ............................................................................................................ 19
IV-
La planification de projet...................................................................................................... 19
Chapitre 2: Le dimensionnement de la machine de découpe ................................................................ 21 La chaine cinématique de la découpe du caoutchouc ........................................................... 22
I. II.
Le choix du moteur.............................................................................................................. 22
III.
Dimensionnement du réducteur de vitesse ........................................................................ 24
1)
Dimensionnement des engrenages du réducteur .............................................................. 25
2)
Calcul des arbres ................................................................................................................. 29
3)
Calcul des clavettes .............................................................................................................. 37
4)
Dimensionnement des cannelures ...................................................................................... 38
5)
Calcul des roulements ......................................................................................................... 41
6)
Dimensionnement du système poulie-courroie ................................................................. 42
Chapitre 3 : La conception sur CATIA ................................................................................................. 48 La Conception d’un convoyeur ............................................................................................. 49
I. 1)
Pourquoi un convoyeur ? .................................................................................................... 49
2)
La Conception des composants de convoyeur à rouleaux libres ..................................... 51
3)
L’assemblage des composants de convoyeur à rouleaux libres ....................................... 55
II.
La conception d’un l’outil d’orientation du caoutchouc .................................................. 58
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[Rapport du projet de fin d’année] 1)
La conception des composants de l’outil d’orientation du caoutchouc .......................... 58
2)
L’assemblage des composants de l’outil d’orientation du caoutchouc ........................... 59
III.
La conception de l’outil de découpage ............................................................................... 60
1)
La conception des composants de l’outil de découpage ................................................... 60
2)
L’assemblage des composants de l’outil de découpage .................................................... 61
IV.
La conception de la machine de découpe .......................................................................... 61
1)
La conception du support de la machine de découpe ....................................................... 61
2)
L’assemblage de la machine de découpe ........................................................................... 62
Conclusion générale .............................................................................................................................. 65 Références bibliographiques ............................................................................................................ 67 Annexes ................................................................................................................................................. 68
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[Rapport du projet de fin d’année]
Liste des figures Figure 1 : Logo de la société GECAM. .................................................................................................... 10 Figure 2 : Organigramme de la société GECAM .................................................................................... 11 Figure 3 : l’augmentation de ressources matérielles entre 2004 et 2010. ........................................... 12 Figure 4 : Le processus de production dans l’entreprise GECAM. ........................................................ 13 Figure 5 : La machine moulage et formage au sein de GECAM. ........................................................... 13 Figure 6 : Un technicien de la maintenance entrain de réparer un moulage défaillant. ..................... 14 Figure 7 : L’organigramme de service maintenance. ........................................................................... 14 Figure 8 : Les différents ateliers dont il dispose la société GECAM. ..................................................... 15 Figure 9 : Les différents constituants de la machine de découpe concernée. ...................................... 16 Figure 10 : Outil pour l’orientation de caoutchouc de la machine de découpe concerner. ................. 16 Figure 11 : L’aval de la partie scie de la machine de découpe concerné. ............................................ 17 Figure 12 : problème au niveau de l’outil pour l’orientation de caoutchouc. ...................................... 17 Figure 13 : problème au niveau de la bande coupée (la scie ne coupe pas a correctement le caoutchouc). .......................................................................................................................................... 18 Figure 14 : le planning GANTT prévisionnel du projet réalisé sur MS Project. ..................................... 20 Figure 15 : le planning GANTT réel du projet réalisé sur MS Project. ................................................... 20 Figure 16 : Chaine cinématique de la découpe ..................................................................................... 22 Figure 17 : caractéristiques du moteur asynchrone.............................................................................. 23 Figure 18 : Engrenages hélicoïdaux ....................................................................................................... 25 Figure 19 : chaine cinématique du réducteur ....................................................................................... 25 Figure 20 : schéma explicatif des différents efforts appliqués à la roue.............................................. 26 Figure 21 : caractéristiques géométriques d’un engrenage.................................................................. 28 Figure 22 : arbre 1 du réducteur et ses efforts associés ....................................................................... 29 Figure 23 : diagramme du moment de flexion au plan x-y pour l’arbre 1 ............................................ 30 Figure 24 : diagramme du moment de flexion au plan x-z pour l’arbre 1 ............................................ 31 Figure 25 : Cercle de MOHR; principaux paramètres ............................................................................ 32 Figure 26 : arbre 2 du réducteur et ses efforts associés ....................................................................... 33 Figure 27 : diagramme du moment de flexion au plan x-y pour l’arbre 2 ............................................ 34 Figure 28 : diagramme du moment de flexion au plan x-z pour l’arbre 2 ............................................ 35 Figure 29 : arbre 3 du réducteur et ses efforts associés ...................................................................... 35 Figure 30 : diagramme du moment de flexion au plan x-y pour l’arbre 3 ............................................ 36 Figure 31 : diagramme du moment de flexion au plan x-z pour l’arbre 3 ............................................ 37 Figure 32 : clavette : principaux paramètres......................................................................................... 37 Figure 33 : le logo du logiciel CATIA ...................................................................................................... 49 Figure 34 : la piste qui oriente la tranche de caoutchouc vers la partie scie. ....................................... 49 Figure 35 : la conception d’un convoyeur à bande ............................................................................... 50 Figure 36 : exemple d’un convoyeur a rouleaux libres. ........................................................................ 50 Figure 37 : différentes vues de support de fixation. ............................................................................. 51 Figure 38 : les différentes vues d’un rouleau. ....................................................................................... 52 Figure 39 : les éléments d’un roulement à contact radial..................................................................... 53 Figure 40 : les différentes vues d’un roulement à contact radial. ........................................................ 54 Figure 41 : un écrou hexagonal d’assemblage et sa rondelle. .............................................................. 54 Figure 42 : Une solution pour le guidage en rotation d’un arbre par rapport à son alésage. .............. 55
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[Rapport du projet de fin d’année] Figure 43 : Les arrêts (A, C, D, E, F) assurant le guidage en rotation.................................................... 56 Figure 44 : Le convoyeur à rouleaux libres. ........................................................................................... 57 Figure 45 : Les différentes vues du convoyeur à rouleaux libres. ......................................................... 57 Figure 46 : La conception de rouleau sur CATIA. .................................................................................. 58 Figure 47 : La conception du support sur CATIA. .................................................................................. 59 Figure 48 : vue isométrique de l’outil d’orientation de caoutchouc. .................................................... 59 Figure 49 : vue isométrique de l’outil de découpage. ........................................................................... 60 Figure 50 : vue isométrique du rouleau de l’outil de découpage. ....................................................... 61 Figure 51 : vue isométrique de découpage. .......................................................................................... 61 Figure 52 : vue isométrique du support de la machine de découpe..................................................... 62 Figure 53 : les différentes vues de la machine de découpe. ................................................................. 63
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[Rapport du projet de fin d’année]
Liste des tableaux Tableau 1 : Fiche technique de la société GECAM. ............................................................................... 10 Tableau 2 : les employés dont dispose la société GECAM. ................................................................... 12 Tableau 3 : calcul des caractéristiques du réducteur ............................................................................ 25 Tableau 4 : les combinaisons en fonction des engrenages ................................................................... 26 Tableau 5 : les caractéristiques des engrenages .................................................................................. 27 Tableau 6 : clavette : diamètre, épaisseur, largeur (en mm) ................................................................ 38 Tableau 7 : courroies : principaux caractéristiques............................................................................... 43 Tableau 8 : les sections normalisées des courroies trapézoïdales ........................................................ 44 Tableau 9 : les données nécessaires pour choisir et fabriquer les différentes composantes de la machine de découpe ............................................................................................................................. 47 Tableau 10 : les trois familles pour assurer le guidage rotatif des roulements. ................................... 53
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[Rapport du projet de fin d’année]
Introduction générale Parmi les problèmes rencontrés dans une société de fabrication des pièces en caoutchouc de la taille de General Caoutchouc Maroc, le problème de découpe du caoutchouc. Plusieurs raisons rendent le dysfonctionnement de la machine de découpe nuisible à la société à savoir : Une sous qualité des pièces. Une consommation énergétique excessive. Etc.… C’est dans ce cadre général que notre projet de fin d’année s’inscrit. Nous sommes amenés à étudier la machine existante et de déceler les dysfonctionnements et d’en proposer les solutions. Dans la première partie de ce rapport, nous présentons l’entreprise d’accueil, la description du cahier de charges et la problématique générale. La deuxième partie détaille la solution proposée qui consiste à la conception et le dimensionnement d’une machine qui coupe le caoutchouc. La conception mécanique de cette dernière sous le logiciel CATIA est également traitée en troisième chapitre.
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[Rapport du projet de fin d’année]
Chapitre 1 : Présentation générale
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[Rapport du projet de fin d’année]
I-
La société GECAM 1. Présentation de la société GECAM
GECAM (général caoutchouc Maroc) est une société spécialisée dans la fabrication des pièces techniques en caoutchouc. Elle fut crée a Taroudant (par Mr Ahmed Laafou) en1984. Treize ans après, la société fut installée dans le quartier industriel d’Agadir afin d’être plus proche de ses clients. Aujourd’hui, la société est en mesure de développer les éléments nécessaires qui lui permettent d'acquérir une grande réputation dans l'industrie des pièces en caoutchouc. Figure 1 : Logo de la société GECAM.
2. Fiche technique Le tableau 1 présente la fiche technique de la société : Raison Social
Fabrication de pièces techniques en caoutchouc
Nom de marque
GECAM
Date de création
1984
Gérant de l’entreprise
M. Ahmed LAAFOU Gérant M. Mohamed LAAFOU Cogérant
Statut juridique
Société à responsabilité limité
Secteur d’activité
Siège Social
Fabrication de pièces techniques en caoutchouc (automobile et transports, bâtiment et travaux publics, articles techniques pour l'industrie ) Agadir
Chiffre d’Affaires
Entre : 5 et 10 MDH
Téléphone
0528 336 223 - 0528 336 224
Fax
0528 336 222
Courrier électronique
[email protected]
Adresse
Général Caoutchouc Maroc zone industriel. TASSILA 3, lot 35 - BP 228 B.P.228 TIKIOUINE - 80650 TIKIOUINE Tableau 1 : Fiche technique de la société GECAM.
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[Rapport du projet de fin d’année]
3. Organigramme de la société La figure 2 présente l’organigramme de la société GECAM.
Directeur Général Ahmed LAAFOU
Assistante de direction Hanane AALLOUTE
Directeur Technique Boubker LAAFOU
Resp.Achat et Logistique
Resp.Production
Resp.Qualité
Comptable
M.ELKADIRI
LARBI
Resp.Maintenance M.LAAFOU
H.AALLOUTE B.LAAFOU
Maint. Mécanique
Maint. Electrique
Zriga/Abdelkader
Mustapha/Mohamed
Qualité usine Chef d’unité de production
Contrôle & expédition
ALLA Abdallah
Mohamed
Opérateurs moulage
Qualité laboratoire
NJAJRI NADIA
Opératrices contrôle
Figure 2 : Organigramme de la société GECAM
~ 11 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
4. Présentation des ressources Ressources matériels La société dispose d’un nombre de machine croissant en fonction du temps (voir figure 3).
Figure 3 : l’augmentation de ressources matérielles entre 2004 et 2010.
Ressources Humaines La société GECAM dispose de 120 employés dont 6 cadres techniques (voir tableau 2).
Les cadres administratives
femmes 1
hommes 0
Total 1
Les personnels de service
2
0
2
Les cadres techniques
0
5
5
Les employés spécialisés
0
5
5
Les employés non spécialisés
38
69
107
Total
41
79
120
Tableau 2 : les employés dont dispose la société GECAM.
5. Le processus de production dans l’entreprise GECAM Dès son arrivé la matière première (MP) de caoutchouc est stocké dans le magasin dont la température est entre 10°c et 25°c. Après on alimente la presse en matière première selon
~ 12 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
l’ordre de fabrication. Et en suite il vient le tour de l’opération de moulage et formage (voir figure 5). Cette étape engendre des déchets. Ce qui impose une phase de contrôle et d’injection de produit fini (PF). Apres le contrôle, le PF doit être stocké et emballé avant d être livré au client (voir figure 4).
Reception MP
Stockage MP Alimenter la presse en MP
Moulage et formage
Contôle et inspection PF Livrer PF au client
Stocker et emballer PF
Figure 4 : Le processus de production dans l’entreprise GECAM.
Figure 5 : La machine moulage et formage au sein de GECAM.
~ 13 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
6. Service maintenance Le service maintenance de GECAM vise à maintenir et rétablir l’ensemble des machines responsables de
la production des pièces en caoutchouc. Leurs actions regroupent le
dépannage, la réparation, le réglage, la révision, le contrôle et la vérification de tous les équipements et outils de l’usine.
Figure 6 : Un technicien de la maintenance entrain de réparer un moulage défaillant.
L’organigramme sur la figure 6 montre la hiérarchie de ce service :
Responsable Maintenance
2 Techniciens en Maintenance Mécanique
2 Techniciens en Maintenance Electrique
Régleur Machine
Figure 7 : L’organigramme de service maintenance.
~ 14 ~
Soutraittant
[Rapport du projet de fin d’année]
Ce service est dirigé par un Responsable Maintenance qui coordonne avec les autres services de GECAM tel que le service Production et Qualité. Il concorde entre les différents agents de mécanique et d’électricité et même avec les entreprises auxquelles certaines tâches de maintenance sont sous traitées. Les Techniciens de Maintenance Mécanique ont comme principale tâche la maintenance corrective de toutes défaillances de nature mécanique. Les Techniciens de Maintenance Electrique sont responsables de la maintenance corrective des problèmes d’ordre d’électrique. Le Régleur Machine a pour rôle le paramétrage des machines de production et plus précisément l’automate programmable. Il a, également, la charge de toute tache relevant de la maintenance préventive au niveau mécanique. Toutefois, le personnel de maintenance n’est pas en mesure de réparer toutes les défaillances qui le rencontrent .Il fait, donc, appel à des Sociétés Sous traitantes pour y remédier.
7. Description de lieu de projet et équipements concernés L’entreprise GECAM est constituée de plusieurs ateliers. La figure montre les différents ateliers de la société.
L’atelier de moulage
La Machine de découpe
Le mélangeur Figure 8 : Les différents ateliers dont il dispose la société GECAM.
~ 15 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
Notre projet s’intéresse à la machine de découpe (voir figure 9). Cette machine, prévenue d’un mélangeur, est chargée de découper le caoutchouc en bandes. Ils sont ensuite, mis dans des bacs de stockage pour les transporter à la machine de moulage.
La partie scie
Un Outil pour l’orientation du caoutchouc
Un moteur asynchrone Bouton de la mise en marche
Figure 9 : Les différents constituants de la machine de découpe concernée.
Figure 10 : Outil pour l’orientation de caoutchouc de la machine de découpe concerner.
~ 16 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
Figure 11 : L’aval de la partie scie de la machine de découpe concerné.
Dans l’utilisation de cette machine, plusieurs problèmes peuvent faire face et qui sont reliés à: L’absence de sécurité. L’absence d’une protection pour le moteur asynchrone. La charge de caoutchouc qui est insupportable par le motoréducteur (absence de dimensionnement des équipements) ce qui mène à un découpage incomplet… etc. Les figures 12 et 13 montrent quelques exemples des problèmes rencontrés :
La déviation du caoutchouc de sa trajectoire.
Figure 12 : problème au niveau de l’outil pour l’orientation de caoutchouc.
~ 17 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
Figure 13 : problème au niveau de la bande coupée (la scie ne coupe pas a correctement le caoutchouc).
~ 18 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
II-
La problématique
Les problèmes causés par la machine de découpe influencent tous les autres services de la société. En effet, si la machine de découpe est en panne, un goulet d’étranglement aurait lieu et un arrêt obligatoire de service moulage s’imposerait. Ce qui cause un retard au niveau de la date de livraison. Notre projet s’inscrit dans ce cadre. Nous sommes, donc, amenés à dimensionner et concevoir une machine de découpe capable d’éviter les problèmes suscités.
III- Le cahier de charges Le résultat de ce travail est une machine capable de : Assurer un meilleur découpage du caoutchouc. Augmenter la capacité de découpe (6 bande aux lieux de 4 bandes). Comporter un bouton marche et un bouton d’arrêt pour le moteur asynchrone. Assurer la protection de moteur asynchrone contre l’eau. Assurer une bonne orientation du caoutchouc provenant du mélangeur en évitant la déviation du trajet caoutchouc. Cette machine doit présenter les caractéristiques suivantes : ’ . Le rapport de réduction du réducteur est 0,24. Le rapport de réduction du système poulie-courroie est 0,19. Le matériau utilisé pour fabriquer les arbres du réducteur est ACIER UNS G10180 EF. La pression de matage admissible est 100 MPa.
IV-
La planification de projet
La société GECAM nous a proposés une planification préventive (figure 14) qui consiste à devisé le projet en quatre taches successive : Tâche 1 : La familiarisation avec la société et la description de flux de production. Tâche 2 : Le cahier des charges et la définition de la problématique. Tâche 3 : Une négociation avec la société pour les solutions proposées. Tâche 4 : Le dimensionnement des équipements et la conception sur CATIA.
~ 19 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
Figure 14 : le planning GANTT prévisionnel du projet réalisé sur MS Project.
La planification de la figure 14 a rencontré des changements au niveau de la dernière tâche. Ces modifications sont surtout dues à plusieurs contraintes telles que : les périodes des exams, les erreurs de calcules…etc. La figure 15 présente le planning Gantt réel de ce projet de fin d’année.
Figure 15 : le planning GANTT réel du projet réalisé sur MS Project.
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[Rapport du projet de fin d’année]
Chapitre 2: Le dimensionnement de la machine de découpe
~ 21 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
Cette partie a pour but de dimensionner la machine de découpe, et de faire les calculs nécessaires pour le choix des composants de la machine.
I.
La chaine cinématique de la découpe du caoutchouc
Figure 16 : Chaine cinématique de la découpe
Un système électromécanique est responsable de la découpe du caoutchouc en bandes. Ce système est composé d’un motoréducteur asservi permettant la rotation d’un système pouliecourroie qui permet la rotation de la partie scie.
II.
Le choix du moteur
Le choix du moteur est une fonction de la charge. En effet, la détermination de la charge permet de choisir un moteur dont le couple utile lui est adapté. Dans cette optique, deux essais sont nécessaires à savoir : Essai à vide : le courant mesuré est égal à 2,5A Essai en charge : le courant mesuré est égal à 2,8A (pour une charge composée de trois scies de même diamètre d=10mm). D’après la plaque signalétique du moteur, nous relevons les informations suivantes : Puissance utile : 1,5 KW. Vitesse de rotation nominale : 1430 tr/min. Rendement nominal : 80%. Facteur de puissance : 0,8. Tension nominale : 400 V. La puissance utile d’un moteur asynchrone triphasé est donnée par la relation suivante :
1
~ 22 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
Avec : U : Tension nominale. I : Courant nominal. : Facteur de puissance. Le courant mesuré en charge étant égale à 2,8 A, la puissance utile est donc :
Et, d’autre part, le couple résistant dû à la charge (C) est donnée par :
2 Avec : P : Puissance utile du moteur. N : Vitesse de rotation nominale du moteur. Dans notre cas, le couple résistant est :
Nous nous proposons d’utiliser cinq scies au lieu de trois scies (du même diamètre d=10mm). Ainsi, le couple que doit fournir le moteur est :
Le moteur à choisir doit fournir un couple au plus légèrement supérieur à .Ainsi, en se basant sur le catalogue MOTOVARIO (voir annexe), nous choisissons le moteur asynchrone de caractéristiques : Couple nominale : 20,2 N.M. Puissance utile : 3kw. Désignation : 100 LB4. Vitesse de rotation nominale : 1420 tr/min. Rendement nominale : 80%. Facteur de puissance : 0,8. Figure 17 : caractéristiques du moteur asynchrone
~ 23 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
La valeur du couple nominal, doit être supérieure du couple résistant à la charge Pour notre cas cette condition est vérifiée :
Le moteur doit être fournir un couple au démarrage supérieur au couple résistant pour qu’il y ait entraînement.
III.
Dimensionnement du réducteur de vitesse
Plusieurs données sont nécessaires au dimensionnement du réducteur à savoir : Vitesse d’entrée du réducteur Rapport de réduction Angle de pression Couple d’entrée Couple de sortie Puissance maximale transmissible Vitesse de sortie Le rapport de réduction est donné par :
3
Avec : Vitesse nominale de rotation en entrée est la vitesse du moteur : Vitesse de rotation en sortie est la vitesse désirée de la scie :
D’où, d’après l’équation (3) : étant le rapport de réduction du réducteur, et réduction du système poulie-courroie, les valeurs de de charges.
étant le rapport de sont donnés à partir de cahier
Les données nécessaires au dimensionnement du réducteur sont présentées dans le tableau (3) :
~ 24 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
Vitesse d’entrée du réducteur
C’est la vitesse de rotation du moteur 1420 tr/min
Rapport de réduction
0,24 c’est le rapport de réduction désiré
Angle de pression
20°
Couple d’entrée
C’est le couple nominal du moteur
Couple de sortie Puissance maximale transmissible Vitesse de sortie
Tableau 3 : calcul des caractéristiques du réducteur
1) Dimensionnement des engrenages du réducteur Le nombre de dents des engrenages en fonction du rapport de réduction est donné par la relation suivante (R est la raison d’un train d’engrenage) :
4
Figure 18 : Engrenages hélicoïdaux
N étant le nombre de contacts extérieurs entre roues. La chaine cinématique du réducteur est présentée sur la figure (19) :
Figure 19 : chaine cinématique du réducteur
~ 25 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
Avec :
: le nombre de dents de l’engrenage A : le nombre de dents de l’engrenage B : le nombre de dents de l’engrenage C : le nombre de dents de l’engrenage D
D’après l’équation (4), nous avons :
Dans notre cas, le nombre de contacts extérieurs entre roues est égal à 2. Le tableau (4) présente les combinaisons possibles en fonction du nombre de dents de chaque engrenage :
Tableau 4 : les combinaisons en fonction des engrenages
La figure (20) présente les différents efforts appliqués à l’engrenage.
Figure 20 : schéma explicatif des différents efforts appliqués à la roue.
~ 26 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
Le tableau (5) présente les diamètres des roues, les entraxes, les composantes tangentielles et axiales de chaque système arbre-engrenage. Diamètre de la roue a (da) Diamètre de la roue b (db) Diamètre de la roue c (dc) Diamètre de la roue d (dd) Entraxe 1 (E1) Entraxe 2 (E2)
Effort tangentiel entre les roues a et b ( Effort tangentiel entre les roues c et d ( Effort axial entre les roues a et b Effort axial entre les roues a et b Norme des efforts tangentiels et axiaux Norme des efforts tangentiels et axiaux
Tableau 5 : les caractéristiques des engrenages
Cette solution est optimale dans la mesure qu’elle répond aux deux contraintes suivantes : Les efforts axiaux doivent s’annuler ou presque. En effet, la solution choisie permet d’avoir une différence de 12% de l’effort axial entre les roues c et d : ( La différence d’entraxe doit être nulle. Pour les angles d’inclinaisons des dentures des roues, nous avons choisi : β1 = 29° et β2 = 15° afin que les efforts soient négligeables. En effet, si les entraxes ne sont pas les mêmes alors les arbres 1 et 3 ne seraient pas alignés. Un moment additionnel s’ajouterait aux calculs précédents, ce qui modifierait les données. Par ailleurs, le coefficient de largeur des dentures k doit avoir une valeur entre 8 et 16
.
Nous prenons k = 8 (pour minimiser la largeur de la partie dentée des roues, voir la figure (21))
~ 27 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
Figure 21 : caractéristiques géométriques d’un engrenage
La première relation qui doit être vérifiée est donnée par
:
5
D’après le tableau (5), nous déterminons le module (c’est la valeur qui permet de définir les caractéristiques dimensionnelles de la roue dentée), il est défini comme le rapport entre le diamètre primitif et le nombre de dents des engrenages:
D’où : Où
est la résistance à la rupture en traction (
)
L’équation (6) est donc vérifiée. La deuxième relation est :
6
~ 28 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
D’où : Elle est donc satisfaite.
2) Calcul des arbres Dans cette partie, nous cherchons à déterminer le diamètre minimal des arbres. Arbre 1 : Pour effectuer les calculs, nous considérons que la roue représente un appui ponctuel sur l’arbre et la distance de chaque coté de la roue. Cette distance représente l’endroit où les forces sont appliquées.
Liaison A
Ya
Yc Liaison C Xa Zc
Za
Roue a Figure 22 : arbre 1 du réducteur et ses efforts associés
Pour commencer, nous calculons les efforts( rotule au niveau de A, et glissière au niveau de C. D’après la première loi de Newton
:
Nous obtenons les relations suivantes :
~ 29 ~
en considérant une liaison
[Rapport du projet de fin d’année]
Les moments suivant x, y, z en fonction de la distance sur l’arbre x, sont donnés par :
De 0 à 32 mm :
De 33 à 64 mm :
Etant donné que la résultante du moment de flexion est définie par : Avec : ( x-z).
le moment dans le plan vertical x-y, et
es le moment dans le plan horizontal
Le diagramme du moment de flexion est représenté sur les figures ci-dessous :
à 32 mm = 9,368 N.M
+
-
Plan x-y
Figure 23 : diagramme du moment de flexion au plan x-y pour l’arbre 1
~ 30 ~
7
[Rapport du projet de fin d’année]
à 32 mm = 6,71 N.M
+
Plan x-z Figure 24 : diagramme du moment de flexion au plan x-z pour l’arbre 1
D’où : Le couple de torsion sur l’arbre
Pour calculer le diamètre minimal des arbres, on a opté à la méthode ASME. code ASME : La méthode du code ASME un outil très utile lors de la conception, car il permet d’évaluer rapidement le diamètre des arbres en utilisant une théorie de limitation statique basée sur le cisaillement maximal. Le code ASME définit la contrainte maximale admissible (Sp) comme étant la plus petite des deux valeurs : . Où é é 8
Avec :
Le calcul de la contrainte maximale de cisaillement basé sur le cercle de MOHR se fait avec la formule suivante :
9
~ 31 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
le cercle de MOHR est un diagramme aidant dans la recherche des contraintes principales. Il permet de visualiser les relations existantes entre les contraintes, et de les connaitre d’une manière simple les contraintes dans les directions en 2D (voir figure (25)).
Figure 25 : Cercle de MOHR; principaux paramètres
Où : : contrainte maximale de cisaillement. : diamètre de l’arbre. : facteurs de charge. : moment fléchissant résultant maximal. : contrainte admissible Les équations (3.2. 3) et (3.2. 4) sont combinées pour donner :
10
D’après le document du constructeur nous choisissons comme matériau pour l’arbre ACIER UNS G10180 EF, qui présente les caractéristiques suivantes :
Si l’on remplace les valeurs Cm = 1,5 et Ct = 1 (les facteurs de charge du code ASME, cas d’un arbre de transmission ou de renvoi (voir annexe)), dans l’équation (10) Nous obtenons :
Alors : Arbre 2 :
~ 32 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
Le dimensionnement de l’arbre 2 est différent de celui des arbres 1 et 3 puisqu’ il comporte 2 roues. Nous avons donc besoin de définir une longueur c qui représente l’addition des longueurs dues aux arbres 1et 3 et une marge de 2 mm qui permettra aux arbres de ne pas toucher dans le carter. Nous prenons cette marge de telle façon à ce que la paroi entre les arbres 1et 3 soit suffisamment épaisse pour résister à la différence d’effort axial (voir la figure (26)).
Roue b
Roue c
Ya
Yc
Xa Za
Zc
Figure 26 : arbre 2 du réducteur et ses efforts associés
Les moments suivant x, y, z en fonction de la distance sur l’arbre x, sont donnés par :
De 0 à 32 mm :
De 33 à 86 mm :
~ 33 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
De 33 à 64 mm :
Le diagramme du moment de flexion est représenté sur les figures (27) et (28) :
à 86 mm = 14,77 N.M
à 32 mm = 0,8601 N.M
X = 32 mm
X = 86 mm
Plan x-y
Figure 27 : diagramme du moment de flexion au plan x-y pour l’arbre 2
~ 34 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
à 86 mm = 39,06 N.M
à 32 mm = 19,37 N.M
X = 32 mm
X = 86 mm
Plan x-z
Figure 28 : diagramme du moment de flexion au plan x-z pour l’arbre 2
D’où : Le couple de torsion sur l’arbre :
Par conséquent : Arbre 3 : Cet arbre, peut être représenté de la même manière que le premier. En effet, la liaison rotule est située au niveau du point c, et la liaison linéique annulaire au niveau du point a. De la même manière, nous pouvons calculer la distance de chaque coté de la roue d et nous considérons, comme précédemment un appui ponctuel au niveau du contact entre la roue et l’arbre. La représentation de l’arbre 3 est donnée par la figure (29) :
Liaison C
Ya
Yc
Liaison A
Xa Za
Zc
Roue d Figure 29 : arbre 3 du réducteur et ses efforts associés
~ 35 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
L’étude statique de cet arbre permet d’avoir les relations :
De même pour les deux autres arbres, nous pouvons déterminer les moments suivants x, y, z. Ces moments dépendent de la distance x de l’arbre 3 :
De 0 à 20 mm :
De 21 à 40 mm :
Le diagramme du moment de flexion est :
Plan x-y M à 20 mm = -22,07 N.M
Figure 30 : diagramme du moment de flexion au plan x-y pour l’arbre 3
~ 36 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
M à 32 mm = 34,13 N.M
+
Plan x-z
Figure 31 : diagramme du moment de flexion au plan x-z pour l’arbre 3
D’où : Le couple de torsion de l’arbre :
Par conséquent :
3) Calcul des clavettes Une clavette permet de lier l’arbre avec l’engrenage. Ce pendant sujettes d’une force qui ne doit pas être trop importante.
Figure 32 : clavette : principaux paramètres
~ 37 ~
[Rapport du projet de fin d’année] Ø nominal (mm)
a (mm)
b (mm)
2
2
3
3
4
4
5
5
6
6
8
7
Tableau 6 : clavette : diamètre, épaisseur, largeur (en mm)
A partir des données constructrices du tableau ci-dessous nous devons vérifier si la clavette supporte les efforts de matage et de cisaillement. Prenons pour l’exemple l’arbre 3, le diamètre est compris entre 17 et 22, on obtient donc les valeurs de a et b : a = b = 6mm Étant donné que : Nous avons
: 11
La condition pour utiliser les clavettes est que la largeur des dents des engrenages soit inférieure à la longueur induite par le matage. Nous remarquons que l’utilisation de clavette est impossible. La même procédure est établie pour les autres arbres et nous avons tiré la même conclusion. Il est, donc, indispensable d’envisager l’utilisation des cannelures.
4) Dimensionnement des cannelures Grâce au diamètre minimal des différents arbres, nous pouvons définir le diamètre intérieur d des cannelures à flancs parallèles pour un centrage intérieur désiré ainsi que le diamètre extérieur D correspondant et la surface portante équivalente à une de longueur d de la cannelure.
Ensuite nous calculons le diamètre moyen :
~ 38 ~
12
[Rapport du projet de fin d’année]
Puis l’effort tangentiel théorique T à transmettre :
13
Avec C : le couple à transmettre. La pression admissible (pression de contact) nous a été donnée au cahier de charge, elle correspond à la résistance au matage et vaut :
Nous pouvons alors calculer la surface d’appui théorique nécessaire :
14
Cela nous permet d’avoir la longueur minimal L :
15
Nous vérifions la validité de nos calculs par le biais des conditions de brochage. 16 Nous avons suivi cette méthode pour les trois arbres et ainsi trouvé les diamètres de chacune des cannelures à effectuer. Pour l’arbre 1 : Nous choisissons les diamètres normalisés : 13-16
~ 39 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
(la valeur de A ici est égale à 5) (Voir annexe) Finalement :
Pour l’arbre 2 : Nous choisissons les diamètres normalisés : 16-20
Par conséquent :
Pour l’arbre 3 : Nous choisissons les diamètres normalisés : 18-22 Nous avons :
~ 40 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
D’où :
5) Calcul des roulements Pour l’arbre 1 : Pour la liaison A, la force résultante est :
Pour la liaison C, la force résultante est :
Pour une durée de vie de 5000h, nous avons la charge dynamique de base :
17
Application numérique : Pour un diamètre de 15mm, nous prenons pour les roulements (la charge dynamique que nous avons choisie doit être supérieure à la charge dynamique calculée (voir annexe)). Type de roulement choisi : roulement rigide à une rangée de billes. Type ouvert, référence 6402 (voir annexe). Pour l’arbre 2 : Pour la liaison A, la force résultante est :
Pour la liaison C, la force résultante est :
~ 41 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
Pour une durée de vie de 5000h, nous avons la charge dynamique de base :
Pour un diamètre de 30mm, nous prenons pour les roulements annexe).
(voir
Type de roulement choisi : roulement rigide à une rangée de billes. Type ouvert, référence 6406 (voir annexe). Pour l’arbre 3 : Pour la liaison A, la force résultante est :
Pour la liaison C, la force résultante est :
Pour une durée de vie de 5000h, nous avons la charge dynamique de base :
Pour un diamètre de d=40mm, nous prenons pour les roulements de annexe)
(voir
Type de roulement choisi : roulement rigide à une rangée de billes. Type ouvert, référence 6408 (voir annexe)
6) Dimensionnement du système poulie-courroie Avant de dimensionner cette partie, nous devons premièrement sélectionner le type de la courroie à dimensionner :
~ 42 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
Caractéristiques Couples admissibles Puissances admissibles Rapport limite de transmission Position des arbres Vitesses limites ( Rendements ( ) Durée de vie Lubrification Inconvénients Avantages
)
Courroies crantées (synchrones) Assez élevés Assez élevés
Courroies trapézoïdales (en v) Moyens Elevés
Courroies plates Faibles Faibles
Parallèles
Parallèles
60
40 70 à 96 Limitée Inutile - rendement
Parallèles et autres 80 à 100 98 Limitée Inutile - Faibles couples - Grandes vitesses
Limitée Inutile - Synchronisme non parfait - Entretien réduit - Vitesses angulaires constantes
- Économiques - Encombrements réduits
- Rendements élevés
- Permet un groupement en parallèle
- Silencieuses
Tableau 7 : courroies : principaux caractéristiques
À la lecture du tableau (7), nous prendrons une transmission poulie courroies trapézoïdales qui a l'avantage d'être économique et qui permet des transmissions de puissances élevés. A partir des valeurs obtenues dans le tableau (3) : (c’est la vitesse de rotation de la sortie de réducteur) (c’est la vitesse de rotation de l’arbre de la scie)
18
Puissance de service : Elle est donnée par la formule :
Où est le facteur de service dépendant du taux d’utilisation journalier et du type de fonctionnement du système. Pour notre cas : coups).
(le système fonctionne en moyenne 7h par jour et sans à
Par suite :
~ 43 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
Choix de la section de la courroie : Les sections normalisées des courroies trapézoïdales sont classées en séries dans le tableau (8), Ces sections dépendent de la puissance du service et du diamètre normalisé : Désignation
Largeur b (mm)
Epaisseur e (mm)
Puissance transmise (kW)
Diamètre normalisé (mm)
13C
13
8
0,1 à 3,6
65
16C
16
10
0,5 à 7,2
115
22C
22
13
0,7 à 15,0
180
32C
32
19
1,3 à 39,0
300
Tableau 8 : les sections normalisées des courroies trapézoïdales
En jaunes sont indiqués les minimums recommandés. Nous effectuons un premier choix indiqué en vert concernant la section de la courroie Diamètres primitifs des poulies Le rapport de transmission vaut :
19
Nous choisissons un diamètre normalisé pour la grande poulie , et par suite nous trouvons celui de la petite poulie , à travers la relation (19).
D’où : Ce qui constitue une valeur acceptable, puisque c'est-à-dire de à .
doit être tourner de
Vitesse linéaire des courroies
~ 44 ~
,
[Rapport du projet de fin d’année]
La vitesse linéaire des courroies est donnée par la relation suivante :
20
La vitesse linéaire de la courroie est inférieure à la vitesse limite qui vaut Choix de l'entraxe a La valeur recommandée pour cette distance est donnée par la relation suivante :
21 C'est-à-dire
Nous prenons : Nous avons choisie cette valeur, pour que les angles d’enroulements de la poulie soit supérieure à (voir relations (24 et 25)). Calcul de la longueur primitive de la courroie La longueur primitive de la courroie est :
22
Nous obtenons : La valeur trouvée ci-dessus n'étant pas normalisée, nous cherchons une valeur normalisée proche (voir annexe).
~ 45 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
Le diamètre de la petite poulie est 75 mm, le type 13C donne comme diamètre minimal 65 mm, pour les autre types donnent une valeur supérieur à 75 mm et par conséquent, nous choisissons la courroie de type 13C, qui permet d’avoir un diamètre minimal de 65 mm. L’écart relatif entre
et
est bien inférieur à l’écart maximal admis.
En effet : 23
Angle d'enroulement des poulies Pour la petite poulie, nous avons la relation suivante : Et
24
Nous obtenons :
25
Et
Alors, les conditions de fonctionnement sont donc respectées (( courroies faites de matières synthétiques)).
(pour les
Calcul de l’entraxe final : Le choix d’une longueur normalisée entraine obligatoirement une modification correspondante de l’entraxe final. Pour déterminer l’entraxe final, nous procédons de la façon suivante. Soit :
28
Et
29
Nous obtenons alors une première évaluation de l’entraxe final à partir de l’équation :
30
Finalement, la valeur de l’entraxe est donnée par la relation suivante :
~ 46 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
31
Soit :
Tableau récapitulatif des résultats
Moteur asynchrone
Réducteur De vitesse
Les cannelures
Les roulements
Poulie-courroie
Couple nominale : 20,2 N.M. Puissance utile : 3kw. Désignation : 100 LB4. Vitesse de rotation nominale : 1420 tr/min. Rendement nominale : 80%. Facteur de puissance : 0,8. Couple d’entrée : 20,2 N.m. Couple de sortie : 84,17N.m. Vitesse d’entrée : 1420 tr/min. Vitesse de sortie : 340,8 tr/min. Diamètre minimal de l’arbre 1 : 12,138 mm. Diamètre minimal de l’arbre 2 : 17,74 mm. Diamètre minimal de l’arbre 1 : 18,72 mm. Nombre des dents des engrenages ( . Les diamètres normalisés pour l’arbre 1 : 13-16 mm. Les diamètres normalisés pour l’arbre 2 : 16-20 mm. Les diamètres normalisés pour l’arbre 1 : 18-22 mm. Pour l’arbre 1 : roulement rigide à une rangée de billes. Type ouvert, référence 6402. Pour l’arbre 2 : roulement rigide à une rangée de billes. Type ouvert, référence 6406. Pour l’arbre 3 : roulement rigide à une rangée de billes. Type ouvert, référence 6408. Diamètre primitif de la petite poulie : 75 mm. Diamètre primitif de la grande poulie : 400 mm. L’entraxe final : 476,44 mm. L’angle de l’enroulement de la petite poulie : L’angle de l’enroulement de la grande poulie :
Tableau 9 : les données nécessaires pour choisir et fabriquer les différentes composantes de la machine de découpe
~ 47 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
Chapitre 3 : La conception sur CATIA
~ 48 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
Après avoir dimensionné le moteur qui actionne les cinq scies pour couper le caoutchouc amené par le convoyeur en six morceaux (pour que ce dernier soit accessible a la machine de moulage), nous entamons la partie conception assistée par ordinateur. Dans cette partie on a choisi le logiciel de la conception mécanique « CATIA V5R20 » (Conception Assistée Tridimensionnelle Interactive Appliquée). Figure 33 : le logo du logiciel CATIA
I.
La Conception d’un convoyeur 1) Pourquoi un convoyeur ?
L’entreprise GECAM oriente la tranche du caoutchouc par une piste (voir figure (34)) mais cette dernière présente beaucoup de frottements au niveau de la surface de contact. Ce qui alerte la manière à couper. Ainsi, les problèmes qui peuvent arriver varient entre la sous qualité de la bande coupée, l’augmentation de la consommation d’électricité, l’augmentation du temps de la découpe,…etc.
La piste
Figure 34 : la piste qui oriente la tranche de caoutchouc vers la partie scie.
~ 49 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
Pour éviter ce problème nous avons remplacé la piste par un autre système qui joue le même rôle, mais en assurant une meilleur réduction de frottements. Ce système consiste en un convoyeur à bande (voir figure (35)).
Figure 35 : la conception d’un convoyeur à bande
Etant donné le coût total de cette solution, la société a préféré la décliner. Nous avons opté à utiliser un convoyeur à rouleaux libres (voir figure (36)) au lieu d’un convoyeur à bande. Ce qui permet d’assurer une meilleure optimisation du coût et une meilleure réduction des frottements.
Figure 36 : exemple d’un convoyeur a rouleaux libres.
~ 50 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
2) La Conception des composants de convoyeur à rouleaux libres a) Les supports de fixation L’idée de base est de concevoir deux supports pour assurer une fixation du convoyeur à la table. Ce qui garantit le guidage rotatif des rouleaux de convoyeurs. La figure (37) montre les différentes vues de support (un dessin détaillé accompagné de cotation est dans l’annexe)
Figure 37 : différentes vues de support de fixation.
~ 51 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
b) Les Rouleaux Les rouleaux ont un rôle très important. Ils sont en contact direct avec le caoutchouc dans le but d’assurer la translation de ce dernier à la partie scie. Ils sont disposés parallèlement et tournent librement autour de leurs axes. Nous prévoyons huit rouleaux successifs (figure (38)). Ces rouleaux sont disposés d’une manière parallèle et discutant l’un de l’autre de 15 cm soit une longueur totale du convoyeur de :
Figure 38 : les différentes vues d’un rouleau.
~ 52 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
c) les roulements à contact radial Pour le guidage en rotation, nous avons été amenés à choisir entre trois types. Le tableau (10) présente les trois types, leur vitesse, leur effort et leur précision.
Figure 39 : les éléments d’un roulement à contact radial.
contact direct
interposition d'une bague de frottement
interposition d'éléments roulants
précision
vitesse admissible
effort transmissible
-
--
-
+
+
+
++
++
+++
Tableau 10 : les trois familles pour assurer le guidage rotatif des roulements.
Cependant, différents types de roulements existent. Pour optimiser le coût de la réalisation nous avons décidé de choisir un roulement à billes à contact radial. La figure (40) montre la modélisation des roulements sur CATIA (pour plus de détails voir l’annexe)
~ 53 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
Figure 40 : les différentes vues d’un roulement à contact radial.
d) Les écrous hexagonaux d’assemblage et les rondelles Les écrous hexagonaux d’assemblage et les rondels sont utilisé pour assure la fixation de la bague intérieure du roulement qui joue un rôle très important dans le guidage en rotation espéré. La figure (41) montre la conception sur CATIA d’un écrou hexagonal d’assemblage et sa rondelle (pour plus de détails voir l’annexe).
Figure 41 : un écrou hexagonal d’assemblage et sa rondelle.
~ 54 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
3) L’assemblage des composants de convoyeur à rouleaux libres Le guidage en rotation La conception du convoyeur consiste à réaliser un guidage en rotation de huit rouleaux par rapport à x support (alésages). Ajustements : -Les bagues intérieures tournantes sont montées serrées : Tolérance de l’arbre : k6 -Les bagues extérieures fixes sont montées glissantes : Tolérance d’alésage : H7 Arrêts axiaux des bagues : -Les bagues intérieures montées serrées sont arrêtées en translation par quatre obstacles : A, B, C, D. -Les bagues extérieures montées glissantes sont arrêtées en translation par deux obstacles : E et F. Pour plus de détailles sur l’ajustement, un tableau est dressé dans l’annexe.
Figure 42 : Une solution pour le guidage en rotation d’un arbre par rapport à son alésage.
Lors de la conception CATIA, nous avons mis en place les arrêts et obstacles afin d’assurer le guidage en rotation désiré (voir figure (43)).
~ 55 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
Au niveau du rouleau :
Figure 43 : Les arrêts (A, C, D, E, F) assurant le guidage en rotation.
~ 56 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
L’assemblage des composants de convoyeur à rouleaux libres La figure (44) présente la forme globale du convoyeur. Pour plus de cotations, le lecteur est invité consulter l’annexe.
Figure 44 : Le convoyeur à rouleaux libres.
Figure 45 : Les différentes vues du convoyeur à rouleaux libres.
~ 57 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
II.
La conception d’un l’outil d’orientation du caoutchouc 1) La conception des composants de l’outil d’orientation du caoutchouc a) Les rouleaux
L’outil que nous traitons dans cette partie a besoin de deux rouleaux identique, qui sont capable d’éviter la déviation de caoutchouc de son trajectoire. La figure (46) montre la conception de l’un de deux rouleaux sur CATIA (un dessin accompagné de cotation et les différents vues sont dans l’annexe).
Figure 46 : La conception de rouleau sur CATIA.
b) Le support de fixation L’idée de base est de concevoir un support pour assurer une fixation du l’outil, cet outil devrait orienter le caoutchouc. Cet outil comportait deux rouleaux. La figure (47) présente la conception du support sur CATIA (un dessin plus détaillé est dans l’annexe).
~ 58 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
Figure 47 : La conception du support sur CATIA.
2) L’assemblage des composants de l’outil d’orientation du caoutchouc La figure (48) présente la forme globale du l’outil d’orientation du caoutchouc. Pour plus de vues et cotations, le lecteur est invité à consulter l’annexe.
Figure 48 : vue isométrique de l’outil d’orientation de caoutchouc.
~ 59 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
III.
La conception de l’outil de découpage 1) La conception des composants de l’outil de découpage a) L’arbre comportant les scies
L’arbre comportant les scies est un élément essentiel dans cette machine. C’est lui le responsable du découpage de caoutchouc. La figure (49) présente la forme de cette arbre sur CATIA (un dessin accompagné de cotation et les différents vues est dans l’annexe).
Scie
Poulie Figure 49 : vue isométrique de l’outil de découpage.
b) Le rouleau Il permet d’assurer un meilleur découpage de caoutchouc. En effet, le contact de ce dernier avec les scie tournantes entraine le rouleau a tourné aussi. La partie scie assure aussi le découpage de toute la tranche du caoutchouc amené par le convoyeur. La figure (50) montre la conception du rouleau sur CATIA (pour plus de détailles voir l’annexe).
~ 60 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
Figure 50 : vue isométrique du rouleau de l’outil de découpage.
2) L’assemblage des composants de l’outil de découpage La figure (51) présente la forme globale de l’outil du découpage. Pour plus de vues et cotations, le lecteur est invité consulter l’annexe.
Figure 51 : vue isométrique de découpage.
IV.
La conception de la machine de découpe 1) La conception du support de la machine de découpe
Les outils présentés dans la section précédente doivent être fixé sur un support stable.
~ 61 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
La figure 52 montre la conception d’un support de la machine de découpe sur CATIA (Pour plus de vues et cotations, le lecteur est invité consulter l’annexe).
Protection du moteur
Figure 52 : vue isométrique du support de la machine de découpe.
2) L’assemblage de la machine de découpe Dans cette section, nous présentons l’assemblage des différentes parties que nous avons conçu. La figure (53) présente la forme globale de la machine de découpe avec les différentes vues. Pour plus de cotations, le lecteur est invité consulter l’annexe.
~ 62 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
Figure 53 : les différentes vues de la machine de découpe.
~ 63 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
Nous avons pu concevoir la machine de découpage respectant le cahier des charges, malgré les contraintes qui nous étaient imposées lors de la conception sur le logiciel CATIA.
~ 64 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
Conclusion générale Ce projet a pour but de faire la conception et le dimensionnement d’une nouvelle machine qui coupe le caoutchouc. Pour le compte de la société GECAM, ce qui permet d’améliorer la productivité, et le rendement de découpage. Dans un premier lieu, nous sommes amenés à découvrir les différentes étapes du processus de fabrication du caoutchouc au sein de la société. Nous réalisons les différentes actions que subit un tel produit dans une industrie lourde. Ensuite nous avons commencé à faire des études préliminaires sur la machine défaillante à savoir : Son fonctionnement, Ses inconvénients, Ses défaillances internes et externes, Après quoi nous avons entamé la phase de conception d’une machine de découpe fiable et performante. Cette machine construit des bandes de caoutchouc très fines. Nous avons réalisé le dimensionnement et la conception de chaque bloc de la machine : Le moteur. La partie scie. Le convoyeur. La partie guidage rotatif. Nous avons rencontré de nombreux problèmes au cours de ce projet et notamment au début où nous avons eu d’énormes difficultés à trouver une solution. Nous avons essayé de proposer plusieurs solutions qui remplissaient les conditions demandées. Nous nous sommes alors rendu compte de l’importance des approximations. Sur le plan humain, nous avons réalisé l’importance du travail d’équipe. Nous avons également mis à l’épreuve nos connaissances académiques et expérimenté la différence existante entre les conditions réelles de l’entreprise et presque idéales de l’étude. Notre méthodologie et capacité d’analyse sont développées. A travers de ce projet de fin d’année, qui nous a été d’un grand apport notamment en ce qui concerne la consolidation des connaissances déjà acquises et de leur mise en pratique, nous avons eu : Un bagage technique supplémentaire en conception mécanique et en RDM. Une découverte des différentes étapes de la fabrication mécanique d’un tel produit dans l’industrie lourde : moulage, malaxage …
~ 65 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
Pour conclure, ce projet de fin d’année a été d’une grande importance pour notre formation. Il constitue également une véritable expérience où nous avons acquis d’autres connaissances. Nous espérons, à travers ce travail, être à la hauteur des attentes non seulement de la société GECAM, mais aussi de nos encadrants, nos professeurs et nos amis.
~ 66 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
Références bibliographiques
[1] : GILBERT DROUIN, MICHEL GOU, PIERRE THIRY, ROBERT VINET ; Eléments de machines ; Editions de l’Ecole Polytechnique de Montréal ; Décembre 1986. [2] : ANDRE CHEVALIER ; Guide de dessinateur industriel ; Edition Hachette Technique ; 2004. [3] : D. SPENLE ; Guide du calcul en mécanique ; Edition hachette ; (2007-2008). [4] : Cours du professeur M. BARREAU : (pression de matage) ; /http://barreau.maathiau. Free.fr/cours/liaisons-complètes/pdf/puissance.pdf. [5] : Cours du professeur R. YOUSSFI : (vérifier son moteur asynchrone) ; /www.cnrcmao.ens-cachan.fr/autres_ressources/pdf/.../146-p68.pdf. [6] : Cours mécanique des engrenages ; / http:// get-couffignal.pagespersoorange.fr/cours/.../trains_engrenage.pdf
[7] : Cours des roulements ; / http://amfpm.com/doc_tech/roulements.pdf.
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[Rapport du projet de fin d’année]
Annexes
~ 68 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
Catalogue MOTOVARIO des moteurs asynchrones triphasés
~ 69 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
Les propriétés mécaniques de quelques aciers
~ 70 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
Les cannelures à flanc parallèles (différentes séries)
~ 71 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
Les roulements rigides à une rangée de billes. Type ouvert
~ 72 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
Facteur de service Ks
~ 73 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
Les principaux ajustements
~ 74 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
Le support de fixation du convoyeur à rouleaux libres
Rouleau du convoyeur
~ 75 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
Roulement à contact radial
Ecrou hexagonal d’assemblage
~ 76 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
Rondel
L assemblage des composants du convoyeur à rouleaux libres
~ 77 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
Rouleau de l’outil d’orientation du caoutchouc
Support de fixation de l’outil d’orientation du caoutchouc
~ 78 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
L’assemblage de l’outil d’orientation du caoutchouc
Arbre comportant les scies de l’outil de découpage
~ 79 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
Rouleau de l’outil de découpage
L’assemblage de l’outil de découpage
~ 80 ~
[Rapport du projet de fin d’année]
Support de la machine de découpe
L’assemblage de la machine de découpe
~ 81 ~
