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DEPARTEMENT DE GENIE MECANIQUE

Projet de Fin d'Année II

Présenté par : RADHOUANE Imene et HENANE Fatma

Conception d'un convoyeur à bande mobile

Soutenu le: 21mai 2014

Devant le jury:

Président: Jalel Briki

Rapporteur: Amine Karoui

Encadreur: Mr Ridha Khadhrani ENIT

2013-2014

Résumé:

L’objectif de ce projet de fin d’année est d'étudier le fonctionnement un

convoyeur mobile à hauteur réglable. Le travail consiste à avoir un aperçu

générale sur les transporteurs trouvés dans l'industrie. Puis de choisir,

dimensionner et sélectionner les différents composants en respectant les besoins

saisies d'après le C.D.C.F.

Abstract:

This end year project aims to study the working of an adjustable height belt

conveyor. Our work consists on having a general overview of this system in the

industry. Then choosing, dimensioning and selecting the various components as

required from the functional specifications.

ملخص

يتمحور عملنا في تقديم لمحة عامة عن . يهدف مشروع نهاية العام الدراسي الى دراسة ناقل ذي ارتفاع قابل للتعديل

ثم اختيار، األبعاد و المكونات المختلفة كما هو مطلوب في كراس الشروط . هذا االسلوب في النقل في الميدان الصناعي

الوظيفي

REMERCIEMENTS

Nous tenons à remercier vivement tous ceux qui ont contribué, de prés ou de

loin, à la réussite et au bon déroulement de ce projet de fin d'année dans les

meilleures conditions.

Nous exprimons nos remerciements à, Mr Ridha Khadhrani , nous avons eu le

privilège de bénéficier de ses compétences scientifiques ainsi que ses intérêts pour

la finalisation de ce projet.

Nous remercions aussi nos professeurs à l'ENIT pour leurs qualités humaines,

pédagogiques, scientifiques qui nous ont marqués profondément et resteront pour

nous un modèle à suivre .Que ce travail soit l’expression de notre reconnaissance.

En espérant être digne de votre confiance, veuillez trouver dans ce travail,

l’expression de notre haute considération et l’assurance de notre gratitude.

SOMMAIRE

REMERCIEMENTS ........................................................................................................................................... 4

SOMMAIRE .................................................................................................................................................... 5

LISTE DES FIGURES ......................................................................................................................................... 7

LISTE DES TABLEAUX ...................................................................................................................................... 9

INTRODUCTION GENERALE .......................................................................................................................... 10

CHAPITRE 1: ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE ................................................................................................... 1

1.1 INTRODUCTION: ................................................................................................................................... 1

1.2 EXEMPLES DE CONVOYEURS UTILISES DANS L'INDUSTRIE [1]: ......................................................................... 1

1.3 DESCRIPTION-TERMINOLOGIE:[2] ............................................................................................................ 7

CHAPITRE 2: ANALYSE FONCTIONNEL .................................................................................................... 12

2.1 INTRODUCTION : ................................................................................................................................ 12

2.2 METHODOLOGIE DE CONCEPTION : ........................................................................................................ 12

2.3 ANALYSE FONCTIONNELLE DU BESOIN (AFB): [3] ..................................................................................... 12

2.4 DESCRIPTION FONCTIONNELLE DU SYSTEME (SADT): ................................................................................ 14

2.5 ELEMENTS D'ENVIRONNEMENT ET FONCTIONS DE SERVICE : [3] ................................................................... 14

2.6 ANALYSE FONCTIONNELLE TECHNIQUE (FAST): ........................................................................................ 25

CHAPITRE 3: CALCUL ET DIMENSIONNEMENT DU CONVOYEUR ............................................................. 31

3.1 INTRODUCTION: ................................................................................................................................. 31

3.2 FONCTIONNEMENT : ........................................................................................................................... 31

3.3 DONNEES : ........................................................................................................................................ 31

3.4 DIMENSIONNEMENT ET CHOIX DE LA BANDE TRANSPORTEUSE : .................................................................... 33

3.5 ETUDE ET CHOIX DES ROULEAUX PORTEURS ET DES ROULEAUX DE RENVOI : .................................................... 39

3.6 CHOIX ET DIMENSIONNEMENT DES TAMBOURS : ....................................................................................... 42

3.7 DIMENSIONNEMENT DE L’ARBRE DU TAMBOUR : ...................................................................................... 43

3.8 DIMENSIONNEMENT DES CLAVETTES:[6] ................................................................................................. 46

3.9 VERIFICATION DU CRITERE FIABILITE SOUS SOLLICITATIONS STATIQUES: .......................................................... 48

3.10 VERIFICATION DU CRITERE FIABILITE SOUS SOLLICITATIONS DYNAMIQUES: ................................................. 49

3.11 CHOIX DES PALIERS DE ROULEMENTS: ................................................................................................ 50

3.12 ETUDE ET CHOIX DE LA PARTIE MOTORISATION:.................................................................................... 51

3.13 CHOIX DE L'ACCOUPLEMENT MOTOREDUCTEUR / TAMBOUR MOTEUR: ..................................................... 55

3.14 CALCUL DE LA STRUCTURE PORTEUSE (TREILLIS): .................................................................................. 56

3.15 CHOIX DU VERIN: ........................................................................................................................... 60

CONCLUSION ............................................................................................................................................... 68

BIBLIOGRAPHIE ............................................................................................................................................ 69

ANNEXE ....................................................................................................................................................... 70

LISTE DES FIGURES

Fig.1.1 Tables à billes 2

Fig.1.2 Convoyeur à rouleaux libres 3

Fig.1.3 Convoyeur à rouleaux courbes 3

Fig.1.4 Transporteur rails a palette 3

Fig.1.5 Convoyeurs à chaîne 4

Fig.1.6 Convoyeurs à bande 5

Fig.1.7 Elévateur à tasseaux 6

Fig.1.8 Sauterelle mobile 7

Fig1.9 Organes d'un convoyeur incliné 7

Fig.1.10 Type de support pour bande 9

Fig.1.11 Constituants d'une bande 10

Fig.1.12 Exemple de bandes à nervures 10

Fig1.13 Organes du convoyeur à étudier 11

Fig.2.1 Diagramme bête à cornes 13

Fig.2.2 Modélisation du système du convoyage 14

Fig.2.3 Milieu environnant le convoyeur : Diagramme « pieuvre » 15

Fig.2.4 Histogramme des fonctions de la séquence "utilisation" 21

Fig.2.4 Diagramme pieuvre de la séquence" hors utilisation" 22

Fig.2.5 Histogramme des fonctions de la séquence "hors utilisation" 24

Fig.3.1 Représentation schématique du convoyeur 32

Fig.3.2 La méthodologie du choix de la bande 33

Fig.3.3 Coupe transversale de la bande 35

Fig.3.4 Nature de la bande en fonction de la pente du convoyeur 36

Fig.3.5 Représentation schématique de la jonction mécanique articulée 37

Fig.3.6 Représentation schématique des tensions dans la bande 37

Fig.3.7 Représentation schématique des tensions dans la tambour moteur 38

Fig.3.8 Coefficient d'enroulement 39

Fig.3.9 Les distances entre les rouleaux porteurs et les rouleaux de renvoi 40

Fig.3.10 Coefficient de la concentration de la charge sur le rouleau 41

Fig.3.11 Géométrie des rouleaux 41

Fig.3.12 Géométrie du tambour récepteur 42

Fig.3.13 Géométrie des chevrons 42

Fig.3.14 Géométrie du tambour moteur 43

Fig.3.15 Modélisation de l’arbre 44

Fig.3.16. Diagramme de l’effort tranchant 46

Fig.3.17 Diagramme du moment fléchissant 46

Fig.3.18 Clavettes parallèles: principales dimensions normalisés 47

Fig.3.19 Détermination de Kto pour un arbre avec une rainure de clavette 48

Fig.3.20 Evolution du facteur d'échelle 49

Fig.3.21 Facteur d'état de surface 49

Fig.3.22 Choix des paliers de roulements 50

Fig.3.23 Montage des paliers de roulement sur l'arbre du tambour moteur 51

Fig.3.24 Modèle réel du positionnement du motoréducteur 52

Fig.3.25 Chaine de transmission de puissance 52

Fig.3.26 Type de réducteur 53

Fig.3.27 Modèle dynamique équivalent 53

Fig.3.28 Rouleau 54

Fig.3.29 Tambour moteur 54

Fig.3.30 Tambour de renvoi 54

Fig.3.31 Constitutions de l'accouplement élastique choisi 56

Fig.3.32 Résultat retenu pour le cas de chargement 60

Fig.3.33 Modélisation de la position du vérin 61

Fig.3.34 Coefficient du mode d’installation du vérin 62

Fig.3.35 Abaque de vérification au flambage (source Atos) 63

Fig.3.36 Vérin hydraulique "Atos" 63

Fig.3.37 Gamme de fixation normalises 64

Fig.3.38 Choix de la pompe 65

Fig.3.39 Schéma du circuit hydraulique 66

Fig.3.40 Dessin du système 67

LISTE DES TABLEAUX

Tab 2.1 Caractérisation des fonctions de services 19

Tab 2.2 Hiérarchisation des FS 20

Tab 2.3 Caractérisation des fonctions de service 23

Tab 2.4 Hiérarchisation des FS 23

Tab 2.5 Recherche des solutions 28

Tab.3.1 Largeurs nominal des courroies transporteuses et les tolérances

admises

34

Tab.3.2 Coefficient de calcul de la résistance de la carcasse 35

Tab.3.3 Coefficient de frottement entre la tambour et la bande 38

INTRODUCTION GENERALE

Dans le cadre de notre cursus d'ingénieur mécanique au sein de l'école national

d'ingénieur de Tunis, on doit appliquer les connaissances pratiques et théoriques

acquises dans le cadre d’un projet de fin d'année 2.

Notre projet consistera à l’étude d’un convoyeur à bande réglable.

Le rapport qui présente le travail à réaliser est divisé en trois chapitres :

- Le premier présente la bibliographie en donnant un aperçu général sur les

convoyeurs et ses caractéristiques.

-Le deuxième est consacré à une analyse fonctionnelle de besoin qui vas

permettre de recenser, caractériser, et valoriser les fonctions de services et les

éléments d’environnement. Ensuite, on l'achève par une analyse fonctionnelle

technique qui permettra de sélectionner les accessoires les plus adéquates du

convoyeur et le bon système assurant le réglage de l'hauteur.

-Le troisième chapitre concernera tout ce qui est calcul : on commence par le

dimensionnement et le choix de la bande transporteuse, des rouleaux et des

tambours passons par un calcul RDM et un calcul d'arbre pour déterminer le

diamètre de ce dernier ainsi pour choisir les paliers auto-aligneurs, attaquons par

la suite, l'étude de la partie motorisation et de la structure porteuse pour finir par

l'étude du système réglage de l'hauteur déjà choisi.

Chapitre 1:

Etude bibliographique

1. Introduction

2. Exemples de convoyeurs utilisés dans l'industrie

3. Description- terminologie

ENIT 2013-2014

PFA: Etude d'un convoyeur à bande amovible 1 F.Henane. &I.Radhouane

CHAPITRE 1: ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE

1.1 Introduction:

Les appareils de transport dans leur généralité comprennent les engins de

manutention. Le rôle de ces appareils devient de plus en plus important dans

toutes les branches de l'industrie moderne. Leur emploi est évidemment une

nécessité primordiale dans l'industrie lourde qui doit, à tout instant, déplacer des

charges importantes.

Le mot "transport" signifie littéralement l'action de porter d'un endroit ou d'un

lieu à un autre. Le mot "manutention" implique plus spécialement l'idée de

manipulation.

La distinction entre ces deux mots est assez subtile. Depuis quelques années ,

on emploie le mot "manutention" pour désigner une opération qui est un transport.

Ce transport peut être une translation dans un plan horizontal, incliné ou vertical.

Quand le mouvement est vertical, on a classé les engins sous la rubriques

"Appareils de levage". Et il existe des appareils de plus en plus utilisés qui sont à

la fois transporteurs et élévateurs.

Dans ce chapitre, on va s'intéresser aux convoyeurs classifiés sous la rubrique

des appareils de manutention à fonctionnement continu toute en citant ces

principaux exemples employés dans l'industrie ,leurs domaines d'application et

leurs constituants .

1.2 Exemples de convoyeurs utilisés dans l'industrie [1]:

Un convoyeur est un mécanisme ou machine qui permet le transport d'une

charge isolée (cartons, bacs, sacs, ...) ou de produit en vrac (terre, poudre,

aliments...) d'un point à un autre.

La variété des déplacements à effectuer et leur amplitude entrent en ligne de

compte lors de la sélection d'un convoyeur qui est principalement en fonction:

Type de produits à transporter: Volume du produit, Densité, Humidité,

Abrasivité...

Importance des déplacements à effectuer.

ENIT 2013-2014


1.2.1 Tables à billes:

Ces tables permettent un transfert longitudinal et transversal lors des

opérations de conditionnement ou autres.

Caractéristiques techniques:

• Charge maxi

• Surface de travail.

• Matériaux et type de billes (exemple: acier collerette, disposées au pas de 48

ou 100 mm)

Le pas peut être choisi à condition qu'il ne dépasse pas le 1/3 de la taille de la

charge transportée.

Fig.1.1: Tables à billes

1.2.2 Convoyeur à rouleaux:

Les convoyeurs à rouleaux sont utilisés dans le but de transporter des produits

ou pour permettre l'accumulation. Les produits qui transitent sur les rouleaux du

convoyeur ne doivent pas être trop petits afin de ne pas glisser entre les rouleaux.

On distingue:

Les convoyeurs à rouleaux libres:

Elles sont utilisées, entre autres, pour le transport et l'accumulation de colis

rigides et à fonds plats, notamment sur des surfaces en légère pente ou avec la

présence d'un manutentionnaire à proximité, pour le déplacement manuel des

colis.

http://www.manusystems.com/convoyeur-rouleauxlibres.php

ENIT 2013-2014


Les convoyeurs à rouleaux courbes:

Le convoyeur à rouleaux forme en courbe adaptable à la configuration de la

surface d'exploitation de la zone du convoyage

Les convoyeurs à rouleaux motorisés:

Elles sont équipées d'une station moteur électrique. Idéal pour une grande

majorité de produits et de conditionnement de tout type.

Elles se caractérisent par leurs rapidités et efficacités du transport des

marchandises.

Caractéristiques techniques

• Châssis.

• Rouleaux : En PVC ou en acier zingué.

• Groupe de commande : moto réducteur de vitesse fixe (placé sous l'appareil) .

Fig.1.2: Convoyeur à rouleaux libres Fig.1.3: Convoyeur à rouleaux courbes

Utilisation particulière des convoyeurs à rouleaux: "Transporteur rails a

palette" Servant à déplacer automatiquement des palettes, containers, bacs acier,

circuit de manutention en magasin ou atelier.

Fig.1.4: Transporteur rails a palette

http://www.manusystems.com/convoyeur-rouleauxcourbes.php

http://www.manusystems.com/convoyeur-rouleauxmotorises.php

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1.2.3 Convoyeurs à chaîne:

Les convoyeurs à chaînes permettent le déplacement de charges qui ne pourrait

pas l'être sur des convoyeurs à rouleaux.

Selon la rigidité de la charge à transporter, le nombre de chaînes est augmenté

de sorte à réduire l'entre-axe des chaînes. Il existe des convoyeurs à deux, trois,

quatre, voire cinq chaînes et plus.

Ces convoyeurs se caractérisent par le nombre de chaînes, le matériaux des

chaînes (acier, inox, plastique) ainsi que la robustesse de leur châssis porteur qui

dépend de la charge à supporter.

L'accumulation est en général non préconisée. Pour le passage d'un convoyeur à

l'autre, il est quelquefois conseillé d'imbriquer les convoyeurs entre eux en variant

les entre-axes des chaînes. L'entrainement des charges est alors assuré en

permanence, y compris durant le transfert.

Fig.1.5: Convoyeurs à chaîne

Caractéristiques techniques

• Longueur du convoyeur.

• Sollicitation max de bande.

• Entraînement et vitesse.

1.2.4 Convoyeurs à bande:

Les convoyeurs à bande sont caractérisés par le type de bande transporteuse

utilisée (matériaux, texture, épaisseur) et par la position du groupe de

motorisation (central ou en extrémité).

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Dans tous les cas, un convoyeur à bande se compose:

• d'un tambour de commande et de son moto réducteur

• d'un rouleau d'extrémité ( ou de queue)

• d'un châssis porteur avec une sole (ou rouleaux porteurs) de glissement

qui assure le soutien de la bande

• d'une bande transporteuse

Domaines d'application :

• L'industrie de production/de traitement.

• Les exploitations de fonderie.

• Les aéroports.

• Marchandise de transport : Pièces moulées, cartons, marchandise en vrac

etc...

Fig.1.6: Convoyeurs à bande

1.2.5 Elévateur à tasseaux:

Il sert à élever et/ou descendre des produits en continu (bouteilles, boîtes,

cartons, étuis,...).

Il assure le convoyage des produits souvent alimentaires, en ligne droite ou

courbe (bouteilles, boîtes, produits chauds ou très froids).

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Fig.1.7: Elévateur à tasseaux

1.2.6 Convoyeurs "sauterelles":

Ce dispositif de transport, généralement mobile à relevage hydraulique ou

pneumatique, comporte un tapis roulant montant pour charger notamment

les navires, péniches ou silos ,etc.

La sauterelle comporte souvent un bac pour réceptionner les denrées ou

matériaux à charger. Ceux-ci peuvent être de toute nature, notamment des

matériaux meubles: minerai, gravier, sable, ou charbon, mais aussi, grains, maîs,

ou betteraves ainsi que des sacs aux contenances diverses: farine, riz, etc.

Caractéristiques:

Ces sauterelles sont équipées de courroie lisse, à chevrons, à profil gaufrette, à

bord de contenance ou autres.

Ces courroies sont en caoutchouc, en PVC ou dans des matières spécifiquement

étudiées suivant le produit à transporter. La largeur de ces courroies peut aller de

17 à 2000 mm.

L'entraînement de ces sauterelles peut se faire par tambour-moteur, par

motoréducteur avec accouplement direct ou transmission par chaîne, par

réducteur à arbre creux et transmission par courroies vers le moteur, par moteur

hydraulique ou par moteur essence.

http://fr.wikipedia.org/wiki/Navire

http://fr.wikipedia.org/wiki/P%C3%A9niche

http://fr.wikipedia.org/wiki/Silo

http://fr.wikipedia.org/wiki/Minerai_(roche)

http://fr.wikipedia.org/wiki/Gravier

http://fr.wikipedia.org/wiki/Sable

http://fr.wikipedia.org/wiki/Charbon

http://fr.wikipedia.org/wiki/Betteraves

http://fr.wikipedia.org/wiki/Farine

http://fr.wikipedia.org/wiki/Riz

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Fig.1.8: Sauterelle mobile

Le convoyeur qu'on va étudier et concevoir est de ce dernier type. Il est consacré

pour le transport des charges isolées (sacs de blé).

Ces principales caractéristiques sont:

• Largeur de bande

• Inclinaison

• Vitesse

• Puissance

• Débit

• Entraxe

• Nature de la structure porteuse (l'ossature)

1.3 Description-terminologie:[2]

Fig1.9: Organes d'un convoyeur incliné

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La figure ci-dessus illustre les principaux composants d'un convoyeur à bande

type. Dans la pratique, compte tenu de la diversité des applications, on peut avoir

de nombreuses autres combinaisons de zones de chargement et de déchargement,

d‘élévations et d'accessoires.

• Tambour de commande:

La surface du tambour de commande traditionnel ou du tambour moteur peut-

être laissée en finition normale ou avoir un revêtement de caoutchouc dont

l'épaisseur est calculée en fonction de la puissance à transmettre.

Ce revêtement peut comporter des striures en chevron, ou droites dans le sens

de la marche ou bien en forme de losange, de manière à augmenter le coefficient de

frottement.

• Tambours de renvoi

La surface du carter n'a pas nécessairement besoin d'être munie d'un

revêtement, sauf dans certains cas. Le diamètre est normalement inférieur à celui

qui est prévu pour le tambour de commande.

• Tambours d'inflexion ou de contrainte

Ils servent à augmenter l'arc d'enroulement de la bande et, d'une manière

générale, ils sont utilisés dans tous les cas où il est nécessaire de dévier la bande

au niveau des dispositifs de tension à contrepoids, des appareils de déchargement

mobiles, etc.

• Rouleaux:

Ils réduire la résistance au mouvement de la courroie chargée et la soutenir en

produisant un mouvement doux et sans heurt. Certains rouleaux porteurs peuvent

aussi servir à amortir les impacts, à aligner la courroie, à la former en auge ou à

en changer la direction. Il existe différentes sortes de rouleaux et de dispositifs

porteurs.

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• Bande transporteuse:

Sa fonction consiste à transporter le matériau de la queue jusqu’à la tête du

convoyeur.

Toute bande comporte deux faces: la face externe, qui est en contact avec les

matériaux transportés, et la face interne, qui est en contact avec les rouleaux ou

les tambours.

La bande comporte aussi deux brins :

1a Brin supérieur (ou brin porteur).

1b Brin inférieur (ou brin de retour).

Fig.1.10: Type de support pour bande

La bande est constituée principalement de:

1c Revêtement de protection de la face externe (contre l’abrasion, les piqûres, les

produits chimiques, la chaleur, etc.). Il peut aussi être construit de façon à obtenir

un grand coefficient de frottement entre la charge transportée et la bande.

1d Protecteur de la carcasse : sert, en option, dans des conditions extrêmes et

est généralement fait d’un matériau industriel tissé, placé, puis vulcanisé sur le

dessus (pour prévenir les impacts) ou sur le dessous (protection contre les abrasifs

qui adhèrent aux tambours) de la carcasse.

1e Carcasse : élément flexible qui résiste à la tension. Elle peut être faite d’un

matériau industriel tissé ou de cordage d’acier ou d’une combinaison des deux.

1f Revêtement de protection de la face interne (contre l’abrasion et le transfert

des forces de cisaillement pour entraîner la bande et sa charge). Il assure

l’adhérence de la bande au tambour moteur. Ce revêtement peut contenir du

graphite afin de faciliter le glissement de la bande sur une sole.

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Fig.1.11: Constituants d'une bande Fig.1.12: Exemple de bandes à nervures

Pour faciliter le transport de matériaux ayant tendance à glisser vers l’arrière,

les bandes peuvent aussi comporter sur leur face externe des nervures.

• Stations porteuses en auge et stations-supports inférieures

Les rouleaux porteurs sont généralement fixés sur des pattes de fixation soudées a

une traverse ou un support. L‘angle d'inclinaison des rouleaux latéraux varie entre

20° et 45°.

Les stations-supports inférieures peuvent comporter un seul rouleau sur toute la

largeur ou bien deux rouleaux formant un "V" et inclinés à 10°.En fonction des

différents types de produits à manutentionner, les stations porteuses en auge

peuvent être conçues symétriquement ou non, selon le cas.

• Dispositifs de tension

L'effort nécessaire pour maintenir la bande en contact avec le tambour

d'entraînement est fourni par un dispositif de reprise de tension qui peut être à

vis, à contrepoids ou avec un treuil motorisé.

Le contrepoids applique un effort de tension constant à la bande, quelles que

soient les conditions. Son poids est calculé en fonction des limites minimales

nécessaires pour assurer la tension correcte de la bande et éviter toute surtension.

Le mouvement du dispositif de tension à contrepoids est calculé d'après l‘élasticité

de la bande pendant les diverses phases de fonctionnement du convoyeur. Le

mouvement minimal d'un dispositif de reprise de tension ne doit pas être inférieur

à 2 % de l'entraxe du convoyeur s'il est équipé d'une bande à armature textile, ou

0,5 % de son entraxe s'il est équipé d'une bande à armature métallique.

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• Trémie

La trémie est conçue pour faciliter le chargement et le glissement du produit en

absorbant les chocs de la charge et en

évitant les colmatages et l'endommagement de la bande. Elle permet un

chargement immédiat du produit et résout les problèmes d'accumulation.

• Dispositifs de nettoyage

Le système de nettoyage de la bande doit faire l‘objet d'une attention toute

particulière de manière à réduire la fréquence des opérations de maintenance,

notamment lorsque la bande transporte des produits humides ou collants. Un

nettoyage efficace permet au convoyeur d'atteindre un maximum de productivité.

Il existe un grand nombre de types et de modèles de dispositifs de nettoyage de

bande. Le plus simple est constituée d'une lame racleuse droite montée sur des

supports en caoutchouc

• Capots pour convoyeurs

Les capots pour convoyeurs ont une importance fondamentale lorsqu'il est

nécessaire de protéger le produit transporté de l‘air ambiant et d'assurer le bon

fonctionnement de l'installation.

Pour le système qu'on va étudier on retenu que les accessoires suivants:

Fig1.13: Organes du convoyeur à étudier

Chapitre 2:

Analyse fonctionnel

1. Introduction

2. Méthodologie de conception

3. Analyse fonctionnelle du besoin (AFB)

4. Description fonctionnelle du système (SADT)

5. Eléments d'environnement et fonctions de service

6. Rédaction du cahier de charge fonctionnel

7. Analyse fonctionnelle technique (FAST)

ENIT 2013-2014


CHAPITRE 2: ANALYSE FONCTIONNEL

2.1 Introduction :

Dans ce chapitre on va faire une analyse fonctionnelle pour placer la machine

dans son environnement de travail, définir son utilité, les services qu’elle doit

rendre, les performances recherchées ainsi que les contraintes auxquelles sera

soumise.

2.2 Méthodologie de conception :

Définition :

L'analyse fonctionnelle consiste à rechercher, ordonner, caractériser et

hiérarchiser les fonctions de servie d’un système mécanique.

L’analyse fonctionnelle de besoin « AFB » a pour objectif d’établir le cahier des

charges fonctionnelles « CDCF » exprimant le service qui devra rendre le produit.

Dans cette première partie, on s’intéresse à l’analyse du convoyeur de point de

vue fonctionnel et on procédera comme suit :

• Expression du besoin.

• Identifier les éléments de l’environnement de fonctionnement de

produit.

• Etablir le diagramme PIEUVRE.

• Identifier les fonctions de service

• Caractériser les fonctions de service (critères, niveaux).

• Définir le cahier de charges fonctionnel.

2.3 Analyse fonctionnelle du besoin (AFB): [3]

L'approche est systématique, tout produit est analysé comme un système, en

interaction avec les éléments de toute nature qui l'environne (intéracteurs). Lui-

même peut être décomposé en sous-systèmes qui interagissent entre eux.[1]

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2.3.1 Analyse du besoin:

Ce convoyeur à bande réglable et mobile est conçu pour l’acheminement des

charges isolés: sacs de blé toute en s’adoptant à l’action de transport par réglage

à la hauteur nécessaire.

2.3.2 Enoncé et validation du besoin:

Il s’agit d’expliciter l’exigence fondamentale qui justifie la conception du

système. Pour cela on utilise l’outil « bête à corne » qui aide à la formalisation du

besoin en répondant aux questions suivantes:

Fig.2.1: Diagramme bête à cornes

2.3.3 Validation du besoin :

Q1 : Pourquoi ce besoin existe-il ?

Dans quel but ?

Jouir d'un système de convoyage mobile et adapté en hauteur selon l’action

de transport souhaitée.

Pour quelles raisons ?

Soulager les ouvriers.

Améliorer l’efficience et augmenter la productivité.

Q2 : Qu’est-ce qui pourrait le faire évoluer ?

Une nouvelle technologie plus performante ou des nouvelles méthodes.

ENIT 2013-2014


Q3 : Qu’est-ce qui pourrait le faire disparaitre ?

La probabilité de disparition est possible à moyen terme.

Conclusion: Le besoin est validé car il satisfait un besoin réel.

2.4 Description fonctionnelle du système (SADT):

On va décrire la fonction globale du système par le biais du diagramme

d'activité:

Fig.2.2: Modélisation du système du convoyage.

2.5 Eléments d'environnement et fonctions de service : [3]

A ce niveau, nous allons examiner l’environnement du système au cours de son

utilisation ce qui conduit à :

• Identifier les éléments extérieurs (humains, matériels, énergétiques et

d’ambiance).

• Etablir les relations entre le système et les composantes extérieures.

• Déterminer la ou les fonction(s) de service obtenue(s) par chaque

relation.

2.5.1 Analyse de la séquence d'utilisation:

a) Diagramme pieuvre:

Sacs à transférer Sacs transférés

Energie Réglage

s

Exploitation

Transporter des sacs de blé

A0

Convoyeur à bande amovible

Opérateur

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Fig.2.3: Milieu environnant le convoyeur : Diagramme « pieuvre »

On peut classifier les fonctions de service en deux types :

• Fonction de service principale ‘FP’ qui met en relation deux éléments du

milieu extérieur ou plus via le produit.

• Fonction de service complémentaire ‘FC’ qui met en relation le produit

avec un seul élément de milieu extérieur.

• Rangement + Déplacement: roues + ATTELAGE (Anneau libre en

rotation ).

FP1: Transporter les sacs à partir du station d'alimentation.

FP2 : Etre réglable en hauteur pour atteindre la station de réception.

FT: Immobilisation dans la position souhaité.

FC1: Etre simple à commander par l'opérateur.

FC2: S'adapter à l'énergie électrique.

FC3: S'adapter à l'énergie disponible pour la commande du système de réglage

de l'hauteur.

FC4: Résister aux agressions du milieu extérieur.

FC5: Etre transportable.

b) Validation des fonctions de service:

L’objectif de la validation est d’exprimer le but et les raisons qui nécessitent la

présence d’une fonction de service et de rechercher les cas de disparition et

ENIT 2013-2014


d’évolution susceptible de la rendre obsolète. La validation des fonctions de

services est testée par les quatre questions suivantes :

Q1 : Dans quel but la fonction existe-t-elle ?

Q2 : Pour quelle raison la fonction existe-t-elle ?

Q3 : Qu’est-ce qui pourrait la faire disparaître ou la faire évoluer ?

Q4 : Quelle est la probabilité de disparition ou d’évolution ?

Validation de la fonction FP1 :

FP1 Transporter les sacs à partir du station d'alimentation.

R1 Pour acheminer les sacs à l'étape suivante du processus.

R2 Pour faciliter le transport.

R3 Intégration d’une nouvelle technologie.

R4 Faible

Validation Fonction validée (impérative)

Validation de la fonction FP2 :

FP1 Etre réglable en hauteur pour atteindre la station de réception

R1 Pour s’adapter à l’action du transfert souhaitée.

R2 Répondre aux besoins des différentes lignes de transfert.


R4 Faible


Validation de la fonction FC1 :

FC1 Etre simple à commander par l'opérateur.

R1 Pour faciliter la commande du système.

R2 Pour éviter les pertes du temps et améliorer l’efficience.


R4 Faible


ENIT 2013-2014



FC2 S'adapter à l’énergie électrique.

R1 Pour assurer l’alimentation du moteur du tambour

d’entraînement.

R2 Pour être adaptable à la source d’énergie.

R3 Apparition d’une nouvelle source d’énergie plus performante.

R4 Nulle

Validation Fonction validée


FC3 S'adapter à l'énergie disponible pour la commande du

système de réglage de l'hauteur.

R1 Pour régler l'hauteur de la bande transporteuse.

R2 Pour transporter les produits à la destination adéquate.

R3 Intégration d’une nouvelle manière du guidage plus

appropriée.

R4 Moyenne

validation Fonction validée


FC4 Résister aux agressions du milieu extérieur.

R1 Pour protéger le système.

R2 Les éléments d’ambiance influent sur les composantes du

système.

R3 La variation des conditions environnementales.

R4 Faible

validation Fonction validée


FC5 Etre transportable.

R1 Pour assurer son transport.

R2 Pour être utilisable partout.

R3 L'apparition d'une nouvelle technologie plus performante.

R4 Faible


ENIT 2013-2014


c) Caractérisation des fonctions de services:

Le tableau ci-dessous représente nos besoins en termes de fonctions de services

et des contraintes. Pour chacune d’elles, on définit des critères d’appréciation.

Chacun de ces critères est assorti d’un niveau de flexibilité.

Indice F0 : Flexibilité nulle, niveau impératif.

Indice F1 : Flexibilité faible, niveau peu négociable.

Indice F2 : Flexibilité bonne, niveau négociable.

Indice F3 : Flexibilité forte, niveau très négociable.

Fonction Critère Niveau Flexibilité

FP1: Transporter les

sacs à partir du station

d'alimentation.

• Hauteur de chargement fixe 1,5 mètre F0

F0

• Distance de transport maximale 10 m

• Puissance

• Vitesse fixe 0,2 m/s

• Taille des produits transportés 1 × 0,6 m

• Masse unitaire 80Kg

• Charge maximale 400 Kg

• Quantité 5 sacs

• Largeur de la bande

• Flèche admissible de la

bande entre deux trains de

rouleaux Fadm

650 mm

10 mm

• Flèche admissible pour la

structure porteuse.

20 mm

FP2 : Etre réglable en

hauteur pour atteindre

la station de réception

FT: Immobilisation

dans la position

souhaité.

• Hauteur de déchargement

maximale

• Puissance

• le coefficient de friction

8 m

ENIT 2013-2014


Tab 2.1: Caractérisation des fonctions de services

Toutes les fonctions de service doivent être validées, mais on se trouve parfois

obligé d’attribuer des priorités. Pour pouvoir hiérarchiser les fonctions de service,

on utilise la méthode de tri croisé qui consiste à comparer les fonctions de service

de point de vue importance pour le demandeur.

FC1 : Etre simple à

commander par

l'opérateur.

• Facilité et simplicité de

commande.

• Réglage rapide

Facile et compact

F1

• Ergonomie F2

• Sécurité F0

FC2: S’adapter à

l’énergie électrique.

• Secteur STEG

230/400 V

50 Hz

F0

FC3: S'adapter à

l'énergie disponible

pour la commande du

système de réglage de

l'hauteur.

• Energie la plus adéquate pour

commander le réglage de

l'hauteur.

F0

FC4: Résister aux

agressions du milieu

extérieur.

• Poussière

• Température de la matière

transportée

• Température ambiante

• Hygrométrie

• Les déversements

Etanchéité

F2

F2

F2

F2

FC5:Etre transportable • Masse du convoyeur

• Dimension du convoyeur

10 * 8 m

F1

F1

ENIT 2013-2014


d) Hiérarchisation des FS:

On utilise les chiffres suivants pour la comparaison :

0 : Equivalence.

1 : Légèrement supérieur.

2 : moyennement supérieur.

3 : nettement supérieur.

Tab 2.2: Hiérarchisation des FS

Le résultat de l'hiérarchisation des fonctions de services est synthétisé sous la

forme d’un histogramme des fonctions de la séquence "utilisation".

e) Etablissement de l’histogramme :

Il consiste à tracer un diagramme qui représente un pourcentage de notes

attribuées à chaque souhait de fonction par ordre d’importance souhaitée.

FP2 FC1 FC2 FC3 FC4 FC5 Point %

FP1 FP1

0

FP1

2

FP1

1

FP1

3 FP1

3 FP1

2

11 39,28

FP2 FP2

1

FC2

1

FP2

1 FP2

3 FP2

1

6 21,42

FC1 FC2

1

FC1

1 FC4

1

FC5

1

1 3,57

FC2 FC2

1 FC2

0

FC2

1

4 14,28

FC3 FC3

2

FC3

1

3 10,71

FC4 FC5

1

1 3,57

FC5 2 7,14

28 100

ENIT 2013-2014


On remarque que la fonction de service FP1 et FP2 présentent le plus fort

poids, puisque des fonctions traduisent le but attendu du mécanisme, on constate

aussi que FC2 a un taux important qui traduit son importance au niveau de la

conception.

On remarque également que Les trois fonctions de service FC1, FC3, FC4 et

FC5 présentent les taux faibles, en contrepartie cela ne signifie pas l’infirmation

de leurs importances au niveau de la conception du mécanisme et au niveau de la

sécurité.

Lors de l’élaboration du produit, il faut donner une très grande importance aux

fonctions de service présentant un pourcentage assez important mais sans

négliger les autres qui se manifestent moins consistant.

2.5.2 Analyse de la séquence hors utilisation:

FIG.2.4 . Histogramme des fonctions de la séquence "utilisation"

0

5

10

15

20

25

30

35

40

FP 1 FP 2 FC2 FC3 FC5 FC1 FC4

39,28 21,42 14,28 10,71 7,14 3,57 3,57

ENIT 2013-2014


FIG.2.4 . Diagramme pieuvre de la séquence" hors utilisation"

Identification des fonctions de services :

FP 3: Permettre l’intervention de l’agent de maintenance avec l’outillage

standard.

FC5 : Doit comporter le maximum des pièces de rechanges standard.

FC6 : Doit faciliter l’accès et l’intervention.

a) Validation des fonctions de service :

Validation de la fonction FP3:

FP3 Permettre l’intervention de l’agent de maintenance avec l’outillage

standard.

R1 Pour être entretenu d’une façon régulière.

R2 Pour augmenter la durée de vie .

R3 Une nouvelle technique.

R4 Nulle



FC5 Doit comporter le maximum des pièces de rechange standard.

R1 Pour éviter le problème lors de la maintenance.

R2 Eviter la perte du temps lié au retard de la maintenance.

R3 Utilisation des pièces avec une durée de vie très grande.

R4 Nulle


ENIT 2013-2014



FC6 Doit faciliter l’accès et l’intervention.

R1 Rendre facile le travail du technicien de maintenance.

R2 Réduire le temps d’intervention.

R3 Rien

R4 Nulle


b) Caractérisation des fonctions de service :

Tab 2.3: Caractérisation des fonctions de service

c) Hiérarchisation des FS:

FC5 FC6 Point %

FP3 FP3

2

FP3

1

3 75

FC5 FC5

1

1 25

FC6 0 0

4 100 Tab 2.4: Hiérarchisation des FS

Fonction Critère Niveau Flexibilité

FP3: Permettre l’intervention de

l’agent de maintenance avec

l’outillage standard.

Encombrement

Espace entre les

composantes

F2

FC5: Doit comporter le maximum

des pièces de rechanges standard.

Disponibilité des

pièces

- F1

FC6: Doit faciliter l’accès et

l’intervention.

Encombrement Permet

l'utilisation des

outils

F1

ENIT 2013-2014


FIG.2.5 . Histogramme des fonctions de la séquence " hors utilisation "

La fonction FP3 représente le plus fort poids ce qui est traduit par l’importance

de l’utilisation des outils de maintenances standards. D’autre part la fonction

FC5 représente aussi un taux non négligeable vu qu’elle traduit l’utilisation des

pièces standards pour faciliter la tâche de rechange des pièces.

Rédaction du cahier de charge fonctionnel:

Le cahier des charges fonctionnel est le document de référence de l’analyse

fonctionnelle du besoin.

Selon la norme NF X 50-151 (expression fonctionnelle du besoin et cahier des

charges fonctionnel), le cahier des charges fonctionnel est le document par lequel

un demandeur exprime ses besoins (ou ceux qu’il est chargé de traduire) en

termes de fonctions de service et de contraintes de réalisation. Pour chaque

fonction sont définis des critères d’appréciation, ainsi que leurs niveaux ; chacun

d’eux est assorti d’un certain degré de flexibilité.

2.5.3 Fonctions attendues:

L’objectif est de concevoir un convoyeur à bande réglable qui peut être utilisé

indépendamment ou multi- convoyeurs ensemble ou combinés avec d'autres

équipements de transfert. Ce convoyeur peut être installé horizontalement ou en

pente pour répondre aux besoins des différentes lignes de transfert.

Il doit assurer les fonctions suivantes :

0

10

20

30

40

50

60

70

80

FP 3 FC 5 FC 6

Colonne1 75 25 0

75

25

0

ENIT 2013-2014


• Transporter en continu des produits isolés (paquets, sacs, ...) à partir du

système de chargement en conservant leurs intégrités.

• Assurer un convoyage fluide sans choc ni frottement.

• S’adapter à différentes hauteurs souhaitées (max 10m)

- Hmin= 1,2 m

- Hmax=8m

- =40°

• Jouir d’une flexibilité et d’une rapidité au cours du changement de sa

pente.

• S'adapter du groupe de la motorisation à l'énergie électrique (230/400V,

50Hz).

• S'intégrer facilement dans toute ligne.

• Assurer la facilité des commandes et la sécurité de l’opérateur.

• Améliorer l’efficience de la ligne de transfert.

• Etre facile à nettoyer et à entretenir.

• Avoir un coût raisonnable.

2.5.4 Résultats à fournir:

• Listes des composants standards à commander chez les fournisseurs.

2.6 Analyse fonctionnelle technique (FAST):

Après la préparation du cahier de charge fonctionnel, on doit chercher les

solutions techniques qui satisfont les fonctions de service. Et pour trouver le

maximum des solutions, on va utiliser diagramme FAST créatif. Cet outil

d’analyse est très pertinent car il permet d’associer à la fonction de service

(réponse au besoin de l’utilisateur) des solutions technologiques. En partant de la

fonction principale, toutes les fonctions techniques sont reliées et ordonnées

jusqu’à aboutir aux solutions techniques. Le but de cet outil est de caractériser

chaque zone fonctionnelle du produit (une zone fonctionnelle n’est rien d’autre

qu’une solution technologique répondant à une fonction). De plus, en séparant

chaque zone fonctionnelle du produit, il est facile d’évaluer la fiabilité et la

compétitivité du produit.

ENIT 2013-2014

Projet de Fin d’Années 28 Henane.F & Radhouane.I

2.6.1 Recherche des solutions:

Vérin hydraulique Vérin électrique Vérin mécanique

à système vis

écrou

Crémaillère

Avantages Transmission de

forces et de

couples élevées.

Bonne régulation

de vitesse sur

des appareils

moteurs, du fait

de

l’incompressibilit

é du fluide.

Une

augmentation de

la longévité des

composants

hydraulique du

fait de la

présence de

l’huile possédant

un excellent

moyen de

lubrification.

Positionnement

exacte.

aptitude simple

dynamique

élevée.

pas de supports

auxiliaires.

fiabilité élevée

Longue durée de

vie.

Haute capacité

de charge

dynamique.

Grande durée de

vie

Rigidité élevée.

Resistance à la

fatigue et aux

chocs élevée.

Vitesse de

rotation élevé.

Outils de

géométrie

très simple

Facilement

réalisables

et

réaffûtables

.

Inconvénient Matériels

couteux.

Maintenance

onéreuse.

Risques

d’accidents dû à

l’utilisation des

pressions élevés,

et incendie due à

l’utilisation de

l’huile

hydraulique

minérale

inflammable.

Frottement

internes

importants

Risque de

dépassement de

butée.

Beaucoup de

frottement entre

le vis et l’écroue.

Lenteur du

système à moins

d’avoir un pas

de vis

important.

Tab 2.5: Recherche des solutions

Une solution du problème est la combinaison des différentes solutions qui

permettent de satisfaire les fonctions techniques nécessaires pour chaque

fonction de service.

ENIT 2013-2014


Cette phase doit être accompagnée d’une évaluation des solutions selon des

critères de faisabilité, de risque, de coût, encombrement…

S1: Système commandé par vérin hydraulique.

S2: Système commandé par vérin électrique.

S3.1: Commandé par vérin mécanique à vis-écrou.

S3.2: Commandé par pignon-crémaillère.

Valorisation par critère:

Pour l’ensemble des solutions et vis-à-vis de chaque critère, on a attribué

une note de 1 à 3.

Choix des critères:

C1: Charge

C2: Facilité de réalisation par les moyens disponible.

C3: Sécurité.

C4: Ergonomie (facilité de manipulation).

C5: Coût.

C6: Course.

S1 S2 S3.1 S3.2

C1 3 1 1 3

C2 3 1 2 3

C3 2 2 3 1

C4 3 3 3 1

C5 1 1 1 2

C6 3 1 1 3

Note Intérêt de la solution

1 Douteuse

2 Moyenne

3 Bien adaptée

ENIT 2013-2014


Analyse des résultats :

Les fonctions de service n’ont pas toutes la même importance aux yeux des

utilisateurs, pour cette raison, on a associé à chacun des critères une

pondération :

Les calculs que nous venons d’effectuer permettent de conclure que la solution

ayant le total pondéré le plus élevée est la plus intéressante.

Avec :

S1

Solution Hyd S2

Solution Elec S3

Solution Mécanique

S3.1 S3.2

Critère K Note Total Note Total Note Total Note Total

C1 4 3 12 1 4 1 4 3 12

C2 4 3 12 1 4 2 8 3 12

C3 5 2 10 2 10 3 15 1 5

C4 3 3 9 3 9 3 9 1 3

C5 3 1 3 1 3 1 3 2 6

C6 4 3 12 1 4 1 4 3 12

Total 58 34 43 50

On voit bien que la solution « S1 »: " Système commandé par vérin hydraulique

" est la solution la plus convenable puisque le total pondéré est le plus élevé.

K Importance de la

solution

1 Utile

2 Nécessaire

3 Importante

4 Très importante

5 vitale

Nsi : note pour la solution Si

J : nombre de critère (1<j>p)

Nj: note par critère

Kj: coefficient de pondération affecté à

chaque critère

Chapitre 3:

Calcul et dimensionnement

du convoyeur

1. Introduction

2. Fonctionnement

3. Données

4. Dimensionnement et choix de la bande transporteuse

5. Etude et choix des rouleaux porteurs et des rouleaux de renvoi

6. Choix et dimensionnement des tambours

7. Dimensionnement de l’arbre du tambour

8. Choix des paliers de roulements

9. Etude et choix de la partie motorisation

10. Choix de l'accouplement motoréducteur / tambour moteur

11. Calcul de la structure porteuse (Treillis)

12. Choix du vérin

ENIT 2013-2014


CHAPITRE 3: CALCUL ET DIMENSIONNEMENT

DU CONVOYEUR

3.1 Introduction:

Dans ce chapitre, on va décrire le fonctionnement du système de convoyage ,

puis on va dimensionner et choisir les différents organes et accessoires qui le

constituent .

3.2 Fonctionnement :

Ce convoyeur à bande amovible est conçu pour transporter des charges isolées

(sacs de blé) dans un seul sens. Pour répondre aux besoins des différentes lignes

de transfert, ce convoyeur peut être déplacé et immoblisé .

Cependant,sa hauteur est réglée à vide par l'opérateur par le biais d'une

commande hydraulique .

L’alimentation par la charge de ce type de convoyeur se réduit à une

alimentation à la main.

A chaque extrémité du convoyeur, la bande s'enroule sur un tambour, l'un

d'entre eux est relié à un groupe de motorisation pour transmettre le mouvement.

3.3 Données :

3.3.1 conditions d'exploitation:

• Charges à transporter:

Sacs de blé en toile tissée polypropylène non trop chargés de masse

approximative: -M= 80Kg/sac

-Dimensions 1 × 0,6 m

• Démarrage de convoyeur à vide.

• Situation de transporteur: en plein air.

• Conditions climatiques: exposition au soleil, au vent, à l'humidité et aux

intempéri.

ENIT 2013-2014


3.3.2 Caractéristiques géométriques et cinématiques:

Fig.3.1.: Représentation schématique du convoyeur

a) Géométrie du convoyeur:

La charge doit être déversée à partir d'une station d'alimentation (Remorque

de tracteur, semi-remorque..) sur la bande à une hauteur H1 =1,5 m.

La hauteur de déchargement maximal H2max=8m(zone de stockage).

Afin de défavoriser le retour de la charge, il est recommandé de ne pas

dépasser un angle de 40°, ce qui donne une Longueur de transport: L=10m.

b) Vitesse linéaire de la bande :

Le convoyeur étant ascendant ,la vitesse de la bande doit rester assez faible

pour assurer la stabilité des produits. Des mesures effectuées sur des convoyeurs

semblables ont données une vitesse : Vl=0.2m/s.

c) Débit massique :

Les sacs sont supposés équidistants et alignés avec un jeu inter sacs de 1 sac

c.à.d. de 1m.

Pour une longueur de parcours de 10 m, La charge maximale à transporter est

de l'ordre de 5 sacs, soit une charge de Ǫ=400 Kg et une débit massique :

Ǫm=

8 Kg/s

H1

H2max

Vl

ENIT 2013-2014


3.4 Dimensionnement et choix de la bande transporteuse :

La bande transporteuse est un dispositif de transport ou de manutention

permettant le déplacement continu des charges. C'était un élément essentiel du

convoyeur puisqu'elle influe directement sur son fonctionnement.

La méthodologie du choix de la bande:

Fig.3.2.: La méthodologie du choix de la bande

3.4.1 Largeur de la bande :

La bande doit pouvoir transporter des sacs de blé, farine ou autre dans le sens

du largeur. D'après le tableau ci dessous [4], sa largeur nominale est égale à :

lb=650mm

Choix de la largeur de la

bande

Calcul de la puissance

d’entraînement

Calcul de la résistance de la

carcasse

Choix du type de la bande

Calcul des tensions dans la

bande

http://fr.wikipedia.org/wiki/Transport

http://fr.wikipedia.org/wiki/D%C3%A9placement

ENIT 2013-2014


Largeur

nom. tol.

mm

300

400

500

600

650

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

±10

TAB.3.1.: Largeurs nominal des courroies transporteuses

et les tolérances admises

3.4.2 Puissance d’entraînement :

C’est la puissance à appliquer sur l’arbre du tambour moteur. La formule

utilisée pour le calcul est une formule normalisée utilisée par les constructeurs de

bandes transporteuses :

Pu=

+

(Kw) [5]

Avec H: hauteur d’élévation maximal (6,5m)

E : entraxe entre les deux tambours ( 10 m)

:vitesse de la bande (0.2 m/s)

Ǫm: débit massique (28.8 t/h)

où K1 : un facteur en fonction de la largeur de bande :

Largeur (mm) 300 400 500 650 800 1000 1200 1400 1600

K1 68 90 108 137 173 210 270 317 360

soit:

Pu=0.8 KW

ENIT 2013-2014


3.4.3 Résistance de la carcasse :

Avant de choisir le type de bande, il faut calculer la résistance de la carcasse

qui est la partie la plus importante d’une bande transporteuse. En effet, elle doit

absorber tous les efforts de tension appliqués sur la bande, transporter les

produits et être capable de résister aux conditions d’environnement.

La résistance de la carcasse s'écrit :

NG=K2.

(N/mm) [5]

Avec : Puissance d’entraînement (0,8Kw)

: Vitesse de la bande (0,2m/s)

où K2: un facteur donné par le tableau suivant : (il est choisi dans le cas le

plus défavorable):

Largeur (mm) 300 400 500 650 800 1000 1200 1400 1600

Tambour de

commande

garni humide

et sale

60 45 36 28 23 18 15 13 11

Lisse + sec

garni, humide

50 37 30 23 19 15 12 11 9,5

Garni, sec 44 33 26 20 17 13 11 9,5 8,3

TAB.3.2.: Coefficient de calcul de la résistance de la carcasse

soit:

NG=112 N/mm

3.4.4 Choix du type de la bande :

Pour les conditions de fonctionnement,

La bande choisie a une carcasse de type

textile composée de fibres EP (polyester-

polyamide) multi-plis avec une couche de

caoutchouc spécial offrant une très bonne

adhérence entre les plis.

Son revêtement est en caoutchouc pour

lui confère

une bonne résistance à l’abrasion, aux

coupures et aux chocs.

FIG.3.3.: Coupe transversale de la bande

ENIT 2013-2014


Comme le montre la figure ci dessous [2],le revêtement supérieur doit être à

chevrons qui sont moulés dans la masse et vulcanisés avec la carcasse en un seul

processus. Et cela pour assurer la manutention des sacs toute en évitant ses

glissements.

FIG.3.4.: Nature de la bande en fonction de

la pente du convoyeur

Bande lisse

②Bande à profils

③ Bande à chevrons

④Bande avec tasseaux et bords de

contenance

⑤Bande avec double courroie en sandwich

⑥Bande élévatrice

En se référant au catalogue du constructeur DUNLOP (Annexe1), on choisit la

bande à chevrons de type D:DUNLOFLEX ayant les caractéristiques suivantes:

• Largeur: lb= 650mm.

• Tension de service de la bande : NG =250 N/mm.

• Nombre de plis: 2 .

• Épaisseur revêtement supérieure:2 mm .

• Épaisseur revêtement inférieure:1,5 mm .

• Masse linéique:6,4Kg/m.

• Hauteur des chevrons:16 mm.

• Revêtement caoutchoutique uniquement Anti-abrasif .

ENIT 2013-2014


Désignation de la bande:

Le système de jonction pour la bande transporteuse est constitué par des

agrafes mécaniques articulées(avec axe) vu qu’elles s’installent plus rapidement

et facilement que les jonctions vulcanisées (à chaud ou à froid) .

FIG.3.5.:Représentation schématique de la jonction

mécanique articulée

3.4.5 Calcul des tensions à lesquelles la bande est soumise:

FIG.3.6.:Représentation schématique des tensions dans la bande

t

0

FU

Nombre de plis

Épaisseur revêtement supérieur

Matériaux de la carcasse

Largeur de la bande

Résistance de la carcasse

Épaisseur revêtement inférieur

Type de revêtement

650 mm EP 250/2 2 + 1,5 Y

ENIT 2013-2014


Tensions dans la tambour moteur:

T1 diminue le long de l'angle d'enroulement à la valeur de T2 suivant la loi

logarithmique:

=

où α:l'angle d'enroulement =210°

µ:coefficient de frottement entre la tambour et la bande= 0,4 (d'aprés le

tableau ci- dessous).

Conditions de

fonctionnement

Coefficient µ selon garniture

Tambour en

acier lisse sans

garniture

Garniture en

caoutchouc avec

rainures en

chevrons

Garniture en

polyuéthane

avec rainures

en chevrons

Garniture en

polyuéthane

avec rainures

en chevrons

Fonctionnement

en milieu sec

0,35 à 0,4 0,4 à 0,45 0,35 à 0,4 0,4 à 0,45

Fonctionnement

en milieu humide

0,1 0,35 0,35 0,35 à 0,4

Fonctionnement

en milieu humide

et ancrassé par

glaise ou argile

0,05 à 0,1

0,25 à 0,3

0,2

0,35

TAB.3.3.: Coefficient de frottement entre la tambour et la bande

Ce qui donne T1 = FU × ( 1 +

) = FU ×C1

T2 = FU ×(

) = FU ×C2

C1, C2 :coefficients d‘enroulement (en fonction de l'arc d'enroulement de la

bande sur le tambour d'entraînement) donnés par la courbe suivante[6]:

L'effort tangentielle d'entraînement :

FU =

= 4000N

FU = T1 - T2

T1:tension du brin tendu

T2:tension du brin mou

FIG.3.7.: Représentation schématique des

tensions dans la tambour moteur

FU

ENIT 2013-2014


FIG.3.8.: Coefficient d'enroulement

C1=1,3 et C2=0,3 → T1 =5200 N ; T2 =1200N

Tensions dans la tambour de renvoi:

t0: tension au point de chargement.

t0= T2+FU-(M × g × ) =1200+4000-(6,4×10×9.81× 4796N

3.5 Etude et choix des rouleaux porteurs et des rouleaux de renvoi :

Il est fondamental de dimensionner les rouleaux correctement pour garantir les

performances de l'installation et une exploitation économique.

Démarche:

les distances entre les rouleaux porteurs( et les rouleaux de renvoi (LR) se

déterminent à partir du critère de la limitation de la flèche de la courroie.

Calcul de la charge au niveau

d'un seul rouleau porteur

Calcul de la charge au niveau

d'un seul rouleau de renvoi

Choix des rouleaux

ENIT 2013-2014


où la valeur de la flèche admissible de la bande, F, est généralement fixée à

0,005 à 0,02. [7]

Pour le brin supérieur:

T1 ≥

Soit

≤

= 0,9 m

: masse par mètre de la bande dans

le brin supérieur (=6,4 Kg/m).

: masse par mètre du matériau

transporté (=40 Kg/m).

Fadm: Flèche admissible de la bande

entre deux trains de rouleaux (=0,01).

→

Pour le brin inférieur:

T2 ≥

Soit

≤

= 1,53 m

→

Ainsi, le brin supérieur de la bande est soutenu et guidé par 20 rouleaux

porteurs et le brin inférieur par 10 rouleaux de renvoi.

FIG.3.9.: Les distances entre les rouleaux porteurs et les rouleaux de renvoi

Les formules utilisées pour les calculs suivants sont des formules globales

utilisées par les constructeurs des rouleaux.

3.5.1 Calcul de la charge au niveau d'un seul rouleau porteur:

QP = LP ×(

)× Ka [6]

ENIT 2013-2014


Ka:coefficient de la concentration de la charge sur le rouleau (=1 dans notre

cas).

FIG.3.10.: Coefficient de la concentration de la charge sur le rouleau

LP:distance entre les rouleaux(=0,5m).

Pn: masse linéique de la bande (=6.4Kg/m).

Ǫm: débit massique (28.8 t/h).

Vl: vitesse de la bande (0.2 m/s).

Après calcul, on trouve

QP=232 N

3.5.2 Calcul de la charge au niveau d'un seul rouleau de renvoi:

Qr = lR ×Pn × 1,5 ×Ka [3]

LR:distance entre les rouleaux(=1,5m)

Après calcul, on trouve

QP=144 N

3.5.3 choix des rouleaux:

Les rouleaux choisis sont en PVC acier avec roulements intégrés ayant en se

référant au constructeur PRECISMECA (Annexe2) les dimensions suivantes:

FIG.3.11.: Géometrie des rouleaux

ENIT 2013-2014


E=20mm ; B= 750mm ; C= 758mm ; L= 796mm F=14mm D=108mm

3.6 Choix et dimensionnement des tambours :

Afin de minimiser la flexion de la bande et la vitesse de rotation des tambours,

on choisit les tambours ayant les diamètres les plus grands (Annexe3):

Diamétre de la tambour moteur: D=250mm

Diamétre de la tambour récepteur: D=200mm

Diamétre de la tambour de contrainte: D=100mm

3.6.1 Tambour récepteur :

En se référant au catalogue du constructeur PRECISMECA(Annexe4), la tambour de

queue a les dimensions suivantes:

L=1155mm

B= 750mm

C=990mm

FIG.3.12.: Géométrie du tambour récepteur

3.6.2 Tambour d’entraînement :

Le revétement du tambour de tête choisie est rainurée en forme de chevrons

FIG.3.13.: Géométrie des chevrons

ENIT 2013-2014


pour améliorer l’adhérence des bandes sur les tambours et aider à stabiliser la

direction de la bande.

En se référant au constructeur PRECISMECA (Annexe5), la tambour de tête

a les dimensions suivantes:

L=1120mm

B= 750mm

C=990mm

FIG.3.14.: Géométrie du tambour moteur

3.7 Dimensionnement de l’arbre du tambour :

L’arbre du tambour d’entraînement doit avoir une liaison complète avec ce

dernier. Il a pour rôle de transmettre le mouvement au tambour qui à son tour

doit animer la bande.

3.7.1 Forces extérieures exercées sur l’arbre :

Les forces exercées sur l’arbre sont schématisées dans la figure suivante :

Hypothèses :

• Les liaisons sont supposées parfaites

• Toutes les forces extérieures sont ramenées sur l’arbre.

• La tension de la bande est modélisée par une force linéique toute en

considérant le cas le plus défavorable correspondante à la présence d'un

sac au niveau du tambour :

P =

=8.77N/mm

T:tension maximale de la bande = T1

: largeur de la bande

Le chargement sur l’arbre peut étre modélisé ainsi:

ENIT 2013-2014


FIG.3.15.: Modèlisation de l’arbre

Cm :Le couple moteur

et a=150mm (choisie par la critére d'encombrement)

En absorbant une puissance de 0.8 kW , le couple moteur vaut:

Cm =

500 N.m

Détermination des torseurs de liaisons:

On prend l’origine du repère au point A:

Torseur statique de l’action de liaison en A: 0

Torseur statique de l’action de liaison en B:

PFS appliqué à l’arbre en A (en négligeant les efforts d'inertie):

Equation de la résultante:

Equation du moment :

3.7.2 Détermination des torseurs des efforts intérieurs :

• G ; x :

ENIT 2013-2014


- =

=

• G ; x :

- =

=

Calcul de l’extrémum pour pour cet tronçon:

s'annule pour p(x-150)= x=475mm .

Pour cette valeur de x on a :

• G x :

T - =

=

• G x :

- =

Diagramme de l’effort tranchant :

ENIT 2013-2014


FIG.3.16.: Diagramme de l’effort tranchant

Diagramme du moment fléchissant :

FIG.3.17.: Diagramme du moment flechissant

3.7.3 Etude de la fiabilité de l’arbre :

a. Calcul de prédétermination:

En négligeant la contrainte due à l’effort tranchant , la validation de la critère

fiabilité sous sollicitations statiques donne:

ENIT 2013-2014


Avec 475mm)=

le matériau choisi est de type : XC 38 recuit de limite d'élasticité Re=340 Mpa et un

facteur de sécurité =2 on obtient alors:

d≥

darbre=60mm

b. Dimensionnement des clavettes:[6]

La liaison encastrement entre le tambour moteur et son arbre est assurée par

clavetages: deux clavettes usuelles parallèles (avec transmission du couple).

Le clavetage est de type serré puisque les clavettes sont serrées dans l'arbre et

dans le moyeu.

Dimensions et tolérance des logements:

Pour déterminer les caractéristiques dimensionnelles des rainures des

clavettes exécutées dans l'arbre et les moyeux, on se réfère à la norme NF E22-

175

Comme darbre=60 mm, la section nominale de la clavette est 18 11.

Désignation:

Clavetage serré de 18 11, NF E 22-175.

Choix des clavettes:

Le couple à transmettre par chacune des clavettes est Ct=

500 N.m

La forme des clavettes est de type A.

Fig.3.18: Clavettes parallèles: principales dimensions normalisés

ENIT 2013-2014


La tenue de la clavette lors de la transmission du couple est déterminé par la

condition de non-matage suivante:

P ≤ Pmat

Avec P=

Ou

l:longueur de contact clavette/moyeu

hmin=bnom-j'nom- ITb- ITj - smax (Annexe)

Ce qui nous permet de déterminer lmin=

hmin=(-7-0,2)+(11-0,19)-0,8=2,81 mm

Pmat=45MPa

Soit lmin=

=132 mm

Donc la valeur minimale de la longueur de la clavette est l=lmin+a=150 mm

Désignation des clavettes sélectionnées :

Clavette parallèle, forme A,18×11×150,NF 22-177

Vérification du critère fiabilité sous sollicitations statiques:

L'arbre du tambour moteur comporte deux rainures de clavette ce qui induise

des concentrations de contrainte.

Par symétrie, on va vérifier le critère fiabilité sous sollicitations statiques pour

une des sections K la singularité géométrique décrite ci-dessus.

Fig.3.19: Détermination de Kto pour un arbre avec une rainure de clavette

=

= 0,2 Kto 3,4 avec

Hypothèse:

= 42,71 N/mm2

ENIT 2013-2014


Soit =

= 7,9

c. Vérification du critère fiabilité sous sollicitations dynamiques:

Calcul à la fatigue: (En prenant compte de la concentration de contrainte):

La contrainte moyenne statique est donnée :

=

avec =

= 11,8 N/mm2

Soit N/mm2

La contrainte dynamique alternée est donnée par :

= =

Soit: = 20,16 N/mm2

D'après le diagramme de Haigh(diagramme d'endurance présentant =f( ,

le coefficient de sécurité selon la limite de fatigue envisagée est donnée par le

rapport suivant:

Sd=

Rm=630 MPa (acier C35):la résistance à la rupture

:limite d'endurance =0,5.Rm=0,5.630=315 MPa (N=107cycles)

où Ke, Ks sont respectivement des coefficients d'échelle et d'état de

surface données par les diagrammes ci-dessous:

Fig.3.20: Evolution du facteur d'échelle Fig.3.21: Facteur d'état de surface

Soit

ENIT 2013-2014


= 30,4 MPa

=4,8

c'est un coefficient de sécurité beaucoup plus réaliste vis-à-vis de la réalité

puisqu'on a pris en compte ,lors de son calcul, toutes les sollicitations et les

concentrations de contraintes.

3.8 Choix des paliers de roulements:

Selon le diamètre de l'arbre du tambour d'entraînement, les paliers choisis

sont des paliers à semelle longues complets à rouleaux, SKF ConCentra, de type

SKF SYNT 60 LTF (Annexe6) les caractéristiques sont données par la figure

suivante:

FIG.3.22.: Choix des paliers de roulements

ENIT 2013-2014


FIG.3.23.: Montage des paliers de roulement sur l'arbre du tambour moteur

Vérification du critère de résistance en sollicitations statiques s’écrit:

fs.P0≤C0

P0: La charge statique équivalente ; P0 =Fr=2850.25N(Fa=0).

C0 : La charge statique de base ; C0=166KN

fs: Le facteur statique (traduisant une sécurité/déformation plastique) : fs=1,5

fs.P0=4275,4N ≤ C0=166 KN Critére vérifié.

Durée de vie des roulements :

Lh=

.

)K

où N:vitesse de rotation N =

= 15 tr/min

C: capacité de charge dynamique(C=156KN)

P: charge dynamique équivalente P= Fr=2850.25N(Fa=0).

K=10/3 contact linéaire

D’où : Lh=7.108h

Par rapport à l’utilisation du convoyeur, la durée de vie des roulements peut

être considérée comme importante.

3.9 Etude et choix de la partie motorisation:

Cette partie sert à produire et transmettre l’énergie nécessaire au tambour

d’entraînement afin de mouvoir ou de retenir la bande transporteuse.

D'après le critère d'encombrement, on choisit un motoréducteur à système

d'entrainement à roue et vis sans fin et à sortie orthogonale .

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FIG.3.24.: Modèle réel du positionnement du motoréducteur

FIG.3.25.: Chaine de transmission de puissance

3.9.1 Choix du moteur :

En considérant un rendement global de 80% pour le réducteur et un

rendement de 80% pour la bande transporteuse, on obtient :

Pne=

Km: facteur de surcharge=1,1

KH=KT=1

Soit: Pn> Pne=1,5Kw

En se référant au catalogue des moteurs Leroy-Somer( Annexe7), on choisit à

priori le moteur asynchrone 4Poles de type :

LS 90 L/4 -1,5kw - 1428trs/min

En se référant a l'annexe 8, on recherche la vitesse de sortie du motoréducteur

NS la plus proche de 15tr/ min-1, soit 15,7 tr/min.

Le rendement réel du réducteur sélectionné est de 0,76.

La puissance d'entrainement nécessaire est donc:

=1,47 kW.

Ainsi, le moteur de 1,5 kW répond aux conditions de fonctionnement.

Motoréducteur

Moteur Réducteur Tambour moteur

Pu,

i, Pe Pn

km

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Type de réducteur ainsi sélectionné:

Mb 2602 ; réduction i = 90,6;M = 695 N.m; facteur de service KP = 2,14

Désignation du réducteur:

Mb 2602 B7 NU L(G) 90.6

• Mb: type du réducteur.

• 2602: sa taille .

• B7:position de fonctionnement.

• NU: sa forme à carter standard .

• L(G):définition de l'arbre de sortie: plein à

gauche.

• 90.6:réduction exacte.

FIG.3.26.: Type de réducteur

Désignation du moteur:

4P LS 90L 1,5 kW 220/400V 50Hz

4P: polarité : à 4 pôles

LS 90L: indice de construction

Désignation du motoréducteur:

3.9.2 Vérification du critère de durée de démarrage :

FIG.3.27.: Modèle dynamique équivalent

Ce critère se traduit par l'inéquation suivante td ≤ tdmax avec tdmax=2s

Calcul de Jéq (démarrage à vide):

D'après la conservation de l'énergie cinétique entre le modèle réel de la

transmission de la puissance et le modèle dynamique équivalent on a:

Mb 2602 B7 NU L(G) 90.6 - 4P LS 90L 1,5 kW

220/400V 50Hz

Jm Jéq

ENIT 2013-2014


E =

Jm = E =

Jm +

Jéq

Jéq=

avec i1=

= 89,25

JT= Jtambour moteur+ Jtambour de renvoi+ (N×Jrouleau)

avec N:nombre total des rouleaux=26

Calcul de Jbande:

En assimilant la bande a un rectangle de dimensions 10×0,65m

Jbande=

×(L2+l2)

Calcul de la masse de la bande :

On peut déterminer le poids total de la bande en additionnant le poids de son

armature et ceux des revêtements supérieur et inférieur, en ajoutant environ

1,15 kg/m2 par mm d'épaisseur des revêtements[4]

Soit:

Mbande= 2×(6.4×10) (6.4×π)×(0.125+0,1)+2×(3.5×1.15×0.65×10) +

(1.15×3.5×π×0.65) × (0.1+0.125) = 186,7Kg

D'où

Jbande =

×(102 + 0,652) = 1562,4 Kg.m2

Calcul de JT:

Jtambour moteur, Jtambour de renvoi et Jrouleau ont été calculés par le logiciel

de CAO CATIA.

J= 0,391 kg.m2 J=0,44 kg.m2 J=0,314kg.m2

FIG.3.28.: Rouleau FIG.3.29.: Tambour moteur FIG.3.30.: Tambour de renvoi

Soit

JT= 0,094+0,047+ 26×0,391=10,307 Kg.m2

Ainsi on a:

ENIT 2013-2014


Jéq=

=0,1974 Kg.m2

Calcul du temps de démarrage :

td=(Jm+Jéq).(

)

où

avec

=3,2 et

=

=0,93

td=(0,0037+ 0,1974 ).(

)

) = 1,25s ≤ tdmax=2s.

Mais, le démarrage en charge est possible dans le cas d'arrêt alors que la

bande est chargée.

Supposons le cas le plus pessimiste où la bande transporte sa charge maximale

correspondant à M=400Kg. Ainsi, on a:

Jéq=

+

avec i2=

=

=

= 747,7

Soit

Jéq= 0,1981

Ce qui donne td=1,26 s ≤ tdmax=2 s.

3.10 Choix de l'accouplement motoréducteur / tambour moteur:

Pour notre application les accouplements élastiques répondent bien à nos

besoins car:

• Ils compensent les défauts d’alignements.

• Ils absorbent la surcharge ce qui est utile surtout en démarrage.

• Ils nécessitent un encombrement réduit.

• Leur entretien est aisé

Premièrement, on doit déterminer le couple à transmettre puis le corriger en

fonction de son état de service.

Le couple à transmettre est :

C =

500N.m

ENIT 2013-2014


D’après le tableau des facteurs partiels d'utilisation[memotech plus conception

et dessin]le facteur global d'utilisation est : U= 1,06

Alors, le couple corrigé est : Ca = C×K = 530N.m

Le couple nominal d’accouplement doit vérifier : Cn ≥ Ca

D’après le catalogue PAULS RA pour les accouplements élastiques, on choisit un

accouplement de type JUBOFLEX de référence 632025 ayant les caractéristiques

suivantes:

• Couple nominal: 700N.m.

• Couple maximale: 2100N.m.

• Vitesse maximal: 2400 tr/min.

Élément élastique:

Caoutchouc naturel

précontraint

②Armatures métalliques

adhérées

③ Sangle de précontrainte

④Manchon :Acier matricé

(sauf 632267en fonte)

FIG.3.31.: Constitutions de l'accouplement élastique choisi

3.11 Calcul de la structure porteuse (Treillis):

• Un treillis (ou système articulée) est composé de barres droites

articulées à leurs extrémités.

• Un treillis étant une structure légère, il est généralement utilisé pour

des portées relativement longues tout en assurant une plus grande stabilité.

• Les nœuds sont les points d'articulation communs à plusieurs barres.

ENIT 2013-2014


Un treillis est extérieurement isostatique si les réactions d'appui peuvent

être déterminées à partir des 3 équations d'équilibre statique dans le plan.

Dans le cas contraire, le treillis est extérieurement hyperstatique.

Si r=3 : Le treillis est extérieurement

isostatique.

r étant le nombre de composantes

des réactions d'appui.

Un treillis est intérieurement isostatique, si les efforts dans les barres

peuvent être déterminés par les équations d'équilibre de la statique à partir des

charges et des réactions d'appui préalablement calculés.

Dans le cas contraire, le treillis est intérieurement hyperstatique.

Si 2n = b + r : le treillis est intérieurement isostatique.

Dans notre cas: on a 22 nœuds

41 poutres

4 réactions: Extérieurement hyperstatique.

2×22 = 41 + 4: Intérieurement hyperstatique.

Mbande= 2×(6,4×10) (6,4×π)×(0,125+0,1) + 2×(3,5×1,15×0,65×10) +

(1,15×3,5×π×0,65) × (0,1+0,125) = 186,7Kg

Mcharge (dans le cas le plus défavorable) = 800Kg

Pour deux treillis on suppose que la charge est deviser de façon équitable,

d'où la charge sur la poutre supérieur est égale à

= 49 Kg/m

50 Kg/m.

Dans un premier temps, on a fixer le type de cornière à ailes égales - c=35.0

e=5.0 : surestimer) et on a varié la distance L (la position du vérin) , on a trouvé

que la position idéale (qui ne donne pas une flèche importante) est celle du nœud

8.

Nœud 5: 4 mètre

Déplacement maximal sur y= 3,5818.10-2m

[ Nœud 11 ].

ENIT 2013-2014


Nœud 6: 5 mètre

Déplacement maximal sur y=

1,8557.10-2m [ Nœud 11 ].

Nœud 7: 6 mètre


7,9249.10-3m [ Nœud 11 ].

Nœud 8: 7 mètre


2,1816.10-3m [ Nœud 4 ].

Nœud 9: 8 mètre


4,4467.10-3 m [ Nœud 18 ]

Pour alléger la structure on a choisi à diminuer la section des cornier en

prenant C=20mm et e=3mm, tout en vérifiant que la flèche ne dépasse pas

20mm dans le nœud 8.

3.11.1 Données du problème:

• 22 Nœuds

• 41 Poutres(s)

• 1 Matériau(x)

ENIT 2013-2014


• 1 Section(s) droite(s)

• 2 Liaison(s) nodale(s)

• 1 Cas de charge(s)

Poutre:

Poids de la structure = 286,430 N ( g = 9,81 m/s2 )

Centre de gravité = 3748,668 3306,193 0,000 mm

Section droite:

Cornière à ailes égales: c=20,0 ; e=3,0

Aire = 1,127 cm2

Moments quadratiques : IY = 0,163 cm4 - IZ = 0,613 cm4

Matériau:

Acier 45 SCD 6

Module d'Young = 220000 MPa

Coefficient de Poisson = 0.28

Module de cisaillement = 85603 MPa

Masse volumique = 7850 kg/m3

Cas de charge(s):

10 Charge(s) uniformément répartie(s): py = -500.0 [ N/m ]

3.11.2 Résultat:

Déplacement maximal sur x = 5.5751 mm [ Nœud 19 ]

Déplacement maximal sur y = 6.3422 mm [ Nœud 4 ]

Déplacement maximal = 8.3833 mm [ Nœud 19 ]

Action de liaison:

Noeud 1: Rx = 2506.2 N Ry = 3679.6 N Mz = 0.0

Noeud 8: Rx = -2506.2 N Ry = 1317.7 N Mz = 0.0

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FIG.3.32.: Résultat retenu pour le cas de chargement

3.12 Choix du vérin:

Puisque le système exige une grande course pour une charge d’élévation

grande, tout en ayant un prix raisonnable, on choisit cette solution (vérin

hydraulique) , qui demande une étude de dimensionnement bien détaillée.

Un vérin est un élément récepteur de l’énergie dans un circuit hydraulique. Il

permet de développer un effort très important avec une vitesse très précise.

Lors de l’étude d’un système hydraulique il est nécessaire de dimensionner le

vérin en fonction du rôle qu’il joue. Le travail qu’il réalise conduit à déterminer le

diamètre de son piston et sa course. L’environnement dans lequel il évolue

influence le choix du vérin (résistance aux actions extérieures).

Transformer

l'énergie

Energie

mécanique

Energie

hydraulique

Commande

Vérin hydraulique

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3.12.1 Les positions optimales pour le levage de la charge:

Avant tout développement de cette partie, il est préférable de chercher la

position la plus adéquate pour placer le vérin afin d'optimiser la course et l'effort

pour garantir une bonne longévité de ce dernier.

Rendement du vérin: =0,9

FIG.3.33.: Modélisation de la position du vérin

Torseur au point O:

=

Torseur au point A:

=

Torseur au point B:

=

= + ^ = 0 +

=

ENIT 2013-2014


= + ^ = 0 +

=

( = 0

a =

= 3,67 m

La course du vérin est la distance entre A et B:

BA = = =4,81 m

3.12.2 La force nécessaire pour équilibrer la masse:

Effort théorique:

L'effort nécessaire pour supporter la charge sur le vérin est 2 fois celle

supporté par le treillis au nœud 8, d'où:

F = 2 × = 2 × = 5662,64 N

Effort réel:

L'huile comprimée située dans la chambre arrière applique une poussée sur

toute la surface du piston. Il en résulte un effort axial théorique développé

par le vérin et transmis en bout de tige. En respectant le rendement du vérin:

=

3.12.2.1 Dimensionnement de la tige du vérin :

Calcul de la longueur de flambage :

FIG.3.34.: Coefficient du mode d’installation du vérin

ENIT 2013-2014


le vérin a le mode de fixation articulé . Donc d’après la figure 3.25, K=2.

L= K×C avec C c’est la course du vérin.

L = 4,81 × 2= 9,62 m= 9620 mm, qui est nettement supérieur à la course

désirée.

Sur l’abaque représenté à la figure ci-dessous, nous trouvons, pour une

poussée de N et une longueur de flambage de 9620 mm, que le diamètre

minimal de la tige du vérin est égal à 70 mm.

La tige répondante à la tenue au flambage est celle qui correspond à la courbe

située immédiatement au dessus du point d'intersection sur le graphique.

FIG.3.35.Abaque de vérification au flambage (source Atos)

d'où on a choisi un vérin hydraulique double effet d'après le catalogue du

constructeur Atos.

FIG.3.36.Vérin hydraulique "Atos"

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Type de la fixation retenue:

FIG.3.37.Gamme de fixation normalises

3.12.2.2 Détermination de la pression du vérin :

P=

=

= 16,34 bars

Le vérin nécessite une pression de 16,34 bars

On prend comme considération une perte de charge de 10 à 15%.

P Totale = P Service + 15% P Service

= 16,34 + 0,15× 16,34

= 18,80 bars

Avec P Totale pression au niveau de la pompe.

Pour augmenter la durée de vie de la pompe, il faut qu'elle ne fonctionne pas

en charge, donc il faut que la pression maximale de la pompe soit supérieure à la

pression de service, c’est à dire il faut choisir la pompe tel que :

P Max = P Totale + 10% P Totale

= 20,68 bars.

3.12.3 Détermination des débits :

Conditions d’exploitation :

Le temps de montée a été choisi en fonction du besoin du système qui impose

une durée inférieure ou égale à 30 s.

ENIT 2013-2014


Le système est équipé d'un vérin de diamètre de base égale à 140mm, de

diamètres de tige 70mm et de course égale 4,81m.

Vitesse de sortie des vérins:

V=

=

= 0,16 m/s

Débit nécessaire:

Puisque la vitesse de sortie du vérin est constante, donc:

On a Q= S× V avec S est la section annulaire.

Q= S× V =

. 0,16 = 6,157 10-4 m3/s = 0,616 l/s

La pression maximale retenue est de 18,80 bars pour le vérin à laquelle se sont

ajoutées les pertes de charge du circuit.

Pour augmenter la durée de vie de la pompe, il faut que la pompe ne

fonctionne pas en charge, donc on fixe la pression à 20,68 bars.

Le débit le plus élevé est égale à 0,616 l/s, soit 36,95 l/min.

Sur le catalogue du constructeur Bosch pour les pompes à pistons axiaux et

plateau variable , suivant les valeurs citées précédemment on a trouvé une

pompe de calibre 10.

FIG.3.38.: Choix de la pompe

Le moteur correspondant à cette pompe est donc un moteur dont la vitesse de

rotation est N= 3600 tr/min.

ENIT 2013-2014


FIG.3.39.: Schéma du circuit hydraulique

1 Réservoir

2 Pompe hydraulique

3 Moteur

4 Limiteur de pression

5 Distributeur 4/3 commandé par levier

6 Vérin à double effet

7 Filtre

Lorsqu'on tire le levier, la pompe (2) alimente le vérin (6) à travers le

distributeur (5) et le limiteur de pression (4). Le fluide entre au piston du vérin à

travers l'orifice (o1) le vérin atteint la position maximale. Puisque le distributeur

utilisé est un distributeur tandem, si on pousse le levier vers la position

intermédiaire, le vérin reste dans même position, si on pousse de nouveau le

levier le vérin revient au position initiale à travers les orifices o2.

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Fig.3.40 Dessin du système

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CONCLUSION

Ce projet de fin d'année nous a permis de se familiariser avec le langage des

appareils de transport plus précisément des appareils de manutention à partir

de l'analyse et l'étude du système "convoyeur mobile à bande à hauteur réglable".

Il nous a aidé d'appliquer et d'approfondir nos connaissances acquises au cous

de notre formation d'ingénieur mécanique , en cherchant les solutions adéquates

aux divers problèmes rencontrés lors du calcul nécessaire au choix des divers

composants.

De plus, il a développer chez nous l'esprit d'analyse et de critique dans un

contexte de travail d'équipe.

Le système étudié est polyvalent et fiable, du fait qu'il peut être utilisé dans

divers modes de transport pour différents produits .

Certes, ce système peut évoluer au cours du temps à cause des besoins

changeants .Il présente l’avantage d'être amélioré et développé selon un autre

besoin décrit par le même cahier de charge.

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BIBLIOGRAPHIE

• [1]: catalogue de Manutention levage

• [2]: Guide de la conception des convoyeurs à bande Rulmeca

• [3]:Guide des sciences et technologies industrielles, NATHAN

• [4]: Norme ISO251 :deuxième édition 1987-08-01

• [5]: ISO 5048:19895(F)

• [6]:Catalogue Dunlop,1997

• [7]:Catalog tecno rulli

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ANNEXE

Annexe1: bandes transporteuses

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Annexe2:Diamétres des tambours

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Annexe3: Tambour moteur

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Annexe4: Tambour de renvoi

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Annexe6: Paliers de roulement

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Annexe7: Moteurs asynchrones

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Annexe8:Motorédecteurs

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Annexe9:Accouplements élastiques

pfa fianl2

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