Agrégation sciences industrielles de l'ingénieur interne 2021, épreuve 2, option ingénierie mécaniqueSujet

Agrégation interne section sciences industrielles de l'ingénieur option sii et ingénierie mécanique - Sujet de la deuxième épreuve écrite de la session 2021

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Sujet officiel Agrégation interne en sciences industrielles de l'ingénieur, session 2021.

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AGRÉGATION CONCOURS INTERNE ET CAER

Section : SCIENCES INDUSTRIELLES DE L'INGÉNIEUR
Option : SCIENCES INDUSTRIELLES DE L'INGÉNIEUR ET INGÉNIERIE MÉCANIQUE

ÉTUDE D'UN SYSTÈME, D'UN PROCÉDÉ OU D'UNE ORGANISATION

Durée : 4 heures

Calculatrice électronique de poche - y compris calculatrice programmable, alphanumérique ou à écran graphique - à fonctionnement autonome, non imprimante, autorisée conformément à la circulaire n ° 99-186 du 16 novembre 1999.

L'usage de tout ouvrage de référence, de tout dictionnaire et de tout autre matériel électronique est rigoureusement interdit.

Si vous repérez ce qui vous semble être une erreur d'énoncé, vous devez le signaler très lisiblement sur votre copie, en proposer la correction et poursuivre l'épreuve en conséquence. De même, si cela vous conduit à formuler une ou plusieurs hypothèses, vous devez la (ou les) mentionner explicitement.

NB : Conformément au principe d'anonymat, votre copie ne doit comporter aucun signe distinctif, tel que nom, signature, origine, etc. Si le travail qui vous est demandé consiste notamment en la rédaction d'un projet ou d'une note, vous devrez impérativement vous abstenir de la signer ou de l'identifier.

INFORMATION AUX CANDIDATS

Vous trouverez ci-après les codes nécessaires vous permettant de compléter les rubriques figurant en en-tête de votre copie.

Ces codes doivent être reportés sur chacune des copies que vous remettrez.

-Concours interne de l'Agrégation de l'enseignement public :

-Concours interne du CAER / Agrégation de l'enseignement privé :

COMPOSITION DU SUJET

-TEXTE DU SUJET : description de la situation et des problématiques industrielles, parties à traiter par le candidat, 18 pages (y compris celle-ci).
-DT - DOCUMENTS TECHNIQUES : documents spécifiques et relatifs au support de l'étude, données techniques) :
- ○DT1 : plan du sous-ensemble « entrainements plateau / cuve »,
- ○DT2 : plan du sous-ensemble « entrainement de cuve »,
- ○DT3 : nomenclature,
- ○DT4 : extraits du diagramme des exigences,
- ○DT5 : modèle multi-physique de comportement de la cuve,
- ○DT6 : courbes de fréquences de rotation et de couples,
- ○DT7 : joints de cardan,
- ○DT8 : diagrammes d'Ashby (2 feuillets),
- ○DT9 : couronne d'orientation (2 feuillets),
- ○DT10 : dessin de définition de l'axe de cuve,
- ○DT11 : axe de cuve : parents - enfants,
- ○DT12 : éléments de fabrication retenus pour la présérie (3 feuillets),
- ○DT13 : dessin de définition de la cuve,
- ○DT14 : diagramme de Pryce et Andrew,
- ○DT15 : structures cristalline des aciers inoxydables,
- ○DT16 : diagramme d'équilibre fer-carbone à 18% de Cr et 9% de Ni,
- ○DT17 : corrosion inter granulaire,
- ○DT18 : diagramme de phase fer-chrome,
- ○DT19 : coupe du diagramme ternaire $Fe - Cr - Ni$ ;
-DR - DOCUMENTS RÉPONSES : documents qui seront à compléter et à rendre par le (ou la) candidat(e), tous les documents réponses sont à rendre, même non complétés :
- ○DR1 : éléments du modèle et grandeurs associées ;
- ○DR2 : tableau d'analyse des antériorités ;
- ○DR3 : évolution de la cotation du Ø55H6 de l'axe de cuve ;
- ○DR4 : gamme de fabrication de l'axe de cuve (2 feuillets).

Après avoir complété les en-têtes, le (ou la) candidat(e) remettra en fin d'épreuve ses copies paginées. Tous les documents réponses sont à rendre avec les copies.

Le sujet comporte 6 parties distinctes (cf. durées conseillées indiquées) qui peuvent être traitées de façon indépendante :

- $1^(re)$ partie : analyse de la machine et de son comportement ;
- $2^e$ partie : validation du joint de cardan ;
- $3^e$ partie : dimensionnement de l'engrenage et choix du matériau ;
- $4^e$ partie : validation de la couronne d'orientation ;
- $5^e$ partie : reconception et fabrication de l'axe de cuve ;
- $6^e$ partie : couple matériau-procédé d'obtention de la cuve.

Le barème de notation tient compte de la capacité du candidat à traiter les 6 parties.

Sujet
Machine centrifuge
(Durée conseillée pour la lecture du sujet : 20 min )

Mise en situation

L'entreprise

La société VELEC SYSTEMS, basée à Bondues dans le nord, conçoit et réalise des machines spéciales ainsi que des lignes de production dédiées au comptage à haute cadence, à la distribution et au conditionnement de produits dans les domaines de l'agroalimentaire et du monétaire.

Figure 1 : ligne de production - distributeur centrifuge

La machine centrifuge

Distribution et comptage à haute cadence
La machine centrifuge VELEC SYSTEMS® est conçue et développée pour saisir les produits en vrac, les organiser, les aligner et les distribuer à haute cadence, en flux ordonné continu. Son principe repose sur la force centrifuge, ce qui en fait une machine polyvalente et simple d'utilisation.

Adaptable à tous types de produits et d'applications
La machine centrifuge s'installe le plus souvent en amont du système de conditionnement primaire et en aval du surgélateur, tunnel de congélation ou four.

Domaines d'applications nombreux et variés

-produits surgelés (steaks hachés, poissons panés, ...) ;
-produits viennoiserie (brioches rondes, pains individuels, madeleines ...) ;
-produits emballés (bouillons-cubes, barres de céréales, éponges, ...) ;
-produits frais (saucisses, nems, saucissons, ...).

Les produits sont alors distribués, comptés ou mis en lot unitairement ou groupés pour être chargés dans une ensacheuse horizontale ou verticale, des barquettes, des pots, des boites de conserves, ...

Forme et texture des produits préservées

Grâce à la force centrifuge, les produits s'organisent d'eux-mêmes, sans friction, ni effort. Ils sont entraînés par leur propre poids en périphérie de cuve et dirigés vers leur emballage primaire ou secondaire.
La machine n'endommage pas les produits fragiles, humides et secs, évitant ainsi le gaspillage et les rebus de production.

Ergonomie adaptée avec un faible encombrement

La machine centrifuge s'insère dans les encombrements les plus étroits. Elle-même et l'ensemble de la ligne restent à hauteur d'homme, garantissant ainsi une simplicité d'utilisation, de supervision et de maintenance.

Design hygiénique adapté sur mesure pour maximiser l'efficience des lignes

L'hygiène étant le premier critère d'acceptabilité d'une machine en agro-alimentaire, sa conception est épurée au maximum. De même, pour simplifier et maximiser les opérations de nettoyage, l'ensemble est entièrement démontable sans outils.
En terme d'hygiène, le niveau d'exigence de l'entreprise est supérieur aux standards de l'industrie de la viande et au-delà des préconisations de l'EHEDG (European Hygienic Engineering and Design Group).

Figure 2 : machine centrifuge

Extrait du cahier des charges de la machine centrifuge

Figure 3 : mission

Figure 4 : contexte

Figure 5 : cas d'utilisation

Figure 6 : besoins des parties prenantes

Écorché de la machine

Photo de la machine en fonctionnement

Figure 7 : photo de la machine en fonctionnement

Problématique

La machine centrifuge a été développée pour répondre à des besoins de production à grande cadence.

Une première version commercialisée de la machine centrifuge comporte quelques anomalies au niveau de sa fiabilité :

-usure prématurée des éléments de guidage en rotation ;
-endommagement de certains produits fragiles ;
-difficultés de maintenance de certains composants.

Afin d'améliorer la fiabilité de la machine et d'éviter les rebus, il est donc envisagé d'apporter quelques modifications à sa conception en remplaçant notamment certains de ses composants.

On souhaite vérifier, au travers des six parties à étudier, que les nouveaux choix technologiques conduisant à une nouvelle conception permettent de répondre à l'exigence principale de production à grande cadence.

Objectifs : analyser le comportement cinématique de la machine, comparer ses performances réelles avec celles simulées et interpréter les écarts.

Question 1.1
DT1 à DT3, DT9
Feuille de copie

Proposer un schéma cinématique minimal plan de la machine. Ni le système de débourrage ni le système de convoyage ne seront représentés.

Les produits à conditionner sont des saucisses de forme régulière, de diamètre

30mm

et de longueur

150mm

. S'accumulant dès le bord de cuve, leur cadence de sortie dépend ainsi directement de la vitesse linéaire de cuve. Le diamètre extérieur de la cuve est de

1200mm

Question 1.2
DT4
Feuille de copie

Déterminer la fréquence de rotation de la cuve permettant de respecter la cadence imposée par les exigences du système.

On s'intéresse aux performances de la cuve, dont le modèle multi-physique proposé permet de simuler son comportement (voir DT5).

Question 1.3
DT5
DR1

Compléter le tableau en identifiant, pour chacun des blocs figurant sur le modèle, les types de grandeurs, les grandeurs entrées-sorties, les caractéristiques et les unités correspondantes.

Des mesures réalisées sur la cuve ont permis de tracer les courbes de vitesses et de couples en fonction du temps (voir DT6).

Question 1.4
DT4 et DT6
Feuille de copie

Vérifier si les valeurs réelles relevées permettent de respecter les exigences du système.

Les courbes de fréquences de rotation et de couples issues du modèle ont également été tracées à l'aide d'un logiciel de simulation (voir DT4 et DT6).

Question 1.5
DT4 et DT6
Feuille de copie

Question 1.6
DT6
Feuille de copie

Question 1.7
DT6
Feuille de copie

Vérifier si les valeurs simulées permettent de respecter les exigences du système.
Conclure sur la fidélité du modèle.
Interpréter les écarts entre les valeurs maximales réelles et celles simulées pour chacune des grandeurs suivantes :

-couple moteur $(C_(mr)max/C_(ms)max)$ ;
-couple transmis à la cuve $(C_(cr)max/C_(cs)max)$ ;
-vitesse de rotation de la cuve $(N_(cr)max/N_(cs)max)$ .

Proposer des améliorations du modèle permettant de le rendre plus fidèle afin réduire ces écarts.

$2^E$ PARTIE : VALIDATION DE LA CINEMATIQUE DE LA MACHINE (Durée conseillée : 25 min)

Objectif : valider le choix du joint de cardan
Dans la première version de la machine (DT1 à DT3), l'accouplement du moteur du plateau avec le plateau était réalisé par un joint de cardan « sphéroïde » (voir DT7), occasionnant certaines anomalies de fonctionnement. Il a donc été décidé de remplacer ce composant par un joint de cardan à aiguilles (voir DT7).

Question 2.1
DT1 à DT3, DT7
Feuille de copie
Question 2.2
DT1 à DT3, DT7
Feuille de copie
Question 2.3
DT7
Feuille de copie

Question 2.4
DT7
Feuille de copie
Question 2.5
DT7
Feuille de copie
Question 2.6
Feuille de copie

Question 2.7
Feuille de copie

Exprimer les défauts corrigés par le joint de cardan et préciser les critères qui ont pu conduire au remplacement du composant initial.

Tracer le graphe des liaisons de l'ensemble «

E

» constitué des pièces {9, 20', 20", 20", 2}.

Évaluer le degré de mobilités de «

E

».
En déduire son degré d'hyperstaticité.
Le cas échéant, proposer une modification des liaisons pour que l'ensemble «

E

» ne soit pas hyperstatique.

Déterminer la liaison équivalente réalisée par le joint de cardan.
Justifier votre réponse.

Représenter les figures planes de changement de base relatives aux angles

α, θ_1

θ_2

et déterminer la loi entrée-sortie en position du joint de cardan (20).

En déduire la loi entrée-sortie en vitesse du joint de cardan

ω_2 = f(ω_1, θ_1)

. On notera

ω_1 = θ˙_1 = (dθ_1)/(dt)

ω_2 = θ˙_2 = (dθ_2)/(dt)

.
Rappel :

(tanu)^' = u^'.(1 + tan^2 u)

Conclure sur le caractère homocinétique de la transmission par le joint de cardan.
Montrer que la relation précédente peut s'écrire sous la forme du rapport

(ω_2)/(ω_1) = (cosα)/(1 - sin^2 θ_1 \cdot sin^2 α)

Afin de maitriser leur cadence de sortie, les produits doivent s'accumuler dès le bord de cuve. Il est donc nécessaire d'appliquer une fréquence de rotation du plateau supérieure à celle de la cuve, elle-même portée à

24, 5tr \cdot min^(- 1)

Question 2.8
DT4 et DT7
Feuille de copie

Déterminer les valeurs maximale

ω_(plateau)

max et minimale

ω_(plateau)min

de la vitesse angulaire du plateau permettant de respecter les exigences du système
Conclure sur la validité cinématique du joint de cardan.

$3^E$ PARTIE : MODIFICATION DE LA TRANSMISSION DU MOUVEMENT DE ROTATION DE LA CUVE
(Durée conseillée : 35 min)

Objectif: dimensionner l'engrenage constitué du pignon monté sur l'arbre du motoréducteur de la cuve et de la roue dentée en liaison complète avec la cuve et choisir le matériau.

La première version de la machine proposait une transmission du mouvement de rotation à la cuve par un système « poulies-courroie » (voir figure 8). Les opérations de montage-démontage étant très courantes, notamment lors du nettoyage ou de la maintenance, la courroie nécessitait d'être « ouverte », avec jonction par agrafe. Mais cette agrafe fragilisait la courroie et limitait la fiabilité de la machine. On envisage donc de remplacer le système poulies-courroies par une transmission par engrenage (voir figure 8).

Figure 8 : ancienne et nouvelle versions de la transmission

Détermination de la contrainte normale de flexion dans une dent de la roue

L'engrenage est représenté sur la figure 9.

Figure 9 : engrenage assurant la transmission de mouvement à la cuve

Les dents de la roue sont réparties sur un diamètre primitif

D

.
Les dimensions de chaque dent (voir figure 10) dépendent d'un module

m

.
On choisit de modéliser chaque dent de la roue par une poutre encastrée sur la roue, fléchie par la composante tangentielle

T

de la force de contact induite par le couple transmis

C

, que l'on supposera située à son sommet afin de se placer dans le cas le plus défavorable. L'approximation néglige volontairement l'effet de la composante radiale, génératrice de compression, car elle renforce la résistance de la dent à la fatigue.

pas : longueur d'arc sur le diamètre primitif

D

entre deux dents consécutives

h = 2, 25 m; e = (pas)/2 = (π \cdot m)/2

Figure 10 : dimensions et modélisation de la denture

Pour simplifier le modèle, on suppose que :

-l'effort tangentiel de référence $T$ est entièrement appliqué sur une seule dent ;
-l'effort $T$ s'applique au sommet de la dent et perpendiculairement à l'axe de symétrie de la dent ;
-le seul état de contrainte considéré dans la dent, modélisée par une poutre, est la flexion ;
-l'effet de concentration de contrainte en pied de dent est négligé.

Données :

-diamètre primitif de la roue en première approche : $D = 312mm$ ;
-largeur de denture : $b = 32mm$ ;
-couple transmis à la cuve : $C = 95N \cdot m$ ;
-résistance pratique à l'extension du matériau : $σ_(pe) = 25MPa$ .

Question 3.1
Feuille de copie

En utilisant le modèle poutre de la figure 9, calculer la valeur de l'effort T.

Question 3.2
Feuille de copie

Déterminer :

-l'expression du moment fléchissant maximum $Mf$ subi par la dent ;
-l'expression de la contrainte normale de flexion maximum $σf$ dans la dent.

Question 3.3
Feuille de copie

Déterminer, parmi les valeurs normalisées ci-dessous (voir figure 11), le module de denture

m

à choisir pour permettre aux dents de résister aux efforts. Les valeurs secondaires entre parenthèses pourront être retenues.

0,06	$(0, 07)$	0,08	$(0, 09)$	0,1	$(0, 11)$	0,12	$(0, 14)$	0,15	$(0, 18)$	0,2	$(0, 22)$	0,25	$(0, 28)$	0,3	$(0, 35)$	0,4	$(0, 45)$	0,5	$(0, 55)$	0,6	$(0, 7)$
$(0, 75)$	0,8	$(0, 9)$	1	$(1, 125)$	1,25	$(1, 375)$	1,5	$(1, 75)$	2	$(2, 25)$	2,5	$(2, 75)$	3	$(3, 25)$	$(3, 5)$	$(3, 75)$	4	$(4, 5)$	5	$(5, 5)$	6
$(6, 5)$	(7)	8	(9)	10	(11)	12	(14)	16	(18)	20	(22)	25	(28)	32	(36)	40	(45)	50	(55)	60	(70)

Figure 11 : modules normalisés

Question 3.4
Feuille de copie

Calculer le nombre de dents et le diamètre primitif définitif de la roue. Le rapport de réduction de l'engrenage étant fixé à 2,5, en déduire le nombre de dents et le diamètre primitif du pignon moteur..

Choix du matériau de l'engrenage

L'alimentarité des matériaux est un critère prépondérant dans l'industrie agroalimentaire (respect de la réglementation relative à la sécurité sanitaire). Le choix d'un matériau plastique injectable, éventuellement compatible avec les sollicitations mécaniques que subit l'engrenage et répondant à la réglementation agroalimentaire, est envisagé.

On souhaite notamment comparer le polyoxyméthylène (POM), à l'acier inoxydable (voir DT8), afin de procéder à un choix parmi ces deux matériaux éligibles.

Trois critères sont retenus :

-la durabilité à l'eau et aux solutions aqueuses ;
-la limite élastique $R_e$ ;
-le prix.

Question 3.5
Feuille de copie
Question 3.6
Feuille de copie

Question 3.7
DT8
Feuille de copie

Proposer deux autres critères importants pour le choix du matériau.

Proposer un coefficient de sécurité

s = (R_e)/(σ_(pe))

.
Justifier votre choix.
En déduire la limite élastique du matériau.
Choisir le matériau.
Justifier votre choix.

$4^E$ PARTIE : MODIFICATION DE LA LIAISON ENTRE LA CUVE ET LE CHÂSSIS (Durée conseillée : 40 min)

Objectif : valider le choix de la couronne d'orientation réalisant la liaison entre la cuve et le châssis

Auparavant, la liaison entre la cuve et le châssis était réalisée par un plateau tournant igus® (voir figure 12). Ce composant est constitué d'éléments de glissement réalisés en iglidur®, un polymère qui permet un fonctionnement à sec sans la moindre goutte de lubrifiant, avec un très faible coefficient de frottement. Il présentait cependant certaines anomalies de fonctionnement qui ont nécessité son remplacement par une couronne d'orientation (Franke LVA0150, voir DT9).

Figure 12 : plateau tournant igus®

On souhaite vérifier la durée de vie de la couronne d'orientation.
On considère que les produits répartis dans la cuve sont assimilés à une masse ponctuelle

m_p

appliquée au point

A

, solidaire du sous-ensemble mécanique lié à la cuve « entrainement de cuve » (voir DT2 et figure 13).
L'action de contact entre le pignon (11) et la roue (6) est appliquée au point

B

(voir figure 13).

Figure 13 : modélisation du sous-ensemble « entrainement de cuve »

Données et hypothèses :

- $OA^(\to-) = r_c \cdot y⃗ + h_A \cdot z⃗$ , avec $r_c = 600mm$ et $h_A = 150mm$ ;
- $OB^(\to-) = r_r \cdot y⃗ - h_B \cdot z⃗$ , avec $r_r = 157, 5mm$ et $h_B = 85mm$ ;
-masse des produits : $m_p = 9kg$ ;
-masse du sous ensemble « entrainement de cuve » : $m_c = 160kg$ ;
-accélération de la pesanteur : $g = 9, 8m \cdot s^(- 2)$ ;
-angle de pression de l'engrenage roue (6) / pignon (11) : $α = 20^\circ$ ;
-fréquence de rotation du sous-ensemble « entrainement de cuve » en régime établi : $24, 5tr \cdot min^(- 1)$ ;
-moment d'inertie du sous-ensemble « entrainement de cuve » suivant l'axe de rotation de la cuve : $J_c = 40 kg \cdot m^2$ ;
-liaisons parfaites ;
-cuve parfaitement équilibrée ;
-action due au frottement des saucisses sur le châssis négligée.

Question 4.1
DT1 à DT3, DT9
Feuille de copie

Justifier la modélisation de la liaison entre le châssis de la machine et le sous-ensemble « entrainement de cuve » (point

O

, voir figure 13).

Question 4.2
DT9
Feuille de copie

Par une étude statique, déterminer les charges appliquées sur la couronne d'orientation.

Question 4.3
DT9
Feuille de copie

Déterminer la charge équivalente

P

appliquée sur la couronne d'orientation.
En déduire sa durée de vie.
Conclure.

Le constructeur de la couronne d'orientation préconise, pour l'emploi de ce type de composant, le respect d'un coefficient de sécurité statique

S_(st)

(voir DT9).

Question 4.4
DT9
Feuille de copie

Calculer le coefficient de sécurité statique

S_(st)

et vérifier qu'un calcul dynamique est nécessaire.

Le mouvement de rotation de la cuve est supposé uniformément accéléré et on impose un temps de démarrage de celle-ci de 2,5 secondes.

Question 4.5
Feuille de copie

Question 4.6
DT9
Feuille de copie

Question 4.7
DT9
Feuille de copie

Déterminer la matrice d'inertie de la masse

m_p

au point

O

, relativement à la base (

x⃗, y⃗, z⃗

), en fonction de

m_p, r_c

h_A

Par une étude dynamique, déterminer les charges appliquées sur la couronne d'orientation.

Calculer à nouveau le coefficient de sécurité statique

S_(st)

.
Conclure sur le dimensionnement de la couronne d'orientation.

$5^E$ PARTIE : RECONCEPTION ET FABRICATION DE L'AXE DE CUVE (Durée conseillée : 45 min)

Objectif : valider la nouvelle cotation de l'axe de cuve et organiser sa fabrication.

Les modifications réalisées sur la machine (remplacement du joint de cardan et du plateau tournant) nécessitent de reconcevoir l'axe de cuve, d'établir sa nouvelle cotation et de prévoir sa fabrication.

Le document DT10 représente le dessin de définition de l'axe de cuve.

Question 5.1
DT10
DR2
Feuille de copie
Question 5.2
DT10
Feuille de copie
Question 5.3
DT10 et DT11
DR2

Question 5.4
DT10
Feuille de copie
Question 5.5
DT10
Feuille de copie
Question 5.6
DT10
Feuille de copie
Question 5.7
DT10
Feuille de copie

Identifier la surface de référence B et nommer cette surface par rapport à son identification sur les vues du modèle figurant dans le tableau d'analyse des antériorités.

Justifier le choix des surfaces de références A, B, C, D, E, F, et G ainsi que les zones de tolérances spécifiées.

Traduire les spécifications de l'axe de cuve en complétant le tableau d'analyse des antériorités.

Préciser la signification de la spécification

Analyser et interpréter la spécification Justifier la mention de zone commune.

Proposer une gamme de contrôle pour la spécification précédente à l'aide d'une machine à mesurer tridimensionnelle.

Analyser et interpréter la spécification de l'alésage

\emptyset55

H6 (E) Justifier la mention d'exigence de l'enveloppe.

Lors de l'assemblage du sous-ensemble entrainement plateau / cuve, le montage de l'arbre du plateau (1) et des roulements (15) et (17) peut nécessiter une modification de forme des surfaces internes actuelles de l'axe de cuve (2).

Question 5.8
DT1 et DT10
DR3

Critique la solution actuelle nécessitant la modification
Proposer alors une évolution de forme des surfaces internes de l'axe de cuve (2). Justifier la modification proposée.

En vue de la réalisation de l'axe de cuve, une étude de fabrication est lancée, dans le but de réaliser une présérie de 50 pièces sur la base du plan actuel (voir DT10).

Les éléments retenus pour la fabrication sont présentés sur le document DT12.
Définition du brut :

-barre ronde, laminée, $\emptyset145$ , tolérance sur le diamètre $\pm 2mm$ , selon norme EN 10060 ;
-débit : sciage à longueur $135mm$ .

Question 5.9
DT10 et DT12
DR4

Proposer une gamme de fabrication compatible avec les éléments techniques retenus.

Dans le cas de la réalisation de l'alésage Ø 55 H6 sur la fraiseuse proposée et avec les outils sélectionnés (voir DT12), il est nécessaire de vérifier la faisabilité de ces usinages.

Question 5.10
DT12
Feuille de copie

Déterminer les conditions de coupe pour l'opération de perçage (ébauche).

La puissance de broche

P_c

est donnée par la relation suivante :

P_c = (f_n \cdot V_c \cdot D_c \cdot K_c)/(240 \cdot 10^3)

Avec :

- $f_n$ : vitesse d'avance en $mm \cdot tr^(- 1)$ ;
- $V_c$ : vitesse de coupe en $m \cdot min^(- 1)$ ;
- $D_c$ : diamètre du foret en $mm$ ;
- $K_c = 2800N \cdot mm^(- 2)$ : pression spécifique de coupe.

Question 5.11
DT12
Feuille de copie

Déterminer la puissance de broche

P_c

.
Indiquer si le choix de la machine retenue est judicieux, selon le critère de la puissance de broche.

$6^E$ PARTIE : COUPLE MATÉRIAU-PROCÉDÉ POUR L'OBTENTION DE LA CUVE
(Durée conseillée : 35 min)

Objectif : valider le couple matériau-procédé pour l'obtention de la cuve.
Afin de garantir la qualité de la cuve et compte-tenu des contraintes liées à son utilisation dans le domaine de l'agro-alimentaire, un nouveau procédé d'obtention est envisagé. La pièce, actuellement obtenue en fonderie, est susceptible de comporter des microporosités risquant d'être polluées par les produits travaillés et pouvant provoquer une corrosion caverneuse. Des contrôles de conformité très couteux sont donc nécessaires.

Le nouveau procédé proposé consiste à obtenir la pièce brute par cintrage puis soudage d'une tôle corroyée livrée par un fournisseur. lci, les microporosités sont absentes et le grain, plus fin, augmente la résilience de l'alliage.

Figure 14 : vue isométrique de la cuve

Question 6.1
DT4 et DT13
Feuille de copie

Justifier la forme intérieure en « double pente » de la cuve usinée, compte tenu des exigences du système.

Le matériau envisagé pour la réalisation de la cuve est un acier ayant pour désignation X2 Cr Ni 1809.

Question 6.2
DT14 et DT15
Feuille de copie

À l'aide du diagramme de Pryce et Andrew, préciser la structure cristalline obtenue par la composition de cet acier.
Justifier l'intérêt de cette structure pour la fonction et l'élaboration de la cuve.

Question 6.3
DT16 et DT17
Feuille de copie

Justifier l'intérêt d'utiliser ce type d'acier à bas carbone.

Question 6.4
DT17 à DT19
Feuille de copie

Préciser le rôle du chrome et du nickel dans la composition de cet acier.
Justifier leurs teneurs respectives.

Après avoir été corroyée, la tôle subit un traitement thermique d'hypertrempe avant d'être livrée par le fournisseur.

Question 6.5
DT16
Feuille de copie

Préciser le rôle de ce traitement thermique.

Question 6.6
DT16
Feuille de copie

Question 6.7
DT16
Feuille de copie

Proposer un ordre de grandeur de la température de chauffage et du temps de maintien de la tôle dans le four.
Justifier vos choix.
Préciser si le refroidissement doit être lent ou rapide.
Justifier votre réponse.
Proposer alors un milieu de refroidissement.

Après cintrage, la pièce est soudée. La figure 15 représente l'évolution de la température dans la pièce lors de l'opération de soudage.

Figure 15 : évolution de la température dans la pièce lors de l'opération de soudage

Question 6.8
DT16
Feuille de copie

Justifier la nécessité de procéder à nouveau à une hypertrempe.

La déformation par cintrage ainsi que le soudage engendrent des contraintes élastiques dans la pièce. Un traitement de stabilisation permettant d'éliminer ces contraintes résiduelles est donc nécessaire.

Question 6.9
DT16
Feuille de copie
Question 6.10
DT16
Feuille de copie

Question 6.11
Feuille de copie

Question 6.12
Feuille de copie

Préciser la raison pour laquelle on cherche à éliminer ces contraintes résiduelles.

Proposer un ordre de grandeur de la température de chauffage et du temps de maintien de la pièce dans le four.
Justifier vos choix.
Préciser si le refroidissement doit être lent ou rapide.
Justifier votre réponse.
Proposer alors un milieu de refroidissement.
Préciser le placement de ce traitement thermique par rapport aux opérations d'usinage (avant-après).
Justifier votre réponse.

DT - DOCUMENTS TECHNIQUES

DT1 : plan du sous-ensemble « entrainements plateau / cuve »

DT2 : plan du sous-ensemble « entrainement de cuve »

DT3 : nomenclature

DT4 : extraits du diagramme des exigences

DT5 : modèle multi-physique de comportement de la cuve

DT6 : courbes de fréquences de rotation et de couples

DT7 : joints de cardan

DT8 : diagrammes d'Ashby (2 feuillets),

DT9 : couronne d'orientation (2 feuillets),

DT10 : dessin de définition de l'axe de cuve,

DT11 : axe de cuve : parents - enfants,

DT12 : éléments de fabrication retenus pour la pré-série (3 feuillets),

DT13 : dessin de définition de la cuve,

DT14 : diagramme de Pryce et Andrew,

DT15 : structures cristalline des aciers inoxydables,

DT16 : diagramme d'équilibre fer-carbone à 18% de Cr et 9% de Ni,

DT17 : corrosion inter granulaire,

DT18 : diagramme de phase fer-chrome,

DT19 : coupe du diagramme ternaire

Fe - Cr - Ni

;

Les DT14 et 15, DT16 et DT17, DT18 et DT19 sont associés et imprimés respectivement sur une seule page

DT3 - Nomenclature

	Nom	Commentaire	Quantité
1	Arbre plateau	mécano-soudé	1
2	Axe de Cuve	maintenu par vis	1
3	Joint tournant supérieur		1
4	Moyeu de Cuve	maintenu par vis	1
5	Couronne d'orientation	assemblage rotatif Franke type LVA acier	1
6	Roue dentée de cuve		1
7	Lanterne	mécano-soudée	1
8	Plaque d'interface lanterne / bâti	fixée sur le châssis de la machine	1
9	Motoréducteur de plateau	motoréducteur SEW 0,37 kW	1
10	Motoréducteur de cuve	Motoréducteur SEW 0,37 kW	2
11	Pignon		1
12	Rondelle de maintien		1
13	Vis		1
14	Clavette		1
15	Roulement à billes	S6206-2RS-ZEN	1
16	Entretoise		1
17	Roulement à billes	S6006-2RS-ZEN	1
18	Rondelle Frein	$\emptyset30$	1
19	Écrou à encoche	de serrage M30 × 1.5	1
20	Joint de cardan	à aiguilles $\emptyset40 \times$ LT108	1
21	Cuve		1
22	Rayon de cuve		6
23	Vis CHC M8 x 35		6
24	Vis CHC M10 × 28		12
25	Couvercle joint inférieur		1
26	Écrou H Freiné M6		6
27	Vis H M6-65		6
28	Écrou H Freiné M10		8
29	Rondelle d'appui normale M10		16
30	Vis H M10-90		8
31	Entretoise		8

DT4 - Extraits du diagramme des exigences

Extrait du diagramme des exigences « organiser les produits »

Extrait du diagramme des exigences «aligner les

.....

Extrait du diagramme des exigences « convoyer les produits »

DT5 - Modèle multi-physique de comportement de la cuve

Données du motoréducteur asynchrone :

- $J_m = 0, 0899 kg \cdot m^2$ (moment d'inertie du réducteur associé au moteur ramenée sur l'axe du rotor et des pièces liées au rotor, suivant l'axe de rotation du moteur) ;
- $R_(mc) = 1/15, 6$ (rapport de transmission du réducteur du moteur).

Données de la chaîne de transmission de la cuve :

- $J_c = 40 kg \cdot m^2$ (moment d'inertie de la cuve et des pièces associées, suivant l'axe de rotation de la cuve) ;
- $R_c = 1/2, 5$ (rapport de transmission de l'ensemble pignon-roue de la cuve).

DT6 - Courbes de fréquences de rotation et de couples

Courbes issues de mesures réelles sur le moteur et la cuve :

Courbes simulées, issues du modèle de comportement de la cuve :

DT7 - Joints de cardan

Joint de cardan simple sphéroïde
Caractéristiques :

-seulement 3 pièces massives ;
-angle de désalignement maxi 35° ;
-transmission de couples élevés ;
-vitesses de rotation modérées ;
-graissage soigné recommandé ;
-bronze.

Joint de cardan simple à aiguilles
Caractéristiques :

-paliers à aiguilles ;
-angle de désalignement maxi 45° ;
-vitesses de rotation élevées.

Paramétrage du joint de cardan

20 = {20_a, 20_b, 20_c}

On associe les repères :

R_0(O, x_0^(\to-), y_0^(\to-), z_0^(\to-))

au moto réducteur 9 ;

R^'_0(O, x_0^'^(\to-), y_0^'^(\to-), z_0^'^(\to-))

à l'axe de cuve 2 ;

R_1(O, x_1^(\to-), y_1^(\to-), z_1^(\to-))

à la fourchette

20_a

;

R_2(O, x_2^(\to-), y_2^(\to-), z_2^(\to-))

à la fourchette

20_b

;

R_3(O, x_3^(\to-), y_3^(\to-), z_3^(\to-))

au croisillon

20_c

DT8 - Diagrammes d'Ashby (feuillet 1/2)

DT8 - Diagrammes d'Ashby (feuillet 2/2)

DT9 - Couronne d'orientation (feuillet 1/2)

Caractéristiques
Les assemblages rotatifs (ou couronnes d'orientation) Franke de type LVA sont des roulements complets entièrement montés avec roulements sur joncs intégrés. Ils se prêtent aux vitesses de rotation et aux précisions moyennes. Conçus en tant que roulements à quatre points de contact, ils supportent la même charge dans toutes les directions et sont insensibles aux chocs et aux vibrations. Les assemblages rotatifs sont équipés de joints de chaque côté et sont préchargés.

Taille*

0 KK

Dimansions mm

Charges de base kN

Moment stat. kNm

C_\infty

C_\infty

Poids kg

\emptysetDa

001

C_(α \in)

G_c

LVA0100

100

150

3,0

LVA0150

150

200

100

4,6

LVA0200

200

250

150

110

6,1

LVA0250

250

300

200

138

7,6

LVA0300

300

360

240

166

12,8

LVA0400

400

470

330

424

199

23,7

LVA0500

500

580

420

530

249

39,1

LVA0600

600

680

520

635

299

46,9

LVA1800

1800

1930

1670

2367

1114

114

1003

449,0

Charges appliquées
Les charges appliquées sur la couronne se résument en une force axiale

F_a

, une force radiale

F_r

et un moment

M_k

additionnel.

DT9 - Couronne d'orientation (feuillet 2/2)

Termes

C_a

charge axiale dynamique de base

(N); C_r

charge radiale dynamique de base

(N)

C_(0a)

charge axiale statique de base

(N); C_(0r)

charge radiale statique de base

(N)

C_(0m)

moment statique de base

(N \cdot m)

\emptysetKK

diamètre de la couronne au centre des billes,

\emptysetKK = (Da + Di)/2(m)

L_h

durée de vie nominale de la couronne (90% de fiabilité) (

h

)

N

vitesse de rotation (

tr \cdot min^(- 1)

)

P

charge dynamique équivalente

(N)

S_(st)

coefficient de sécurité statique

X

facteur radial ,

Y

facteur axial ,

Z

facteur de moment
Calcul statique
Un calcul statique est suffisant si la couronne est au repos ou si elle est soumise à des charges modérées et que la vitesse circonférentielle au niveau de

\emptysetKK

est inférieure à

0, 1m \cdot s^(- 1)

.
Une couronne avec une capacité de charge suffisante pourra être choisie dès lors que le coefficient de sécurité statique

S_(st)

sera respecté.

S_(st) = 1/((F_a)/(C_(oa)) + (F_r)/(C_(or)) + (M_k)/(C_(om)))

Coefficient de sécurité statique

S_(st)

recommandé

	$S_(st)$
Fonctionnement en douceur sans vibrations	> 1,8
Fonctionnement normal	> 2,5
Lourdes charges et exigences accrues de précision en mouvement	> 8

Calcul dynamique
Une vitesse circonférentielle au niveau du

\emptysetKK

supérieure à

0, 1m \cdot s^(- 1)

nécessitera un calcul statique ainsi qu'un calcul dynamique. Dans les deux cas, le coefficient

S_(st)

calculé devra être inférieur à la valeur recommandée.

Durée de vie

L_h = ((C_r)/P)^3 \cdot (10^6)/(60 \cdot N)

Charge dynamique équivalente

P = X \cdot F_r + Y \cdot F_a + Z \cdot (M_k)/(\emptysetKK)

	$X$	$Y$	$Z$
$(F_a)/(F_r) \leq 1$	0,86	0,86	---
$(F_a)/(F_r) > 1$	1,26	0,45	---
$(M_k)/(F_a \cdot \emptysetKK) \leq 0, 5$	---	0,86	1,72
$(M_k)/(F_a \cdot \emptysetKK) > 0, 5$	---	0,45	2,54
$(M_k)/(F_r \cdot \emptysetKK) \leq 0, 5$	1	---	1,68
$(M_k)/(F_r \cdot \emptysetKK) > 0, 5$	0,86	---	1,96

DT11 - Axe de cuve : parents - enfants

DT12 - Éléments de fabrication retenus pour la pré-série (feuillet 1/3

Machines disponibles

Tour CN 3 axes, Marque HAAS, modèle ST-35Y
Extrait des caractéristiques techniques :

-puissance broche maxi : $29, 8kW$ ;
-fréquence broche maxi : $3200tr \cdot min^(- 1)$ ;
-course $X$ : $318mm$ ;
-course $Y : \pm 51 mm$ ;
-course $Z : 584mm$ ;
-taille du mandrin : $305mm$ ;
-capacité en barres : $102mm$ ;

Tour HAAS ST-35Y (illustration)

-entraxe : $762mm$ .

Fraiseuse CN 3 axes, Marque YCM, modèle NXV1680B
Extrait des caractéristiques techniques :

-broche Fanuc System $6000tr \cdot min^(- 1)$ ;
-course $X$ : $1630mm$ ;
-course $Y : 860mm$ ;
-course $Z$ : $762mm$ ;
-attachements : BT50 (BBT50) ;
-charge maximale sur table : $2000kg$ ;

Fraiseuse YCM NXV1680B (illustration)

-vitesses rapides $(X, Y, Z)$ : jusque $24m \cdot min^(- 1)$ ;
-vitesses programmables : jusque $10 m \cdot min^(- 1)$ ;

-chargeur 32 outils.

(tr \cdot min^(- 1))

Matières usinées
Aciers
Aciers inoxydables austénitiques / ferritiques / martensitiques
Fontes
Métaux non ferreux, plastiques, bois
Alliages réfractaires, alliages de titane
Aciers trempés

DT12 - Éléments de fabrication retenus pour la pré-série (feuillet 2/3)

Solution actuellement retenue pour la réalisation de l'alésage Ø 55 H6

Opération	Type d'outil	$\emptyset$ obtenu
Perçage (ébauche)	Foret à plaquettes indexables $\emptyset45$ Type CoroDrill $^®880$
Alésage (1/2 finition)	Outil d'alésage à 3 plaquettes indexables Type Corobore $^®$ BR30	$\emptyset54, 4H9$
Alésage (finition)	Outil d'alésage micrométrique Type Corobore $^®825$	$\emptyset55H6$

Caractéristiques des forets à plaquettes indexables type CoroDrill

^®880

-queue cylindrique avec méplat selon ISO 9766 ;
-adduction interne de liquide de coupe.

DC (mm)	Plaquette centrale	Plaquette périphérique	Référence de commande	DCON (mm)	LU (mm)	LF (mm)	$LB_1$ (mm)	OAL (mm)	PL (mm)	KAPR (°)	Vitesse de rotation ( $tr \cdot min^(- 1)$ )
45,00			880-D4500L40-02	40,00	90,00	126,22	95,00	197,00	0,77	88	15000
			880-D4500L40-03	40,00	135,00	171,22	140,00	242,00	0,77	88	15000
			880-D4500L40-04	50,00	180,00	216,26	185,00	297,00	0,77	88	9000

DT12 - Éléments de fabrication retenus pour la pré-série (feuillet 3/3

Caractéristiques des plaquettes pour foret CoroDrill

^®880

Tableau de correspondance matériau usiné / caractéristiques du foret

ISO

MC No.

Matière

Dureté Brinell

Nuance

Vitesse de coupe

DC mm

Géometrie/ avance (

f_n mm/tr

)

Profondeur de perçage 2-3×D

(m/min)

-LM

-MS1

-GM

P5.0.Z.AN (05.11)

Acier inoxydable ferritique/martensitique 13-25 % Cr

150-270

12.00-13.99

0.04-0.12

14.00-16.49

0.04-0.14

0.04-0.08

16.50-19.99

0.06-0.16

0.04-0.08

4324

120-280

20.00-23.99

0.06-0.18

0.06-0.14

4334

115-225

24.00-29.99

0.06-0.18

0.06-0.14

4344

115-175

30.00-35.99

0.06-0.20

0.06-0.16

2044

115-165

36.00-43.99

0.06-0.20

0.06-0.16

44.00-52.99

0.10-0.24

0.10-0.18

53.00-63.50

0.10-0.24

0.10-0.18

M1.0.Z.AQ (05.21)

Austénitique Ni > 8%, 13-25% Cr

150-275

12.00-13.99

0.04-0.12

14.00-16.49

0.04-0.14

0.04-0.08

16.50-19.99

0.06-0.14

0.04-0.08

4324

120-265

20.00-23.99

0.06-0.16

0.06-0.12

4334

115-225

24.00-29.99

0.06-0.16

0.06-0.12

4344

115-190

30.00-35.99

0.06-0.18

0.06-0.16

2044

115-180

36.00-43.99

0.06-0.20

0.06-0.16

44.00-52.99

0.10-0.20

0.10-0.16

53.00-63.50

0.10-0.20

0.10-0.16

M3.1.Z.AQ (05.51) M3.2.Z.AQ (05.52)

Austénitique/Ferritique (Duplex)

200-320

12.00-13.99

0.04-0.12

14.00-16.49

0.04-0.14

0.04-0.08

16.50-19.99

0.06-0.14

0.04-0.08

4324

90-155

20.00-23.99

0.06-0.16

0.06-0.12

4334

85-145

24.00-29.99

0.06-0.16

0.06-0.12

4344

85-130

30.00-35.99

0.06-0.18

0.06-0.16

2044

85-125

36.00-43.99

0.06-0.20

0.06-0.16

44.00-52.99

0.10-0.20

0.10-0.16

53.00-63.50

0.10-0.20

0.10-0.16

Remarque : le texte en gras correspond à la géométrie recommandée

^(1))

La géométrie -MS n'est disponible que dans la nuance GC2044
Le GC1044 est une nuance universelle pour la plaquette centrale, quelle que soit la matière
GC1144 est une nuance de plaquette centrale optimisée pour les matières ISO M

DT14 - Diagramme de Pryce et Andrew

Pour les produits laminés, il existe le modèle de Pryce et Andrew donnant les équations suivantes :

-chrome équivalent : $(%Cr)_(eq) = (%Cr) + 3 \times (%Si) + (%Mo)$
-nickel équivalent : $(%Ni)_(eq) = (%Ni) + 0, 5 \times (%Mn) + 21 \times (%C) + 11, 5 \times (% N)$

DT15 - Structures cristallines des aciers inoxydables

La classification ci-après est fondée sur la structure cristalline. On peut ainsi distinguer le plus couramment :

-Les aciers inoxydables martensitiques : ce sont des aciers contenant de 12 à 18 % de chrome, de teneur en carbone assez élevée (jusqu'à 1,2 %). Ils présentent une résistance à la corrosion modérée, un allongement à la rupture faible et des caractéristiques mécaniques élevées. Ces aciers sont magnétisables.
-Les aciers inoxydables ferritiques : ce sont des aciers à faible teneur en carbone dont la structure est ferritique. La résistance à la corrosion s'améliore avec l'augmentation de la teneur en chrome. Les aciers inoxydables ferritiques disposent de bonnes caractéristiques mécaniques. Leur limite d'élasticité est plus importante que celle des austénitiques. Il faut aussi signaler leur plus faible coefficient de dilatation $(12.10^(- 6)/^\circC)$ , leur plus grande conductivité thermique, leur insensibilité à la corrosion sous contrainte. Ces aciers sont magnétisables.
-Les aciers inoxydables austénitiques : ce sont des aciers dont la structure est austénitique à température ambiante. Ils allient une grande ductilité et une résistance à la corrosion satisfaisante dans de très nombreux milieux (mais pas, sans entretien, en milieu marin). Une grande stabilité structurale permet leur utilisation à hautes températures (échangeurs de chaleur) et aux basses températures (stockage de gaz liquéfié). Ces aciers ne sont pas magnétisables.

DT16 - Diagramme d'équilibre fer-carbone à 18 % de Cr et 9 % de Ni

DT17 - Corrosion inter granulaire

DT18 - Diagramme de phase fer-chrome

Ce diagramme montre l'évolution du domaine austénitique y en fonction de la teneur en nickel.

DT19 - Coupe du diagramme de phase ternaire Fe-Cr-Ni

DR - DOCUMENTS RÉPONSES

DR1 : éléments du modèle et grandeurs associées

DR2 : tableau d'analyse des antériorités

DR3 : évolution de la cotation du

\emptyset55H6

de l'axe de cuve

DR4 : gamme de fabrication de l'axe de cuve (2 feuillets).

Tous les documents réponses sont à rendre, même non complétés
(Remplir cette partie à l'aide de la notice)

Concours / Examen :		Section/Spécialité/Série :
Epreuve :		Matière :	Session :

- -Remplir soigneusement, sur CHAQUE feuille officielle, la zone d'identification en MAJUSCULES.

CONSIGNES

-Ne pas signer la composition et ne pas y apporter de signe distinctif pouvant indiquer sa provenance
-Numéroter chaque PAGE (cadre en bas à droite de la page) et placer les feuilles dans le bon sens et
-Rédiger avec un stylo à encre foncée (bleue ou noire) et ne pas utiliser de stylo plume à encre claire.
-N'effectuer aucun collage ou découpage de sujets ou de feuille officielle. Ne joindre aucun brouillon.

DR2

Tous les documents réponses sont à rendre, même non complétés.

DR2 - Tableau d'analyse des antériorités

Questions 5.1 et 5.3

Analyse des antériorités fonctionnelles et/ou de position

Antériorités

Caractéristiques

IDENTIFICATION DES SURFACES DU MODÈLE

Fonction technique assurée

Surfaces ou groupes de surfaces fonctionnels

Primaire

Secondaire

Tertiaire

Intrinsèques

De contact

GC3

Vues du modèle

GC2

GC2 (6trous)

(6trous)

MIP par le parent

Appui plan

SC1

Surface appui plan

Planéité

Centrage court

SC2

Surface cylindrique

SC1

Perpendiculaire

Diamètre et longueur

Hauteur de centrage

SL5

Surface plane

SC1

Parallèle et distant

Planéité

MAP par le parent

Orientation et maintien

GC1

Trou taraudé

SC1

Perpendiculaire

SC2

Parallèle et distant

Diamètre, taraudage et distance entre trous

MIP couronne d'orientation

MAP couronne d'orientation

MIP plateau

Assurer le passage du plateau

Garantir l'étanchéité

Garantir une résistance

Hauteur

SL4

Plan garantissant les guidages

SL5

Parallèle et distant

Épaisseur

SL3

Surface cylindrique

Diamètre et cylindricité

(Remplir cette partie à l'aide de la notice)

Concours / Examen :		Section/Spécialité/Série :
Epreuve :		Matière :	Session :

- -Remplir soigneusement, sur CHAQUE feuille officielle, la zone d'identification en MAJUSCULES.

CONSIGNES

-Ne pas signer la composition et ne pas y apporter de signe distinctif pouvant indiquer sa provenance.
-Numéroter chaque PAGE (cadre en bas à droite de la page) et placer les feuilles dans le bon sens et
-Rédiger avec un stylo à encre foncée (bleue ou noire) et ne pas utiliser de stylo plume à encre claire.
-N'effectuer aucun collage ou découpage de sujets ou de feuille officielle. Ne joindre aucun brouillon.

DR4 (1/2)

Tous les documents réponses sont à rendre, même non complétés.

DR4－Gamme de fabrication de l＇axe de cuve（feuillet 1／2）

Question 5.8

Phase ：

Machine ：

Croquis ：

Mise en position ：

Maintien en position ：

Phase ：

Machine ：

Croquis ：

Mise en position ：

Maintien en position ：

Justifications ：

ᲰᲑᲫᲡᲔ Ჰാ SNVG ᲰᲡI৬৩ヨ NヨIV ヨN
(Remplir cette partie à l'aide de la notice)

Concours / Examen :		Section/Spécialité/Série :
Epreuve :		Matière :	Session :

- -Remplir soigneusement, sur CHAQUE feuille officielle, la zone d'identification en MAJUSCULES.

CONSIGNES

-Ne pas signer la composition et ne pas y apporter de signe distinctif pouvant indiquer sa provenance.
-Numéroter chaque PAGE (cadre en bas à droite de la page) et placer les feuilles dans le bon sens et
-Rédiger avec un stylo à encre foncée (bleue ou noire) et ne pas utiliser de stylo plume à encre claire.
-N'effectuer aucun collage ou découpage de sujets ou de feuille officielle. Ne joindre aucun brouillon.

DR4 (2/2)

Tous les documents réponses sont à rendre, même non complétés.

DR4 - Gamme de fabrication de l'axe de cuve (feuillet 2/2)

Question 5.8 (suite)

Phase :

Machine :

Croquis :

Mise en position :

Maintien en position :

Phase :

Machine :

Croquis :

Mise en position :

Maintien en position :

Justifications :

Pas de description pour le moment

Commentaires• Agrégation sciences industrielles de l'ingénieur interne 2021, épreuve 2, option ingénierie mécanique

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AGRÉGATION CONCOURS INTERNE ET CAER

INFORMATION AUX CANDIDATS

COMPOSITION DU SUJET

Sujet Machine centrifuge (Durée conseillée pour la lecture du sujet : 20 min )

Mise en situation

L'entreprise

La machine centrifuge

Forme et texture des produits préservées

Ergonomie adaptée avec un faible encombrement

Design hygiénique adapté sur mesure pour maximiser l'efficience des lignes

Extrait du cahier des charges de la machine centrifuge

Écorché de la machine

Photo de la machine en fonctionnement

Problématique

2^E PARTIE : VALIDATION DE LA CINEMATIQUE DE LA MACHINE (Durée conseillée : 25 min)

3^E PARTIE : MODIFICATION DE LA TRANSMISSION DU MOUVEMENT DE ROTATION DE LA CUVE (Durée conseillée : 35 min)

Détermination de la contrainte normale de flexion dans une dent de la roue

Choix du matériau de l'engrenage

4^E PARTIE : MODIFICATION DE LA LIAISON ENTRE LA CUVE ET LE CHÂSSIS (Durée conseillée : 40 min)

5^E PARTIE : RECONCEPTION ET FABRICATION DE L'AXE DE CUVE (Durée conseillée : 45 min)

6^E PARTIE : COUPLE MATÉRIAU-PROCÉDÉ POUR L'OBTENTION DE LA CUVE (Durée conseillée : 35 min)

DT - DOCUMENTS TECHNIQUES

DT4 - Extraits du diagramme des exigences

DT5 - Modèle multi-physique de comportement de la cuve

DT6 - Courbes de fréquences de rotation et de couples

DT7 - Joints de cardan

DT8 - Diagrammes d'Ashby (feuillet 1/2)

DT8 - Diagrammes d'Ashby (feuillet 2/2)

DT9 - Couronne d'orientation (feuillet 1/2)

DT9 - Couronne d'orientation (feuillet 2/2)

DT12 - Éléments de fabrication retenus pour la pré-série (feuillet 1/3

Machines disponibles

DT12 - Éléments de fabrication retenus pour la pré-série (feuillet 2/3)

DT12 - Éléments de fabrication retenus pour la pré-série (feuillet 3/3

DT14 - Diagramme de Pryce et Andrew

DT15 - Structures cristallines des aciers inoxydables

DT16 - Diagramme d'équilibre fer-carbone à 18 % de Cr et 9 % de Ni

DT17 - Corrosion inter granulaire

DR - DOCUMENTS RÉPONSES

DR2 - Tableau d'analyse des antériorités

Tous les documents réponses sont à rendre, même non complétés.

DR4－Gamme de fabrication de l＇axe de cuve（feuillet 1／2）

Tous les documents réponses sont à rendre, même non complétés.

DR4 - Gamme de fabrication de l'axe de cuve (feuillet 2/2)

Commentaires• Agrégation sciences industrielles de l'ingénieur interne 2021, épreuve 2, option ingénierie mécanique

Commentaires• Agrégation sciences industrielles de l'ingénieur interne 2021, épreuve 2, option ingénierie mécanique

Sujet
Machine centrifuge
(Durée conseillée pour la lecture du sujet : 20 min )

$2^E$ PARTIE : VALIDATION DE LA CINEMATIQUE DE LA MACHINE (Durée conseillée : 25 min)

$3^E$ PARTIE : MODIFICATION DE LA TRANSMISSION DU MOUVEMENT DE ROTATION DE LA CUVE
(Durée conseillée : 35 min)

$4^E$ PARTIE : MODIFICATION DE LA LIAISON ENTRE LA CUVE ET LE CHÂSSIS (Durée conseillée : 40 min)

$5^E$ PARTIE : RECONCEPTION ET FABRICATION DE L'AXE DE CUVE (Durée conseillée : 45 min)

$6^E$ PARTIE : COUPLE MATÉRIAU-PROCÉDÉ POUR L'OBTENTION DE LA CUVE
(Durée conseillée : 35 min)