TP Equilibrage Deltalab Facom

Equilibrages (banc Deltalab et machine FACOM)
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A
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I.Préparation du banc Deltalab
A. Constitution
1. Ensemble
PC pour
utilisation du
logiciel Vibraleq
Pont
d’extensométrie
Banc d’équilibrage
didactique Deltalab
Figure 1 : Présentation de la maquette didactique Deltalab
1. Repérer les éléments de la maquette et les liaisons entre eux.
2. Indiquer la fonction de chaque élément.
3. Quelle est la fonction de la carte d’acquisition incluse dans le PC ?
Remarque importante : lors de la mise en rotation de l’ensemble tournant, les manettes de
blocage seront toujours verrouillées. Juste après leur déverrouillage, il est essentiel de
maintenir pendant quelques secondes les lames élastiques au niveau de chaque palier, de façon
à éliminer des vibrations parasites qui engendreraient des résultats expérimentaux
incorrects.
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2. Banc d’équilibrage
Zone d’attache de la
ficelle de lancement
Palier A
Palier B
Manettes de blocage,
bloquée à gauche,
libérée à droite
Lames élastiques
Jauge de déformation
Figure 2 : Banc d’équilibrage EX175 Deltalab
4. Repérer les jauges de déformation et le détecteur "top tour" (détecteur de proximité à
commande magnétique et aimant) ; donner leurs fonctions.
Figure 3 : les plateaux sont numérotés de gauche à droite
5. Expliquer le fonctionnement des jauges de déformation.
6. Les jauges de déformation sont souvent en Constantan (alliage de cuivre et de nickel). Quelle
doit être la propriété de ce matériau essentielle à la mesure ?
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3. Pont d’extensométrie (de Wheatstone)
E
e
Figure 4 : Pont d’extensométrie EI616 à six voies et schéma de principe avec une jauge
7. Expliquer le principe du pont de Wheatstone.
B. Initialisation du banc d’essai
1. Equilibrage du pont d’extensométrie
8. Mettre le pont d’extensométrie sous tension ; lancer le logiciel Vibraleq ; libérer les paliers
du banc d’équilibrage et équilibrer (mettre à zéro) les voies 1 et 2 à l’aide des potentiomètres du
pont d’extensométrie.
9. Ouvrir le menu "Test présence carte acquisition" et cliquer sur Essai 1 mesure ; vérifier
que les valeurs données sont proches de 2052 bits. Puis cliquer Fin.
10. Ouvrir le menu "Remise à zéro des voies de mesure" et vérifier que les valeurs des zéros
capteurs sont proches de 2052 bits. Puis cliquer Fermer.
Avant d’aborder cette partie, noter qu’une masse est constituée d’une tige filetée et
de deux écrous. Ensuite, l’acquisition nécessitant une vitesse de rotation suffisante, il
faut tirer vigoureusement (et dans le bon sens) sur la ficelle afin de mettre en rotation
l’ensemble tournant.
11. Ouvrir le menu "Etalonnage expérience équilibrage" et suivre les instructions (Aide
expérience et aide courbes). Cliquer RAZ acquisition avant toute nouvelle acquisition.
L’initialisation du banc est terminée. Retirer la masse.
2. Vérification de l’équilibrage
L’ensemble tournant (sans aucune masse) est constitué d’un rotor et de quatre
plateaux ; il est normalement parfaitement équilibré.
Figure 5
12. Expliquer les deux caractéristiques d’un solide parfaitement équilibré.
13. Sans faire aucune mesure, vérifier expérimentalement que l’ensemble tournant (sans aucune
masse) est parfaitement équilibré.
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II.Réalisation de l’équilibrage dynamique
A. Etude des efforts-Excitation quelconque
1. Relevé des efforts dans les paliers du banc
On va créer un déséquilibre à l’aide de deux masses fixées rigidement sur deux
plateaux.
14. En choisissant des positions angulaires à noter, placer une masse de 20 g sur le rayon 40 du
plateau P1 et une masse de 30 g sur le rayon 40 du plateau P4 ; mettre l’ensemble tournant
déséquilibré (E) en rotation et noter vos observations.
15. A l’aide du logiciel Vibraleq (rubrique ETUDE DES EFFORTS-excitation quelconque),
afficher les courbes de composantes horizontales d’efforts dans les paliers, vérifier la valeur de
la vitesse d’acquisition à l’aide du Top Tour et exporter vos résultats vers le Tableur Excel sous
forme d’un fichier txt.
16. Dans Excel, tracer les courbes (Insertion/Graphique… série en colonnes), vérifier qu’elles
sont conformes à celles données par Vibraleq et relever les valeurs des composantes horizontales
dans les paliers A et B pour un angle de rotation =0° et =90°.
2. Etude théorique du banc déséquilibré
L’ensemble tournant (S) du banc Deltalab est constitué d’un arbre de masse 650
grammes, de quatre plateaux supposés identiques (masse 650 g, diamètre D=180 mm,
épaisseur e=10 mm) et des masses additionnelles sur les plateaux P1 et P4, dont le but
n’est que de créer un déséquilibre artificiel.
 A

  
On donne : AG  c  y0  d  z 'S et I S , Ax 'S y0 z 'S     F
 E

 F  E

la matrice
B  D
 D C  Ax ' y z ' 
S 0 S
d'inertie en A de (S).
Les caractéristiques du solide (S) c, d, , A, B, C, D, E et F sont inconnues.
L’ensemble est modélisé par le schéma cinématique ci-dessous.
zS
z'S

z0

G
x0

xS
z0
P1
Y0
P2
G
A
P3
B
P4
Y0
D=180 mm

c
x'S
b=80 mm a=70 mm
L=180 mm
a=70 mm
b=80 mm
Figure 6 : schéma cinématique du banc Deltalab
17. On néglige le poids de l’ensemble tournant devant les actions de liaison. Justifier cette
hypothèse.
 
L’application du P.F.D. en projection dans la base x0 y0 z0  à l’ensemble tournant donne
2

 X A  X B  md    sin    
notamment les deux équations suivantes : 
.
2

 L  X B   F cos     D sin    
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18. En se plaçant en =0° puis en =90°, écrire le système de quatre équations, qui
permettraient de déterminer les quatre inconnues : md, , F et D.
Afin d’équilibrer le banc, on place deux masses supposées ponctuelles m1 et m2 dans
les deux plans (P2) et (P3).
19. Déterminer la position du centre d’inertie de l’ensemble tournant (S) auquel on a ajouté les
deux masses m1 et m2.
20. Déterminer la matrice d’inertie de l’ensemble tournant (S) auquel on a ajouté les deux
masses m1 et m2.
21. Donner quatre conditions scalaires qui indiquent que l’ensemble tournant (S) auquel on a
ajouté les deux masses m1 et m2 est parfaitement équilibré.
B. Réalisation de deux équilibrages
1. Equilibrage du bac Deltalab
22. En opposition de phase (+180°), placer une masse de 20 g sur le rayon 40 du plateau P2 et
une masse de 30 g sur le rayon 40 du plateau P3 ; que peut-on dire de l’ensemble tournant ?
Mettre l’ensemble en rotation et noter vos observations.
Cette méthode n’étant pas satisfaisante, on utilise le logiciel Vibraleq rubrique
Equilibrage de masses ponctuelles.
23. Retirer les masses sur les plateaux P2 et P3. Suivre les instructions et réaliser l’équilibrage à
l’aide des masses autocollantes (bien les coller, elles peuvent voler !) sur la face intérieure des
plateaux P2 et P3. Vérifier si l’équilibrage dynamique est réalisé. Conclusion(s) ?
2. Equilibrage d’une roue de voiture (machine FACOM)
La machine présentée est une machine professionnelle. Elle doit donc être simple
d’utilisation voire intuitive pour le mécanicien auto.
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24. Capot ouvert, vérifier la roue à équilibrer (gonflage correct, fixation, masses d’équilibrage
retirées) puis mettre la machine sous tension ; si besoin, utiliser la pince fournie pour ôter les
masses en place.
Figure 8 : pince de montage et démontage des masses d’équilibrage
25. Mesurer et entrer dans la machine les grandeurs (déport de jante, diamètre de jante et
largeur de jante) ; fermer le capot afin de déclencher la rotation de la roue et la mesure.
Figures 9 : mesure du déport de jante et potentiomètre d’entrée du diamètre de jante
26. Faire tourner la roue jusqu’à ce que la diode indiquant la position (plan et calage angulaire)
de la première masse à placer devienne verte ; placer la première masse.
Figures 10 : pince de mesure de la largeur de jante et potentiomètre d’entrée
27. Faire de nouveau tourner la roue jusqu’à ce que la diode indiquant la position (plan et calage
angulaire) de la deuxième masse à placer devienne verte ; placer la deuxième masse.
Grâce à ces deux masses positionnées dans deux plans, la roue est équilibrée.
28. Vérifier l’équilibrage obtenu.
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Figure 11 : le plan de l’équilibreuse est à l’échelle 1 en format A1
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