Sujet ATS Session 2006-2

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ATS

Cylindre BRS

Session 2006

PRESENTATIONLa communaut Creusot-Montceau a, de part la loi du 13 juillet 1992 portant sur les communauts urbaines, comptence en matire de gestion des dchets mnagers. Dans le cadre de sa politique de protection de lenvironnement par valorisation et rduction de la mise en dcharge des dchets, le traitement des dtritus a t confi Creusot Montceau Recyclage. Socit dconomie mixte, Creusot Montceau Recyclage a assur en 2004 le traitement de 53 407 tonnes de dchets, le taux global de valorisation des produits reus stablissant 71 % Le traitement, le recyclage et la valorisation des dchets mnagers seffectuent, soit par tri mcanique, soit par tri manuel. Ltude propose porte sur le Cylindre Bio Racteur Systmique, aussi appel Cylindre BRS, de la filire tri mcanique, permettant le traitement des dchets bruts grce une tape de fermentation thermophile arobie denviron trois jours.

Prsentation

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Cylindre BRS

Session 2006

FILIERE TRI MECANIQUELes dchets stocks dans une fosse de 500 m3 sont prlevs par un grappin et lchs au-dessus du bouclier d'entre du cylindre bioracteur. Un systme d'arrosage humidifie les dchets entrants afin d'optimiser les conditions de dgradation. De plus, un systme d'insufflation d'air maintient une oxygnation permanente de la masse composter. Les dchets restent environ 72 heures dans ce cylindre bioracteur pour une dgradation acclre. A la sortie, la matire organique est dirige vers le trommel qui spare les lments par taille (trois grilles de mailles rondes de 12, 20 et 180 mm). Les lments lourds du compost sont tris par rebond sur des tles balistiques. Un overband rcupre l'acier de fractions comprises entre 20 et 180 mm. Un sparateur non ferreux rcupre laluminium par phnomne dinduction. Une fois affin, le compost est stock pendant trois mois sur une aire de maturation avant sa commercialisation.

Ordures mnagres

Dchets Fosse de dchargement en mlange Cylindre Bio Racteur

Refus des lments ferreux Dchets ferments Tri Mcanique Compost Refus des matires inertes (verre, plastique, corps durs) Hall dAffinage Compost affin

Aire de Maturation pendant 3 mois

Compost commercialisable

Prsentation

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Cylindre BRS

Session 2006

ANALYSE FONCTIONNELLE

Rpondre aux questions suivantes sur le document rponse n 1, page 10.

Question n A1 : Complter le diagramme A-0 relatif la filire tri mcanique, en plaant correctement les termes suivants : - Modes de marches et darrts - Ordures mnagres - Rglages - Elments ferreux - Compost commercialisable - Eau et air - Energies lectrique et hydraulique - Matires inertes - Traiter et trier des dchets - Pertes nergtiques

Question n A2 : En vous aidant du Document Ressource n 1, page 5, complter le synoptique de la chane de transmission actuelle du cylindre BRS.

Rpondre la question suivante sur le document rponse n 2, page 11.

Question n A3 : En vous aidant des Documents Ressource n 1 et 2, page 5 et 6, complter le schma cinmatique minimal de la chane de transmission actuelle du cylindre BRS.

Analyse Fonctionnelle

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Cylindre BRS

Session 2006

En fonctionnement normal, nous pouvons considrer que le cylindre, pesant dj vide 270 tonnes, ne peut pas contenir plus de la moiti de son volume interne en dchets. Compte tenu du taux dhumidit ncessaire pour une bonne fermentation, la masse volumique des dchets est denviron 1 kg/dm3. Le cylindre et ses dchets sont supports par 4 galets de roulement, chaque galet de roulement tant guid en rotation par 2 roulements rotule sur rouleaux : voir Documents Ressource n 4 et 5, pages 8 et 9.

Rpondre aux questions suivantes sur le document rponse n 3, page 12.

Question n A4 : A partir des caractristiques dimensionnelles du cylindre donnes dans le Document Ressource n 3, page 7, et des hypothses ci-dessus, dterminer le volume maximal VMax de dchets que peut contenir le cylindre. Question n A5 :, Calculer la masse maximale MMax de dchets que peut contenir le cylindre. Question n A6 : Dterminer alors la masse totale MTotale du Cylindre avec ses dchets. Question n A7 : En dduire le poids maximal PMax du Cylindre avec ses dchets. Question n A8 : En vous aidant du Document Ressource n 4, page 8, et du montage de roulements dun galet donn dans le Document Ressource n 5, page 9, dterminer la charge dynamique de base C que peut supporter un roulement rotule sur rouleaux qui compose le montage de roulements des galets. Question n A9 : Compte tenu des hypothses ci-dessus, et des rponses aux questions prcdentes, les 4 galets peuvent-ils supporter le Cylindre et ses dchets ? Justifier votre rponse. Question n A10 : En vous aidant du Document Ressource n 5, page 9, analyser, en suivant le document rponse n 3, page 12, le montage de roulements dun galet.

Analyse Fonctionnelle

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Cylindre BRS

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DOCUMENT RESSOURCE N 1 Dessin dEnsemble : Cylindre BRS + Transmission

Document Ressource - Analyse Fonctionnelle

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Cylindre BRS

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DOCUMENT RESSOURCE N 2 Liaisons Mcaniques Elmentaires (NF EN 23952)Nom de la liaison Encastrement ou Fixe Degrs de libert (d.d.l) Mouvements relatifs Translation Rotation Translation Rotation Translation Rotation Translation Hlicodale Symbole Reprsentation plane Perspective

0 1 1

Pivot

Glissire

1

RotationTranslation et rotation conjugues

Pivot glissant

2 2 3 3 4 4 5

Translation Rotation Translation Rotation Translation Rotation Translation Rotation Translation Rotation Translation Rotation Translation Rotation 6

Sphrique doigt

Appui plan

Rotule ou sphrique Linaire annulaire ou sphre-cylindre

Linaire rectiligne

Ponctuelle ou Sphre-plan

Document Ressource - Analyse Fonctionnelle

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Cylindre BRS

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DOCUMENT RESSOURCE N 3 Dessin dEnsemble : Cylindre BRS + Couronne

Document Ressource - Analyse Fonctionnelle

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Cylindre BRS

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DOCUMENT RESSOURCE N 4 Galet Support du Cylindre BRS

Roulements Rotule sur Rouleaux

Dimensions d 280 300 320 340 360 D mm 500 540 580 620 650 B 130 192 208 224 232

Charges de base Vitesses limite Dynamique Statique C C0 Graisse Huile kN tr/min 2 700 3 750 800 1 000 3 900 5 850 530 670 3 850 6 700 500 630 4 490 7 800 430 530 4 660 8 300 400 500

Masse kg 115 190 240 295 335

Symboles 22256 CC 23260 CC 23264 CC 23268 CA 23272 CA

Document Ressource - Analyse Fonctionnelle

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Cylindre BRS

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DOCUMENT RESSOURCE N 5 Dessin dEnsemble : Galet Support du Cylindre BRS

Document Ressource - Analyse Fonctionnelle

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Cylindre BRS

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DOCUMENT REPONSE N 1 ANALYSE FONCTIONNELLEQuestion n A1 : Diagramme A-0 relatif la filire tri mcanique :

A-0

Filire tri mcanique

Question n A2 : Synoptique de la chane de transmission actuelle du cylindre BRS :

Moteur lectrique

Accouplement lastique

Cylindre BRS

Document Rponse - Analyse Fonctionnelle

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Cylindre BRS

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DOCUMENT REPONSE N 2 ANALYSE FONCTIONNELLEQuestion n A3 : Schma cinmatique minimal de la chane de transmission actuelle du cylindre BRS :

Moteur lectrique

Poulie motrice

Bti

Poulie rceptrice Pignon Rducteur CMD Accouplement

Cylindre BRS

Couronne dentranement

Document Rponse - Analyse Fonctionnelle

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Cylindre BRS

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DOCUMENT REPONSE N 3 ANALYSE FONCTIONNELLEQuestion n A4 : Volume maximal VMax de dchets dans le cylindre : Expression analytique : VMax = Application numrique : VMax = m3

Question n A5 : Masse maximale MMax de dchets dans le cylindre : Expression analytique : MMax = Application numrique : MMax = tonnes

Question n A6 : Masse totale MTotale du Cylindre avec ses dchets : Expression analytique : MTotale = Application numrique : MTotale = tonnes

Question n A7 : Poids maximal PMax du Cylindre avec ses dchets : Expression analytique : PMax = Application numrique : PMax = N

Question n A8 : Charge dynamique de base C dun roulement rotule : Diamtre intrieur du roulement : d = mm Charge dynamique de base : C = N

Question n A9 : Les 4 galets peuvent-ils supporter le Cylindre et ses dchets ? Question n A10 : Analyse du montage de roulements dun galet : Type de montage : Arbre tournant ou Logement tournant ou ou Avec jeu Avec jeu (1) (1) (1)

Bagues intrieures montes : Bagues extrieures montes :

Serres Serres

Nombre darrts axiaux sur les bagues intrieures des roulements : . (1) : rayer la mauvaise rponse et entourer la bonneDocument Rponse - Analyse Fonctionnelle 12

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Cylindre BRS

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MECANIQUEC.M.R. dsire investir dans une transmission hydraulique permettant une rgulation plus souple de la vitesse de rotation du cylindre. Afin deffectuer les choix technologiques pour la nouvelle transmission, on vous demande de vrifier les caractristiques de linstallation existante : caractristiques techniques donnes dans le Document Ressource n 6, page 14.

Rpondre aux questions suivantes sur le document rponse n 4, page 15. Question n M1 : Dterminer le rapport de rduction rPC de la transmission par poulies courroies. Question n M2 : Dterminer le rapport de rduction rSRC de lengrenage compos du pignon de commande (mont sur larbre de sortie du rducteur) et de la couronne fixe sur le cylin