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MINISTÈRE DE L'ÉDUCATION NATIONALE




BACCALAURÉAT PROFESSIONNEL

CONSTRUCTION DES CARROSSERIES

Session : 2016



E.1- ÉPREUVE SCIENTIFIQUE ET TECHNIQUE


Sous-épreuve E11 UNITE CERTIFICATIVE U11

Analyse d’un système technique

Durée : 3 h Coef. : 2














Ce dossier CORRIGE comprend 19 pages numérotées 1/19 à 19/19


Le candidat répondra aux questions directement sur le document réponses.


INTRODUCTION

Avant de commencer ce questionnaire, vous devez prendre connaissance du contenu du dossier technique, notamment de la mise en situation.





Un client souhaite s’équiper afin de collecter et transporter jusqu’à 26 000 litres de lait.

Vous devez ainsi analyser les caractéristiques d’une semi-remorque complète (citerne + châssis + coffre technique) proposé au client.
Il faut en particulier :

- Vérifier la charge au niveau du train d’essieux afin de respecter les normes et la législation routière.
- Valider la solution constructive d’évolution de l’ouvrant du coffre technique.
- Étudier l’installation sur le châssis du coffre technique situé à l’arrière.

Partie 1 : Analyse fonctionnelle et structurelle

1.1 – Complétez le graphique de l’expression du besoin (bête à corne).



































1.2 – Complétez le diagramme des inter-acteurs (diagramme pieuvre) et le tableau des fonctions du système :
























FonctionsEnoncé de la fonctionFP1Permettre au client de collecter et transporter du laitFP2Permettre au client d’atteler la semi-remorque au tracteurFC1Permettre de transférer du laitFC2Assurer une fixation avec le châssis équipé du train roulantFC3Respecter les normes et la législation en vigueurFC4Résister au milieu ambiantFC5Être facile d’entretien pour l’hygiène alimentaireFC6S’adapter à l’énergie du tracteurFC7Limiter l’usure par ripage des pneumatiques sur la route

1.3 – D’après les solutions techniques de la mise en situation, associez aux fonctions (FT) les solutions techniques :


Extrait du FAST

















Partie 2 : Etude statique des charges et vérifications par rapport aux normes routières

Cette analyse permettra de vérifier les charges par rapport aux normes routières (voir le document technique page 5 et 6/9 « extraits des normes routières »)


Données : - Le client souhaite une capacité de 26000 Litres de lait
- Indications inscrites sur le Tracteur à 3 essieux du client :

PV : 7 T 500kg
PTAC : 19 T
PTRA : 44 T

- Indications inscrites sur la remorque :

PV : 8 T
PTAC : 38 T

- L’accélération de la pesanteur est de : g = 9.81 m/s²
- La masse du coffre technique : 300 kg (inclus dans le PV)

Etude des charges

2.1 – Cochez la catégorie du véhicule étudié :


CocherCatégorieTrain routierxVéhicule articuléTrain double










2.2 – Donnez le PTRA du camion et les deux Poids à Vide : Voir données

PTRA =44TPV tracteur =7,5TPV remorque =8T


2.3 – En déduire le Poids à Vide du camion (tracteur + remorque) équipé du coffre technique

Calcul : PV = PVtracteur + PVremorque
= 7,5 T + 8 T = 15,5 T
PV =15,5 T
2.4 – Calculez la Charge Utile transportée par le client (chargement) :

Calcul : CU = 38 T – 8 T
CU =30T

2.5 – Calculez le poids du produit transporté par le client. Conclure.

Masse lait = 26000 x 1.03 = 26780 kg donc 26,78T

Comparaison avec CU: 26,78 T < 30 T donc le client peut transporter 26000 L de lait

2.6 – En déduire le Poids Total Roulant camion (PTR)
PTR =42,28 T
Calcul : PTR = PVtracteur + Premorque
= 7.5 + 8 + 26.78 = 42.28



2.7 – D’après la définition du PMA, donnez les 3 valeurs du PMA du camion :

Cas a)PTRA = 44TEn déduire le PMA :


PMA = 44TCas b)PV tracteur + PTAC s/rem = 7.5 + 38 = 45.5TCas c)(3+3) 6 essieux = 44T

2.8 – D’après le code de la route, le camion est-il autorisé à circuler ? Justifiez ?

Oui car PTR < PMA




Etude statique

On se propose de faire l’étude statique de la semi-remorque attelée au tracteur.

But de l’étude :

La position des sabots et des demi-anneaux est déterminée par l’étude des charges au niveau du train d’essieux.
Afin de vérifier le respect de la règlementation au niveau des charges, déterminez les actions mécaniques en A et en B.

Données :

- Le poids de la remorque sera appliqué au centre de gravité G
- La résultante des actions de la remorque sur le tracteur est considérée au point A
- La résultante des actions du train d’essieux sur le sol est considérée verticale au point B
- Le poids de la semi-remorque pour l’étude est de 36 000 daN

Hypothèses :

- On admettra un plan de symétrie (0, x, y)
- Les frottements aux contacts sont négligés
- Le sol sera considéré parfaitement horizontal


2.9 – On isole la semi-remorque pleine de lait
Complétez le graphe des actions mécaniques extérieures (AM) et des points d’application (PA) :



























2.10 – Indiquez sur la figure 1 et à partir de la documentation technique les valeurs X1 et X2.



2.11 – Modélisez, sur la figure 1, les actions mécaniques extérieures sur la semi-remorque (sans échelle de tracé) :




Figure 1











2.12 – Faire le bilan des actions mécaniques extérieures à la remorque en remplissant le tableau (mettre un point d’interrogation lorsqu’on ne connaît pas à ce stade de l’étude la réponse)



Action Mécanique(A.M.)Point d’application (P.A.)DirectionSensIntensité en NGIVers bas360000 NAI? Vers haut? 130345 NBI? Vers haut? 229655 N
2.13 – Enoncez le Principe Fondamental de la Statique au point A et en déduire les équations :



Enoncé :

Un système soumis à trois forces (ici parallèles) est en équilibre statique si et seulement si la somme vectorielle de ces forces est nulle et la somme des moments en tout point de ces forces est nulle.
Equations :




Au point A



2.14 – Déterminez par le calcul les forces exercées en A et B :







Résultats
A = 130345 N

B = 229655 N













2.15 – D’après le code de la route, la charge au niveau du train d’essieux respecte-t-elle la norme ? Justifiez.

Oui, la norme est respectée puisque B = 22,9655 T < 26 T :

La charge au train d’essieux d’environ 23 T reste inférieure au 26 T autorisées.











Partie 3 : Etude technologique de l’essieu suiveur

3.1 – Identifiez les différents éléments technologiques d’un essieu suiveur en complétant le tableau des repères de la figure 2 :
Figure 2



RepèresEléments technologiquesBEnsemble fuséeB1PivotB2FuséeEVérin amortisseurCBarre d’accouplementFVerrouillageACorps d’essieuDStabilisateur








3.2 – Donnez la fonction d’un essieu suiveur (mettre une croix) :



Images de l’essieu suiveur

 
Permettre occasionnellement au conducteur d’avoir une remorque motoriséeRéduire le rayon de braquage du semi-remorqueLimiter l’usure des pneumatiquesXRecharger la batterie en roulantFaciliter la marche arrière du semi-remorque

3.3 – Expliquez succinctement le principe d’un essieu suiveur :

Lorsqu’il est déverrouillé en marche avant uniquement, l’essieu suiveur permet aux roues de se mettre automatiquement dans la direction du déplacement.













Partie 4 : Etude de l’évolution de l’ouverture du coffre technique

Le client souhaite une évolution au niveau de l’ouverture du coffre technique. En effet, il exige que la porte du coffre technique s’ouvre en douceur vers le haut avec une assistance de vérins à gaz.

AvantAprès 


But de l’étude :

Afin de choisir le modèle de vérin à gaz, il est nécessaire d’utiliser la documentation du fournisseur de vérin à gaz STABILUS.

Données :

- La méthode de calcul STABILUS
- La masse de la porte est de 32 kg matérialisé au point G
- Deux vérins sont installés pour garantir une meilleure stabilité de la porte
- Les cotes d’implantation du vérin par rapport à la charnière sont données sur le schéma cinématique
















4.1 – Complétez les 3 tableaux de liaisons du schéma cinématique du coffre technique :


Schéma cinématique

Liaison entre :
Porte et Corps du vérinNOM : PIVOTTxTyTzRxRyRz000001








Liaison entre :
Corps du vérin et Tige du vérinNOM : PIVOT GLISSANTTx1Ty1Tz1Rx1Ry1Rz1100100






Liaison entre :
Tige du vérin et Coffre techniqueNOM : PIVOTTxTyTzRxRyRz000001








4.2 – Sur le dessin du coffre technique à l’échelle 1:10 de la page suivante et d’après les cotes du schéma cinématique :

- Placez sur les lignes pointillées, les 2 points A et B de fixation du vérin

4.3 – Etude du mouvement entre la porte et le coffre technique :

- Quelle est la nature de la trajectoire du point B ? Cercle de centre O et de rayon [OB]

- Tracez cette trajectoire sur le dessin du coffre technique de la page suivante.

4.4 – D’après le dessin, donnez les longueurs du vérin :

- En position tige sortie: 600 mm - en position tige rentrée : 400 mm

En déduire la course nécessaire : 200 mm

Dessin du Coffre technique – POSITION OUVERTE (échelle 1:10)





4.5 – D’après le dessin et la documentation technique, donnez les valeurs et la formule des ressorts à gaz STABILUS :

ValeursFormule STABILUSG =32F1= G x D x 13 / (b x n)b =140P =150n =2D =460


4.6 – Calculez avec les données de la question précédente la force d’extension du vérin :

Résultat
F1 = 683 N
F1 = G x D x 13 / (b x n) = 32 x 460 x 13 / (140 x2) = 683,43 N





4.7 – Remplir le tableau bilan des résultats des questions :

Question 4.4 Question 4.6CourseLongueur sortieForceABF1200 mm600 mm683 N


4.8 – En fonction de la question précédente, choisir un vérin dans le catalogue STABILUS.


DiamètreCourseLongueur sortieForceRéférenceABF1
ø10
295685700084980


Partie 5 : Résistance des matériaux



Cette analyse permettra de vérifier si la longueur des cordons de soudures fixant le coffre technique sur la virole est suffisante par rapport à la charge supportée.

Données :

- masse du coffre technique avec les accessoires : 300 kg - Résistance élastique du cordon de soudure : Re= 250 MPa
- Coefficient de sécurité s = 5
- Les cordons de soudure sont cotés comme indiqué sur l’image et sont sur la périphérie extérieure du profilé en C.
- Le profilé en « C » a pour cotes :







Profil en « C »




5.1 – Quel type de sollicitation subissent les cordons de soudure ?

Les cordons de soudure sont soumis au cisaillement.

5.2 – Calculez la valeur de Rg du cordon de soudure :

Rg = Re / 2 = 250 / 2 Rg =125 MPa


5.3 – Calculez la longueur de soudure au niveau du profilé en C :

L = 2 x ( 30 + 57.5 + 66 ) = 307 mm

5.4 – En déduire la surface totale sollicitée :

(2 surfaces sollicitées)
S = 2 x ( L x 8 ) = 2 x ( 307 x 8 ) = 4912 mm²

5.5 – Vérifiez la condition de résistance. Justifier.

T / S = (300 x 9.81) / 4912 = 0,599 MPa

Rpg = 125 / 5 = 25 MPa

T / S < Rpg car 0,599 < 25 ainsi la condition de résistance est largement vérifiée


















BACCALAURÉAT PROFESSIONNEL
Construction des carrosseriesCode : 1606-CCR ST11 C Session 2016DOSSIER CORRIGEE1 - ÉPREUVE SCIENTIFIQUE ET TECHNIQUEDurée : 3 hCoefficient : 2 Page  PAGE 1 /  NUMPAGES 1



BACCALAURÉAT PROFESSIONNEL Construction des carrosseriesDossier CorrigéSession 2016E1Page  PAGE 18 /  NUMPAGES 18


CORRIGE

A qui rend service le produit ?

Sur quoi agit le produit ?

Client

Lait à transporter

Transmission de puissance

Semi-remorque citerne


Dans quel but ?



Transporter et collecter du lait




Transmettre la puissance du moteur aux rotors

Lait

Client

FP1

FC1

FP2

FC3

Tracteur

Normes et législation

Semi-remorque citerne

FC6

FC7

FC5

Hygiène

FC4

Route

FC2

Milieu ambiant

Châssis

FP : Ramasser du lait chez les producteurs

Solutions techniques :

Fonctions techniques :

Portes autoclaves

FT11: Permettre de visiter périodiquement la cuve pour vérifications

Citerne

FT12 : Transporter des liquides importants

Groupe de pompage électrique(moteur camion arrêté)

FT13 : Supprimer les nuisances sonores chez le producteur et faire des économies de gasoil

Matériaux inox alimentaire

Matériaux inox

FT15 : Respecter les normes d’hygiène

FT14 : Lutter contre la corrosion extérieure

Frontière d’isolement

PA : …A…

Semi-remorque

Tracteur

PA : …B…

 EMBED Equation.DSMT4 

PA : …G…

 EMBED Equation.DSMT4 

AM :……………………..

AM :………………….

Sol

 EMBED Equation.DSMT4 

 EMBED Equation.DSMT4 

A

B

G

X1 = 3700

X2 = 5800

 EMBED Equation.DSMT4 

 EMBED Equation.DSMT4 

 EMBED Equation.DSMT4 

 EMBED Equation.DSMT4 

 EMBED Equation.DSMT4 

 EMBED Equation.DSMT4 

 EMBED Equation.DSMT4 

 EMBED Equation.DSMT4 

Z

X

Y

X1

Y1

A

B

O

Porte

Corps du vérin

Tige du vérin

550 mm

150 mm

Coffre
technique

B

A

G

O

111

8

Soudures type :

Profilé « C »

Virole




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