BRIDE HYDRAULIQUE USINEE

Présentation

Cette bride permet d'immobiliser une pièce à usiner sur une machine-outil. Le corps 10 est fixé sur la table de la machine-outil à l'aide de boulons de fixation, la table étant munie de rainures en forme de T.

L'huile sous pression, envoyée par un raccord vissé dans le corps 10, pousse le piston 6 qui fait pivoter le levier 7. La vis 2, réglable en hauteur pour s'adapter aux pièces à usiner, est bloquée avec le contre-écrou 1. Au moment du desserrage, le ressort 8 pousse le piston 6 vers le bas.

On notera :

• La forme volumineuse de la partie droite du levier 7, dont le poids assure le contact avec l'extrémité supérieure du piston 6.
• La possibilité de faire tourner le levier 7 autour d'un axe vertical (celui de la chape 4) pour pouvoir placer ou enlever la pièce à usiner plus facilement.

Travail demandé

Activité 1 : Schéma cinématique

1. Identifier les différents groupes de pièces cinématiquement liées (classes d'équivalence). On considère l'axe 3 emmanché en force dans le levier 7.
   A = { 5; ...   B = { 1; ...   C = { 6; ...   D = { ...
   
2. Identifier les liaisons, supposées parfaites, entre les groupes de pièces cinématiquement liées.
3. Réaliser le schéma cinématique minimal de cette bride hydraulique usinée :
   • En vue plane.
   • En perspective.

Activité 2 : Force exercée par le piston 6 sur le levier 7

MISE EN SITUATION

Le but est de déterminer la force exercée par le piston 6 sur le levier 7, en tenant compte :

• De l'action du fluide sous pression sur le piston 6.
• De l'action du ressort de compression 8 sur le piston 6.
• Du poids du piston 6.
• Des frottements des différentes pièces en contact avec le piston 6 et le joint torique 11.

HYPOTHESES ET DONNES

• Pression d'alimentation : 6 bars.
• Diamètre du piston 6 : A mesurer sur le dessin d'ensemble.
• Caractéristiques du ressort 8 :
  • Raideur : k = 5 N/mm.
  • Longueur à vide : lo = 25 mm.
  • Longueur sous charge : A mesurer sur le dessin d'ensemble.
• En première approximation, le piston 6 se décompose en deux volumes :
  • Un cylindre de diamètre 12 mm et de longueur 24 mm.
  • Un cylindre de diamètre 40 mm et de longueur 14 mm.
• Masse volumique de l'acier : ρ = 7,8 kg/dm³.
• Accélération de la pesanteur : g = 9,81 m/s².
• Les frottements, en particulier ceux du joint torique 11 sur le corps 10, ont pour résultante un force F de norme 9,45 N, de support vertical.

TRAVAIL DEMANDE

1. Calculer la force F_h exercée par l'huile sous pression sur le piston 6.
2. Quelle force F_r exerce le ressort 8 sur le piston 6?
3. Déterminer le volume, la masse puis le poids P du piston 6.
4. Au final, quelle force exerce le piston 6 sur le levier 7?

Activité 3 : Force de serrage sur la pièce à usiner

MISE EN SITUATION

Le but est de déterminer la force de serrage sur la pièce à usiner.

HYPOTHESES ET DONNES

• Toutes les liaisons sont parfaites (sans frottement).
• Tous les poids sont négligés.
• On note :
  • A le point de contact entre les pièces 6 et 7.
  • B le point situé au centre de l'axe 3.
  • C le point de contact entre la pièce à usiner et la vis 2.
  • A_6/7 la force exercée par le piston 6 sur le levier 7, de norme 700 N, de support vertical et dirigée vers le haut.
  • C_P/2 la force exercée par la pièce à usiner sur la vis 2, de norme inconnue, de support vertical et dirigée vers le haut.

TRAVAIL DEMANDE

1. Placer, sur le dessin d'ensemble, les points A, B et C.
2. Calculer le moment par rapport au point B de la force A_6/7.
3. Déterminer le moment par rapport au point B de la force C_P/2, en fonction de la norme de cette force.
4. Modéliser les forces A_6/7 et C_P/2 avec les torseurs { T_6/7 } et { T_P/2 }.
5. Sachant que les moments par rapport au point B des forces A_6/7 et C_P/2 ont même norme, en déduire la norme de C_P/2.

Activité 4 : Dessin de définition du corps 10

Réaliser le dessin de définition non coté du corps 10 dans les vues :

• Vue de face en coupe A-A.
• Vue de gauche extérieure.
• Vue de dessus extérieure.

Conditions :

• Au crayon et aux instruments.
• Sur format A3.
• A l'échelle 1:1.

Activité 5 : Modélisation volumique du corps 10

Représenter le corps 10 en trois dimensions à l'aide d'un modeleur volumique.