PRESSE-FRUITS

Présentation

Ce presse-fruits permet de réaliser des jus de fruits, oranges ou citrons. Le fruit étant coupé en deux, une moitié de fruit est posée sur le cône, en appuyant de haut en bas. Le cône se met alors à tourner rapidement. Le jus est récupéré dans un récipient placé sous le cône. On notera que le cône est équipé d'un filtre.

Le presse-fruits fonctionne :

• Soit avec quatre piles de modèle R6, montées en série.
• Soit avec un adaptateur 6 volts, une fiche étant prévue à cet effet sur le coté de l'appareil.

L'ensemble :

Les principaux éléments démontés :

Le dessous de l'appareil, socle retiré pour la mise en place des piles:

Travail demandé

Activité 1 : Etude énergétique

MISE EN SITUATION

Le but de l'étude est d'évaluer quelques performances de ce presse-fruits en fonctionnement.

HYPOTHESES ET DONNES

• Lorsque le moteur tourne, le cône avec filtre fait 20 tours en 15 secondes.
• Le rendement du moteur est de 0,8.
• Le rendement du réducteur est de 0,6.
• Le moteur est parcouru par un courant de 600 mA lorsqu'un fruit est pressé.
• Le moteur est alimenté par quatre piles placées en série.
• Chaque pile délivre une tension de 1,5 V.
• Chaque pile a une capacité de 1200 mAh.

TRAVAIL DEMANDE

1. Réaliser le bloc fonctionnel (modèle SADT) de ce presse-fruits.
2. Proposer un schéma cinématique du presse-fruits, en s'aidant de la coupe D-D, montrant en particulier le train d'engrenages.
3. Déterminer le rapport de réduction du train d'engrenages.
4. Déterminer les vitesses de rotation, en tr/min et en rad/s :
   • Du cône avec filtre.
   • Du moteur.
5. Déterminer les puissances :
   • Consommée par le moteur.
   • Disponible sur l'arbre du moteur.
   • Disponible sur l'axe central 6 (utilisée pour presser le fruit).
6. En déduire les couples :
   • Sur l'arbre du moteur.
   • Sur l'axe central 6 (utilisé pour presser le fruit).
7. Quelle énergie en joules contient l'ensemble des quatre piles?
8. Pendant combien de temps le presse-fruits est utilisable avec le jeu de piles choisi?

Activité 2 : Etude statique

MISE EN SITUATION

Afin de vérifier le dimensionnement des engrenages, on souhaite connaître la force F exercée par une dent de la roue intermédiaire 11 sur une dent de la roue centrale 7.

La roue dentée centrale 7 est schématisée ci-dessous :

HYPOTHESES ET DONNES

• Les masses et les moments d'inertie sont négligeables, de sorte qu'on puisse appliquer le PFS (principe fondamental de la statique).
• Le couple C, utile pour presser le fruit, de norme 0,2 N.m, est appliqué en B.
• La liaison entre la roue dentée centrale 7 et le support 2 est une liaison linéaire annulaire en C.
• La liaison entre la roue dentée centrale 7 et la platine 8 est une liaison rotule en A.
• AB = 18 mm, BC = 7 mm et DB = 14 mm.
• L'engrenage étant normalisé, la force F est inclinée de l'angle de pression normalisé (α = 20°), dans le plan horizontal.

TRAVAIL DEMANDE

Déterminer toutes les actions mécaniques s'exerçant sur la roue dentée centrale 7.

Activité 3 : Vérification du dimensionnement des engrenages

MISE EN SITUATION

Toutes les roues dentées du train d'engrenages ont même module. La roue dentée centrale 7 étant la plus sollicitée, c'est celle qu'on étudie afin de vérifier son module.

HYPOTHESES ET DONNES

• La force F exercée par une dent de la roue intermédiaire 11 sur une dent de la roue centrale 7 a pour norme 16 N.
• Le module d'un engrenage étant normalisé, il ne peut prendre que certaines valeurs particulières : 0,2 - 0,25 - 0,3 - 0,4 - 0,5 - 0,6
• En première approximation, le module se calcule avec la relation :
  
  m = 2,34 . Ft / ( k . Rpe )
  
  Ft : Force tangentielle en N.   Ft = F . cos(α)
  k : Coefficient de largeur de denture.
  b : Largeur de denture.   b = k . m
  Rpe : Résistance pratique à l'extension du matériau en Mpa (ou N/mm²).
• Pour notre cas d'étude : Rpe = 60 Mpa.

TRAVAIL DEMANDE

1. Mesurer, sur le dessin d'ensemble, le diamètre primitif de la roue dentée centrale 7. Compte tenu du nombre de dents, en déduire son module.
2. Le module étant normalisé, indiquer la valeur exacte du module de la roue dentée centrale 7.
3. A l'aide de la relation ci-dessus, calculer la valeur minimale du module de l'engrenage.
4. Comparer le module avec celui calculé, conclure.

Activité 4 : Dessin de définition de la roue dentée centrale 7

Réaliser le dessin de définition non coté de la roue dentée centrale 7 dans les vues :

• Vue de face :
  • Demi-coupe A-A.
  • Demi-vue extérieure.
• Demi-vue de dessus extérieure.

Conditions :

• Au crayon et aux instruments.
• Sur format A4.
• A l'échelle 5:1.

Activité 5 : Modélisation volumique

Modéliser, avec un logiciel de CAO 3D, le socle 1 et le support 2.

Modéliser le couvercle 5.