MOTEUR A VAPEUR POUR MODELE REDUIT

Couple moteur

Mise en situation

L'objectif est d'estimer le couple moteur que peut délivrer ce moteur en fonction de la pression d'alimentation.

Hypothèses et données

• On propose, ci-dessous, un schéma cinématique en vue de dessus du moteur. L'axe 8 se situe en O, l'axe 3 en A et l'axe 9 en B.
• Pression d'alimentation : P = 5 bar
• Diamètre du piston : d = 10
• On pose :
  • l = OA = 70
  • m = OB = 10
• Frottements : Négligés

Travail demandé

1ère partie : Force exercée par la vapeur

Calculer la force F exercée par la vapeur sur le piston 11, en daN.

2ème partie : Couple instantané

Pour la suite de l'étude :

• On prendra 4 daN pour l'intensité de la force F.
• Lorsque le point B est au dessus de la droite (OA), la force F :
  • Est de norme constante et égale à 4 daN.
  • A pour support la droite (AB).
• Lorsque le point B est en dessous de la droite (OA), la vapeur n’exerce plus de force sur le piston. Cette force est donc nulle, les frottements étant négligés.

Compléter le tableau ci-dessous, pour au minimum 8 valeurs de l'angle α, sachant que :

• H est la projection orthogonale du point O sur la droite (AB).
• M_O F est le moment par rapport au point O de la force F  : Il se calcule en multipliant "le bras de levier" OH par la norme de F.

3ème partie : Couple moyen

1. Tracer la courbe donnant M_O F en fonction de α, pour α compris entre 0° et 360°.
2. Calculer la valeur moyenne de ce moment pour un tour complet du moteur. Compte tenu du volant d'inertie 10, cette valeur moyenne correspond au couple moteur.