L'attelle de rééducation

1. Mise en situation  [pic 1]

L’attelle de rééducation est un appareil médical destiné à la rééducation des membres inférieurs des patients après une intervention chirurgicale et immobilisation prolongée. Le prototype, inspiré de l’appareil réel, reprend les fonctions de l’appareil originel.[pic 2][pic 3]

2. Problématique [pic 4]

Les concepteurs du prototype souhaitent faire une étude énergétique afin de déceler les éléments de la chaine d'énergie qui pourraient éventuellement être optimisés afin de diminuer la consommation d'énergie. Le choix du moteur électrique d’entraînement, que le bureau d’études a dû faire lors de la conception du prototype de l’attelle, est conditionné par la puissance mécanique nécessaire au déplacement du coulisseau. L'objectif du travail ci-dessous consiste à vérifier que le moteur retenu est correctement  choisi.[pic 5]

3. Analyse fonctionnelle     [pic 6]

Le motoréducteur entraine un premier réducteur R2/1 constitué de poulies et courroie crantées. Un second réducteur R3/4, constitué des roues dentées engrenage, réduit encore la vitesse. Ce dernier est suivi par un réducteur R5/6 à poulies et courroie crantées. Les poulies 7 et 8 ainsi que la courroie transforment le mouvement de rotation en mouvement de translation du coulisseau (voir DT1)

1. Compléter l'architecture de la chaine d'énergie (page 3). Remplir les cases vides en:

• indiquant le type d’énergie.

E : Energie électrique         R : Energie mécanique de rotation                T : Energie mécanique de translation

• précisant les solutions technologiques qui permettent d'assurer la fonction (voir DT1)

1. Déterminer les caractéristiques nominales du moto réducteur utilisé à l’aide de la documentation du constructeur du moteur DOG316-12-46 :

        Couple nominal Cn en Nm                           Vitesse en charge N en Tours/mn                                Courant nominal  In en A,                                 Tension nominale Un en Volts.

4. Performances en terme de vitesse[pic 7]

L'équipe technique a fait des mesures afin de vérifier les performances du prototype, les résultats sont donnés ci-contre. Le coulisseau se déplace d'une certaine distance (déplacement) pendant une certaine durée (temps) Pour effectuer ce mouvement, les grandeurs Umoteur et Imoteur ont également été mesurées (point de fonctionnement).

1. A l’aide des mesures précédentes, calculer la vitesse de déplacement linéaire Vc, du coulisseau.
2. A partir du diamètre de la poulie 7, calculer la vitesse angulaire ω7 de la poulie 7, vous rappellerez la relation utilisée. Le diamètre de la poulie 7 est de 40mm.

Pour la suite de l'étude, on considérera que ω7 = 0.2rad/s. Deux des trois réducteurs sont  constitués de poulies et d'une courroie crantée.

1. Afin de déterminer le rapport de réduction global de la chaine de transmission RCT = ω7 / ωmotoréducteur, indiquer dans un tableau, les roues menées et les roues menantes avec le nombre de dents correspondants.
2. Calculer le rapport de réduction RCT (rappeler la relation utilisée)
3. Déterminer, à partir des réponses ci-dessus, la vitesse angulaire ωmotoréducteur correspondante, en déduire la vitesse de rotation Nmotoréducteur.
4. Comparer cette vitesse à celle fournie dans la documentation du constructeur du moteur (vitesse en charge). Conclure.

5. Performances en terme de puissance et de rendement[pic 8]

Les techniciens estiment que le rendement annoncé par le fabricant du motoréducteur est surévalué (dumoins dans les conditions de l'essai) . Afin de déterminer le vrai rendement du motoréducteur ɳmotoréducteur , il faut évaluer la puissance à la sortie du motoréducteur Pumr, dans les conditions de l'essai. Les rendements des différents étages de la chaine de transmission sont résumés ci-dessous.[pic 9]

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