Raaport Corrige [PDF]

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FACULTE DES SCIENCES ET TECHNIQUES DE TANGER DEPARTEMENT DE GENIE MECANIQUE FILIERE LICENCE DESIGN INDUSTRIEL ET PRODUCTIQUE DIP

Conception D’une Extrudeuse d’huile d’olive Réalisé au sein de : FSTT

Réalisé par : Alilouch Hatim Bouhssain Aazedine

Encadrant de la F.S.T : Mr. Ahmed RECHIA : Professeur, FST de Tanger. Membres du Jury : Mr. RECHIA Ahmed : Professeur, FST de Tanger. Mr. ELMESBAHI Abdelilah : Professeur, FST de Tanger. Mr. ELMESSAOUDI Driss : Professeur, FST de Tanger.

Soutenu 23/06/2018

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DEDICACES A nos très chers parents Aucun mot, aussi signifiant soit-il, ne saurait exprimer le degré d’amour, d’affection, de respect et de reconnaissance que nous éprouvons pour vous. Votre présence à nos côtés nous a toujours apporté confiance et réconfort. Puisse ce travaille être le fruit de votre dévouement et de vos sacrifices et un témoignage de nos gratitude et patience. Que DIEU le tout Puissant vous préserve et vous procure santé et longue vie. A nos Professeurs Qui ont pris en charge notre enseignement afin que nous puissions enrichir nos connaissances, nous espérons que nous serons le fruit mur de vos efforts et que nous ferons l’objet de votre fierté aussi. A tous nos amis et camarades de la promotion en souvenir des meilleurs moments partagés à la faculté. A tous ceux qui ont confiance en nous. Que tout le monde retrouve à travers ces quelques lignes, nos sincères sentiments et nos profondes reconnaissances.

ALILOUCH HATIM BOUHSSAIN AAZEDINE

Alilouch Hatim Bouhssain Aazedine

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REMERCIEMENTS L’élaboration de ce travail de projet de fin d’études n’aurait pas pu voir le jour sans le soutien de plusieurs personnes, qu’elles trouvent ici l’expression de notre profonde gratitude.

Au terme de notre projet de fin d’études, nous exprimons notre profonde gratitude à Mr. OUARDOUZ et Mr. ELMESBAHI, Chef de département génie mécanique et chef de filière DIP de la FST Tanger.

Nous tenons également à témoigner toutes nos reconnaissances à Monsieur RECHIA, notre professeur et encadrant à la FST, pour son implication, ses conseils lucides, ses propositions enrichissantes, son immense soutien et son précieux encadrement.

Nous souhaitons également remercier les membres du jury, pour l’honneur qu’ils nous ont accordé en acceptant de juger notre travail.

Finalement, nous adressons également nos plus vifs remerciements au corps professoral et administratif de la FST pour tous leurs efforts et leur engagement durant toute notre période d’étude.

Enfin, que tous ceux et celles qui ont contribué d’une manière ou d’une autre à l’accomplissement de ce travail trouvent ici l’expression de nos vifs remerciements et de nos sentiments de gratitude.

Alilouch Hatim Bouhssain Aazedine

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Table des matières DEDICACES ........................................................................................................................................... 1 REMERCIEMENTS ............................................................................................................................... 2 Résumé.................................................................................................................................................. 5 Listes des figures ............................................................................................................................... 6 Liste des tableaux .............................................................................................................................. 8 INTRODUCTION GENERAL ............................................................................................................. 9 CHAPITRE I : Presentation du sujet .......................................................................................... 10 I.

Etude d’opportunité : ................................................................................................................ 11

II.

Planification du projet : ........................................................................................................... 13

III.

Description générale du procédé d’extraction huilerie : ............................................. 14

CHAPITRE II : Elaboration du cahier de charges fonctionnel ........................................ 17 I.

Introduction ................................................................................................................................. 18

II.

Analyse fonctionnelle ............................................................................................................... 18 II.1.

Analyse de besoin : ................................................................................................................................. 18

II.2.

Analyse fonctionnelle externe ........................................................................................................... 18

II.3.

Analyse fonctionnelle interne ............................................................................................................ 22

III.

Inventaire et choix des solutions.......................................................................................... 24

III.1

Solutions possibles : ............................................................................................................................... 24

III.2

Comparaison des solutions ................................................................................................................. 26

III.3

Choix des éléments constitutifs : ....................................................................................................... 27

CHAPITRE III : Etude et dimensionnement de la presse d’huile d’olive ..................... 28 I.

La Vis D’archimède .................................................................................................................... 29 I.1.

Choix de matériaux de la vis sans fin : ............................................................................................. 29

I.2.

Etude dimensionnelle de la vis sans fin : ........................................................................................ 29

II.

Guidage en rotation de la vis .................................................................................................. 33 II.1

Les roulements : ...................................................................................................................................... 33

II.2

Lubrification des roulements : ........................................................................................................... 36

II.3

Étanchéité des roulements .................................................................................................................. 37

II.4

Les éléments d’assemblage : ............................................................................................................... 40

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PFE LICENCE DIP III.

Panier et port coussinet ........................................................................................................... 41

III.1.

Dimensionnement du panier .............................................................................................................. 42

III.2.

Dimensionnement du porte coussinet : .......................................................................................... 42

III.3.

Dimensionnement du coussinet ........................................................................................................ 44

IV.

Le Fourreau et trémie ............................................................................................................... 44

IV.1

Le Fourreau ............................................................................................................................................... 44

IV.2

La trémie .................................................................................................................................................... 45

V.

Système de pressage ................................................................................................................. 45 V.1.

Le cône de pression et l’axe fileté : ................................................................................................... 46

V.2.

Les brides et axes de support : ........................................................................................................... 47

V.3.

La manivelle : ............................................................................................................................................ 49

V.4.

Réglage de pression : ............................................................................................................................. 50

VI.

Limiteur de couple ..................................................................................................................... 51

VII.

Moteur réducteur ....................................................................................................................... 54

VIII.

Le Broyeur .................................................................................................................................... 55

CHAPITRE IV : Conception de presse d’huile d’olive ........................................................ 57 I.

Conception d’extrudeuse : ...................................................................................................... 58

II.

Conception du motoréducteur : ............................................................................................ 61

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Résumé Ce rapport expose le travail que nous avons accompli dans le cadre du projet de fin d’étude effectué au sein de la faculté des sciences et techniques, ayant comme objectif l’étude et la conception d’une machine d’extraction d’huile d’olive. Les activités de pressage d’huile d’olive sont actuellement réalisées par des presses à scourtins qui induites une grande perte de temps et une utilisation excessive de la main d’ouvre, ou par des technologies très chères appropriés pour l’extraction des huiles vierges. Ce travail alors propose une conception d’un système qui peut remédier aux problèmes précités. Ce travail a commencé par analyser le besoin, suivi d’une analyse fonctionnelle qui nous a permis d’établir un cahier des charges fonctionnel. Après, nous avons proposé plusieurs solutions techniques et nous avons choisi celle qui parait adéquate, et ceci selon des critères spéciaux tels que le procédé de fabrication, la disponibilité des éléments de machines dans le marché et le prix. La phase de dimensionnement est basée sur des calculs manuels de la RDM bien détaillés, finalement on a réalisé la conception sur le logiciel CATIA pour donner à notre système une meilleure visualisation.

Scourtin* : Support de pâte en forme de disque filtrant, en fibres naturelles ou artificielles, sur lequel est étalée la pâte d'olives destinée à être pressée. Presse* : Appareil utilisant une pression mécanique pour exprimer le moût huileux de la pâte d'olives.

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Listes des figures Figure 1: Planning de Gantt de projet ........................................................................................... 13 Figure 2 : les opérations d’extraction d’huile d’olive ................................................................... 14 Figure 3 : Presse à scourtins hydraulique avec malaxeur .............................................................. 15 Figure 4: Chaine continue d’extraction d’huile d’olive ................................................................ 16 Figure 5 : Système continue d’extraction d’huile à 3 phases ........................................................ 16 Figure 6 : Système continue d’extraction d’huile à 2 phases ........................................................ 16 Figure 7 : Bête à cornes ................................................................................................................. 18 Figure 8 : Diagramme pieuvre de phase d’utilisation normale ..................................................... 19 Figure 9: diagramme pieuvre de phase de fonctionnement anormal............................................. 20 Figure 10: diagramme pieuvre de phase de montage et démontage ............................................. 20 Figure 11: diagramme pieuvre de phase de maintenance ............................................................. 21 Figure 12: diagramme SADT ........................................................................................................ 22 Figure 13 : Diagramme FAST ....................................................................................................... 23 Figure 14 : Solution 1 proposée .................................................................................................... 24 Figure 15 : Solution 2 proposée .................................................................................................... 25 Figure 16 : Vue 2D d’une partie de vis d’archimède .................................................................... 30 Figure 17: Types de charge supportée par les roulements ............................................................ 33 Figure 18 : Dimensions du roulement à rouleaux conique, Référence 30210A........................... 33 Figure 19 : Principes des montages en X et en 0........................................................................... 34 Figure 20 : catalogue des ajustements usuels des roulements ....................................................... 35 Figure 21: Combinaisons usuelles des épaulements pour roulement à rouleaux coniques ........... 35 Figure 22 : Solution choisi pour réaliser les épaulements entre logement et bagues extérieures . 36 Figure 23 : Solution choisi pour réaliser les épaulements des bagues intérieures ........................ 36 Figure 24 : Organigramme pour le choix du mode de lubrification.............................................. 36 Figure 25 : Dispositifs de graissage .............................................................................................. 37 Figure 26 : Caractéristiques des étanchéités pour roulements ...................................................... 37 Figure 27 : Joint à lèvre ................................................................................................................. 38 Figure 28 : dimensions du Joint à lèvre......................................................................................... 38 Figure 29 : montage du Joint à lèvre ............................................................................................. 38 Figure 30 : Dimensionnement du joint torique ............................................................................. 39 Figure 31 : L’installation du joint torique et joint plat dans le système ........................................ 39 Figure 32 : catalogue usuel des dimensions de vis de type H ....................................................... 40 Figure 33 : Catalogue usuel des écrous hexagonaux ..................................................................... 41 Figure 34 : Dessin 3D d’assemblage panier-porte coussinet ........................................................ 41 Figure 35 : répartition de pression sur la paroi de panier .............................................................. 42 Figure 36 : Image 2D de porte coussinet ....................................................................................... 42 Figure 37 : Catalogue usuel des coussinet .................................................................................... 44 Figure 38 : Vue isométrique de fourreau...................................................................................... 44 Figure 39: Dessin 3D de système de pressage .............................................................................. 45 Figure 40: Dimensions du cône de pression.................................................................................. 46 Figure 41: Vue 2D des flasques et axes de support ....................................................................... 47 Figure 42 : Dimensionnement de tige filetée ................................................................................ 48 Alilouch Hatim Bouhssain Aazedine

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Figure 43 : Vue 3D de voulant manivelle ..................................................................................... 48 Figure 44 : dimensionnement de la clavette .................................................................................. 49 Figure 45 : dimensionnement de l'écrou à encoches ..................................................................... 50 Figure 46 : dimensionnement de la rondelle de serrage ................................................................ 50 Figure 47 : Limiteur de couple MAYR REF 3/135-21 ................................................................. 52 Figure 48 : Vue 2D de clavette forme B ....................................................................................... 52 Figure 49 : Catalogue usuel des dimensions de la clavette ........................................................... 52 Figure 50 : Cisaillement de la clavette .......................................................................................... 53 Figure 51 : schématisation du motoréducteur ............................................................................... 54 Figure 52 : Broyeur à deux cylindres ............................................................................................ 55 Figure 53 : Broyeur à marteaux ..................................................................................................... 55 Figure 54: Broyeur à disques dentés ............................................................................................. 56 Figure 55 : Vue isométrique de vis sans fin .................................................................................. 58 Figure 56 : Cône de pression soudée avec l’axe fileté .................................................................. 59 Figure 57 : Flasques et axes de support......................................................................................... 59 Figure 58 : Voulant manivelle ....................................................................................................... 59 Figure 59 : Assemble de système de pressurage ........................................................................... 59 Figure 60: Assemblage de panier avec le porte coussinet ............................................................. 60 Figure 61 : Vue isométrique CATIA de fourreau ......................................................................... 60 Figure 62 : Vue Isométrique CATIA de la trémie ........................................................................ 60 Figure 63 : Vue isométrique CATIA du motoréducteur ............................................................... 61 Figure 64 : Vue isométrique CATIA de limiteur de couple MAYR ............................................. 61

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Liste des tableaux Tableau 1: Tableau QQOQCP.................................................................................................. 11 Tableau 2: Charte de projet ...................................................................................................... 12 Tableau 3 : les taches du projet ................................................................................................ 13 Tableau 4: regroupement des fonctions similaires ................................................................... 21 Tableau 5 : Cahier des charges fonctionnelles ......................................................................... 22 Tableau 6 : Pondération des critères et solutions ..................................................................... 26 Tableau 7 : catalogue des coefficients de frottement pour quelques matériaux ....................... 32 Tableau 8 : Tableau des moments fléchissants ........................................................................ 43 Tableau 9 : Catalogue usuel de limiteur de couple REF 3/135.21 ........................................... 51

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INTRODUCTION GENERAL Pour garantir un développement harmonieux du secteur oléicole, il devient urgent de restructurer et moderniser l’oléiculture et utiliser des technologies appropriées pour l’extraction de l’huile de telles technologies aideraient à produire une huile de qualité et à un moindre cout. Dans le cadre de projet de fin d’étude, notre encadrant propose un projet concernant l’étude et la conception d’une machine d’extraction d’huile qui doit être moins chère et efficace pour améliorer la productivité des activités de huilerie dans les régions rurales du Maroc. Dans le premier chapitre, nous présentons une introduction au contexte général du projet et une analyse de problématique. Nous présentons par la suite les objectifs du projet à atteindre. Le deuxième chapitre comportera une analyse détaillée du besoin ainsi que l’analyse fonctionnelle pour l’élaboration du cahier des charges fonctionnel résumant les fonctions du système et les niveaux de leurs critères. Cette étude théorique débouche ensuite dans le troisième chapitre sur une proposition des solutions techniques pour la réalisation des différentes opérations nécessaire pour presser la pâte d’olive afin d’extraire l’huile. Ces solutions feront par la suite l’objet d’une étude comparative pour chaque critère, à savoir la productivité, la fiabilité et le coût. Cette comparaison nous permettra de fixer une solution finale qui sera adaptée pour la suite de l’étude. Dans le quatrième chapitre nous passons au dimensionnement de la solution choisit dans le chapitre précédent. Cette étape consiste à relever les dimensions utiles et les charges appliquée sur notre système afin de pouvoir choisir les composants pouvant supporter ces efforts réalisant les mouvements du système. Ce chapitre entame par la suite une conception bien détaillée des éléments de machine choisis. Et on finalisera notre travail par la conception du système assemblé sur le logiciel CATIA.

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CHAPITRE I Présentation du sujet Dans ce chapitre, nous définissons le contexte de notre projet. Ainsi, nous expliquons les différents aspects donnant naissance à notre besoin. Pour ce faire, nous étudions la faisabilité liée à la réalisation. Nous allons parler également des outils organisationnels afin de réussir notre mission. Nous faisons appel à une étude des machines d’extraction d’huile existantes.

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I.

Etude d’opportunité :

I.1. Contexte du projet : Aujourd’hui, la production d’huile reste encore active mais à une échelle artisanale très peu productive à cause du manque de machinerie et d'équipement agricoles à cause de leur prix très élevé. Ce manque constitue est le facteur principal expliquant le faible niveau de productivité des activités industrielles de transformation d’olive et le problème auquel les producteurs sont affrontés et freine l’augmentation de leur production. Dans les régions rurales de Maroc, beaucoup de paysans sont obligés de vendre les olives brutes à des négociants qui sont des spéculateurs, ou bien de parcourir des dizaines de kilomètres pour arriver aux huileries d'olives (Maâsras) ensuite ils sont obligés de payer des sommes importantes pour le service d’extraction d’huile. Lors d’une recherche, nous nous sommes rendus compte de la situation actuelle et nous avons soutenu en priorité la recherche de nouvelles solutions techniques moins chères et efficaces visant à augmenter la productivité des activités de huilerie dans les régions rurales afin d’augmenter la plus-value pour les producteurs et transformateurs.

I.2. Description du projet : Afin de dégager la problématique de notre étude, un QQOQCP a été réalisé. L'objectif de cet outil est de se poser toutes les questions relatives à un problème afin d'en fixer le périmètre en vue d'une future démarche de résolution de problème. Il est utilisé dès lors que l'on cherche à avoir une vision complète d'une situation. La réponse à ces questions permet de fournir un consensus quant à la nature et à effet du problème : Quoi ? « De quoi s’agit-t-il ? »

Qui ? « Qui sont les personnes concernées ? »

Où ? « Où le problème apparaît-il ? »

Quand ? « Quand le problème apparaît-il ? »

Comment ? « Comment mesurer le problème ? » « Comment mesurer ses solutions ? »

Pourquoi ? « Pourquoi cette solution est-elle choisie ? »

Conception d’une extrudeuse d’huile d’olive Les paysans les coopératives agricoles Les huileries Les régions rurales du Maroc Saison d’olivaison Par l’analyse des machines existantes et proposer d’autres solutions techniques ou d’amélioration Avoir des machines moins couteuses, facile à utiliser, économique et avec un bon rendement Tableau 1: Tableau QQOQCP

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PFE LICENCE DIP I.3. Responsabilités et cadre du projet : La définition de l’équipe du projet est primordiale pour organiser de bout en bout le bon déroulement du projet. La figure suivante représente l’organigramme de l’équipe de notre projet. Charte de projet Conception d’un pressoir d’huile d’olive

Thème de projet Département Date de début

Département mécanique 25/04/2018

Date de fin

10/06/2018

Comité de pilotage Nom

Prénom

Rôle

RECHIA

Ahmed

Encadrant pédagogique

ALILOUCH

Hatim

Pilote de projet

BOUHSSAIN

Aazedine

Pilote de projet Tableau 2: Charte de projet

I.4. Objectifs du projet : Le projet s’inscrit dans le cadre de la conception des nouvelles machines d’extraction d’huile d’olive. Notre but est d’assurer l’efficacité de ces produits, ne serait-ce que théoriquement afin de satisfaire les clients qui sont les paysans (oliveurs). Dans ce projet, intitulé « l’Etude et la conception d’une extrudeuse d’huile d’olive », Nous allons d’abord recenser et analyser les machines existantes et proposer des solutions techniques et que, par la suite, nous étudierons leur dimensionnement et choisirons les matériaux convenables pour atteindre une conception d’un système d’extraction d’huile capable de valider les objectifs suivants :  Permettre à l’utilisateur de presser la pâte broyée en toute sécurité et sans déployer un effort énorme ;  Sortir le tourteau dont la teneur en eau a été réduite, afin d'éviter la fermentation et d'assurer sa stabilité dans des conditions de stockage appropriées ; Ces objectifs doivent être atteints sous des contraintes imposées par l’environnement extérieur :  N’influencer pas sur le rendement d’huile ;  N’utiliser que des éléments et matériaux qui peuvent être utilisés dans ce type de

production

agricole.

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II.

Planification du projet : Planning du projet sous le diagramme GANTT : L’adaptation d’une démarche de gestion de projet, illustrée dans le diagramme Gantt, permet

une meilleure compréhension du déroulement des taches effectuées. A l’aide du logiciel de planification Gantt Project, nous avons pu construire notre planning de stage comme il est présenté ci-dessous : Phases

Définir Analyse d’existant

Recherche et documentation Définir le contexte du projet Elaboration d’un Cahier des charges fonctionnel Etudier la situation existante

Choix des solutions techniques Elaboration des concepts et des dessins techniques Dimensionnement Etudier Choix de matériaux Choix Choix des éléments d’assemblage Choix des éléments de transmission Choix d’alimentation Choix des éléments de guidage en rotation et d’étanchéité Conception Conception des éléments de machine Rédaction du rapport et présentation Innover

Durée 3 jours 7 jours 4 jours 7 jours 7 jours

4 jours 7 jours

Tableau 3 : les taches du projet

Figure 1: Planning de Gantt de projet

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III.

Description générale du procédé d’extraction huilerie :

La figure ci-dessous présente la méthode générale de travail au niveau de l’huilerie, c’est-à-dire la méthode d’obtention de l’huile d’olive vierge. Les opérations de base et leurs variantes sont :

Figure 2 : les opérations d’extraction d’huile d’olive

1. Opérations de réception : Elles consistent à préparer l’olive pour son pressage postérieur, elles sont communes à toutes les huileries, ces opérations sont : Nettoyage, lavage et Contrôle du poids et de la qualité (aspect, acidité) 2. Opérations de pressage et extraction : a. Le broyage s’effectue à l’aide de moulins en pierres (traditionnels) ou de marteaux ou disques (installations modernes) b. L’extraction ou séparation des phases grasses (huile) solides (grignon) et aqueuses (margine). Les systèmes utilisés sont au nombre de trois :  SYSTÈME DISCONTINU PAR PRESSES: Consiste à presser la pâte à l’aide de presses hydrauliques. le résultat de l’opération est l’huile et le grignon ou résidu solide.  SYSTÈME CONTINU À TROIS PHASES : séparation huile/masse par centrifugation à l’aide d’une centrifugeuse horizontale appelée “décanteur”, qui effectue un travail en continu. Comme dans le cas précédent, le résultat de l’opération est l’huile, la margine, et le grignon.  SYSTÈME CONTINU À DEUX PHASES : variante du système précédent. Ici, le décanteur sépare l’huile et mélange le grignon et la margine en une unique phase de consistance pâteuse appelée grignon humide ou grignon à 2 phases.

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3. Opérations de filtration et conservation Une fois débarrassée de son grignon et son eau, l’huile reste un peu trouble. Il est alors possible de la clarifier en la filtrant avec une pompe filtre à plaque. La conservation de l’huile se fait à l’abri de l’air et de la lumière à une température comprise entre 10 et 15°C. La mise en bouteille a pour but de réduire le plus possible la surface où l’huile est en contact avec l’oxygène. Notre étude concerne seulement les opérations de pressage et extraction. A. SYSTÈME DISCONTINU PAR PRESSES : C’est le même principe que celui utilisé dans l’Antiquité. Avant trituration, les olives sont défeuillées et lavées dans des machines spéciales pour éliminer toutes les impuretés qui peuvent donner des défauts organoleptiques à l’huile d’olive. La pâte obtenue est malaxée dans une machine appelée malaxeur qui libère les molécules d’huile des fibres du fruit pour former des gouttelettes d’huile dans la pâte. La pâte huileuse est distribuée et étalée sur des scourtins qui sont empilés sur le chariot de la presse. Ensuite, la presse comprime l’ensemble à grande pression pour séparer la partie liquide (huile +eau) de la partie solide qui devient « grignon d’olive ».

Figure 3 : Presse à scourtins hydraulique avec malaxeur

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PFE LICENCE DIP B. SYSTÈME CONTINU: Vers les années 50, le pressoir a été remplacé par le système d’extraction par centrifugation : celui-ci emploie un extracteur centrifuge à axe horizontal, qu’on appelle décanteur.

Figure 4: Chaine continue d’extraction d’huile d’olive

 SYTÈME CONTINU À TROIS PHASES :

La pâte d’olives, préparée de manière opportune au cours de la phase de malaxage, est acheminée vers l’extracteur centrifuge à l’aide d’une pompe à vis, à débit variable. L’extracteur est réglé de manière à envoyer les deux phases liquides - huile et eau de végétation - sur deux sorties et la troisième phase solide du côté opposé. Ceci est possible en ajoutant une quantité opportune d’eau à la pâte en entrée, ce qui produit une grande quantité d’eau de végétation à éliminer. Le grignon obtenu à un taux d’humidité d’environ 50%. Figure 5 : Système continue d’extraction d’huile à 3 phases

 SYSTÈME CONTINU À DEUX PHASES :

Au cours de l’extraction à deux phases, l’extracteur centrifuge est conçu de manière à n’avoir que deux sorties : l’une liquide pour l’huile et l’autre pour le grignon et l’eau. Ce type d’extraction permet de réduire ou d’éliminer l’utilisation de l’eau du processus, d’où avantage : l’emploi limité des ressources naturelles (eau), et la réduction ou l’élimination de la production de résidus, dont l’évacuation pèse sur les coûts de gestion. Le grignon obtenu à un taux d'humidité d'environ 60%. Figure 6 : Système continue d’extraction d’huile à 2 phases

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CHAPITRE II Elaboration du cahier de charges fonctionnel Ce chapitre, a pour but le choix d’une solution adéquate, qui sera l’objet de notre dimensionnement. En effet, nous allons commencer par une analyse fonctionnelle interne, qui va aboutir à un cahier des charges fonctionnel, puis nous allons faire appel à une analyse externe à l’huissier de l’outil FAST. Après, nous allons élaborer un inventaire de plusieurs solutions possibles, et ceci dans le but de choisir la solution la plus adéquate selon des critères bien définis.

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I.

Introduction

Avant de commencer tout projet il est primordial d’élaborer un cahier des charges fonctionnel pour nous guider dans notre approche du sujet et exprimer le vrai besoin du client en terme de fonctions que nous allons rechercher, regrouper, valider, ordonner et caractériser par la suite.

II.

Analyse fonctionnelle II.1.

Analyse de besoin :

Lors d’une démarche d’analyse fonctionnelle, le concepteur doit suivre des étapes d’étude. Commençons

par

l’analyse

du

besoin

pour

exprimer

le

but

de

l’étude.

La

verbalisation du besoin revient à répondre à trois questions: A qui le produit rend‐il service ? Sur quoi agit-il ? Et dans quel but ? La réponse à ces questions est représentée grâce à l’outil graphique « Bête à cornes » (Figure N°--)

Les paysans

Les Olives

Extrudeuse d’huile Presser et broyer les olives pour extraire l’huile Figure 7 : Bête à cornes

Enoncé du Besoin : « Le Produit rend service aux paysans en lui permettant l’extraction d’huile d’olive »

II.2.

Analyse fonctionnelle externe

Dans cette partie, nous

devons dégager les différents éléments constituant

l’environnement du Presse-huile dans différentes phases de sa vie. Pour ce faire, nous ferons appel au diagramme pieuvre dans le but de visualiser le milieu environnant, ainsi que les fonctions principales et contraintes auxquelles nous sommes censés de répondre. Après, nous classifierons les fonctions dégagées selon leurs priorités, puis nous établirons le cahier de charges fonctionnel.

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PFE LICENCE DIP II.2.1 Phases de vie du produit Après avoir défini les objectifs de la conception et le niveau de précision recherché, nous pourrons définir plusieurs phases de vie pour un produit. Pour notre cas, nous allons nous contenter de trois phases :

 L’utilisation normale du produit.  Fonctionnement anormal du produit  Le montage et le démontage de la machine  La maintenance A Chaque phase du cycle de vie du produit s’ajoute des contraintes, et sa conception prend la forme d’un compromis entre ces contraintes et la satisfaction de son besoin. II.2.2 Diagramme pieuvre Le diagramme pieuvre ou graphe des interactions, permet de définir les liens entre le système au centre et les différentes entités qui lui sont reliées. Le diagramme pieuvre en différentes cycles de vie du « presse-huile d’olive» : 1. Phase d’utilisation normale : Espace disponible

Energie

FC2

L'utilisateur

FP1

Presse-huile d'olive

FC4 Poussière

FC1

FC3

Sécurité

L'olive

FC7 FC5 Le temps

Environnement

FC6 Le cout

Figure 8 : Diagramme pieuvre de phase d’utilisation normale

FP1 : Permet à l’utilisateur de broyer et compresser l’olive pour extraire l’huile FC1 : S’adapter à l’espace disponible FC2 : Se relier aux énergies disponibles FC3 : Assurer la sécurité de la machine FC4 : Résister à la poussière FC5 : La machine doit effectuer l’opération en minimum de temps FC6 : Avoir un cout minimal FC7 : Résister à l’agression du milieu extérieur (Humidité, …) Alilouch Hatim Bouhssain Aazedine

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2. Phase de fonctionnement anormal

L'utilisateur

FC8

La sécurité

FP2

Presse-huile d'olive

FC9

Figure 9: diagramme pieuvre de phase de fonctionnement anormal

FP2 : Assurer la sécurité de l’utilisateur lors d’un fonctionnement dégradé ; FC8 : Permettre à l’opérateur d’arrêter la machine au cas d’un fonctionnement anormal; FC9 : Assurer la sécurité de la machine.

3. Phase montage / démontage :

Outils de travail FC10 FC11

Pressehuile d'olive

L'employeur

FC12

Espace disponible

Figure 10: diagramme pieuvre de phase de montage et démontage

FC10 : Avoir des outils standards pour le montage et démontage de la machine ; FC11 : Permettre à l’opérateur le montage et le démontage du système avec aisance ; FC12 : S’adapter à l’espace disponible.

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PFE LICENCE DIP 4. Phase maintenance

Outils de travail

FC13 Pièce de rechange

L'employeur

FC14

Presse-huile d'olive

FC15

Figure 11: diagramme pieuvre de phase de maintenance

FC13 : Permettre à l’utilisateur la maintenance de la machine ; FC14 : Avoir des outils standards pour la maintenance ; FC15 : Avoir des pièces de rechange standards pour les éléments de la presse. II.2.3 Hiérarchisation des fonctions Fonctions

Description

Regroupement

FP1

Permet à l’utilisateur de broyer et compresser l’olive pour extraire l’huile

FP1

FP2

Assurer la sécurité de l’utilisateur lors d’un fonctionnement dégradé

FP2

FC1’

S’adapter à l’espace disponible

FC1, FC12

FC2

Utilisé l’énergie du secteur

FC2

FC3’

Assurer la sécurité de la machine

FC3, FC9

FC4

Résister à la poussière

FC4

FC5

La machine doit effectuer l’opération en minimum de temps

FC5

FC6

Avoir un cout minimal

FC6

FC7

Résister à l’agression du milieu extérieur

FC7

FC8’

Avoir les outils standards

FC8, FC14

FC9

Permettre à l’opérateur le montage et le démontage du système facilement

FC11

FC10

Permettre à l’utilisateur la maintenance du système facilement

FC13

FC11

Avoir des pièces de recharge standard

FC15

Tableau 4: regroupement des fonctions similaires

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Page 21

PFE LICENCE DIP II.2.4 Cahier des charges fonctionnel Fonction

Critère

Niveau

Flexibilité

60 Kg

± 10 kg

FC5

La masse : en kg Capacité : Dimensions de la machines : en millimètre o Hauteur : o Largeur : o Longueur : Temps d’opération : en Kg/min

1500 mm 500 mm 1000 mm 8.2 Kg/min

±250mm ±100mm +250 mm ± 2 kg/min

FC1

Surface (espace alloué) : en mm²

500000 mm²

± 20%

FC2

Puissance de moteur

4 kW

± 1.5 kW

FC9

Temps de montage et démontage

15 min

±5 min

FC10

Temps de réparation Nombre des personnes intervenants

45 minutes 1 personne

± 15 min au maximum

FP1

Tableau 5 : Cahier des charges fonctionnelles

II.3.

Analyse fonctionnelle interne

L’analyse fonctionnelle interne permet de faire la liaison entre l’analyse du besoin (qui reste loin des solutions technologiques), et la conception détaillée qui met le point sur les détails techniques du système IV.1.1. Analyse fonctionnelle descendante (Niveau A-0) Ce type d’analyse permet de modéliser et de décrire graphiquement notre système. Energie électrique Matière première (Olives)

Huile d’olive

Permet à l’utilisateur d’extraire l’huile d’olive A0

Système de pressurage Système broyage Figure 12:de diagramme SADT Analyse fonctionnelle technique Dans cette phase, nous allons analyser notre presse d’huile d’olive d’une manière interne. C’est-à-dire, nous allons citer les différentes solutions technologiques susceptibles de concrétiser les fonctions techniques. Notre analyse est faite sur la base du diagramme FAST :

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Page 22

PFE LICENCE DIP Fonctions

Fonctions techniques

Solutions techniques

Figure 13 : Diagramme FAST

Après avoir terminé le diagramme FAST, nous sommes devant plusieurs solutions technologiques qui peuvent être utiles pour notre presse d’huile d’olive. Dans le diagramme FAST, nous constatons l’existence de plusieurs technologies d’entrainement, de fixation…, parmi lesquelles, nous trouvons des mécanismes qui se basent sur l’hydraulique, la mécanique… Par la suite, nous allons essayer de constituer plusieurs solutions possibles pour extraire l’huile d’olive. Dans notre inventaire, nous allons nous inspirer des mécanismes déjà existants dans le marché et d’apporter des améliorations, ou bien inventer d’autres solutions. La prochaine partie traitera les solutions proposées et mettra en évidence la méthode de choix de celle la plus convenable pour notre presse d’huile d’olive. Alilouch Hatim Bouhssain Aazedine

Page 23

PFE LICENCE DIP

III.

Inventaire et choix des solutions Dans cette partie, Nous proposons deux solutions susceptibles d’être mises en jeux pour

réaliser la presse d’huile d’olive. Après, nous avons choisi la plus convenable, tout en adoptant des critères bien précis :

III.1

Solutions possibles :

I.1.1.

Solution 1

Figure 14 : Solution 1 proposée

 Principe de fonctionnement : La solution proposée consiste à utiliser une presse à vis. Cette dernière est constituée d'une trémie dans laquelle on verse les graines d’olive, qui sont ensuite dirigées vers une vis sans fin (vis d’Archimède) entourée d'une cage sur toute sa longueur. L’effort se fait dans le sens de l’axe de la machine, la graine est poussée au fond et comprimée, l’huile reflue vers le tube perforé. Le tourteau sort au bout de l’axe par un cône de pression liée avec une manivelle qui sert à régler la pression dans le panier. Sur cette presse, la vis est reliée à un réducteur qui permet une régulation de la vitesse de la vis à partir du moteur. La trémie de la machine reliée à un broyeur. Les graines sont donc été broyées avant le pressage.

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Page 24

PFE LICENCE DIP

I.1.2.

Solution 2

Figure 15 : Solution 2 proposée

 Principe de fonctionnement : La deuxième solution proposée consiste à utiliser une presse à piston, Cette dernière est constituée d'une trémie dans laquelle on verse les graines d’olive broyées, qui sont ensuite dirigées vers la boite de réception, la pâte d’olive est poussée au fond et comprimée par un piston lié par un vérin hydraulique, l’huile reflue par le panier. Le tourteau sort ensuite par un Cette machine reproduit le principe ancien de la presse hydraulique, mais sans intervention humaine, c'est-à-dire que les anciennes presses discontinues nécessitent un opérateur qui distribue la pâte provenant du pétrissage en couches posées sur des scourtins qui servent à drainer l’huile. Cette presse nécessite une pompe hydraulique qui fournit une grande pression au vérin qui est à son rôle liée au piston qui comprime la pâte d’olive broyée. Cette presse reliée aussi à un broyeur lié à un motoréducteur.

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Page 25

PFE LICENCE DIP III.2

Comparaison des solutions

Nous appliquons une analyse multicritère pour choisir une solution parmi celles proposées au départ L’analyse multicritères est un outil d’aide à la décision permettant d’effectuer en groupe un choix en fonction de critères préalablement définis. La démarche consiste à compléter un tableau qui comporte les solutions, les critères et leurs poids. Nous allons adopter plusieurs critères essentiels qui sont cités ci-dessous : 

Sécurité humaine : elle concerne le niveau de dommage humain susceptible d’être provoqué lors du fonctionnement de la machine.



Facilité de manipulation : elle désigne l’effort déployé par l’utilisateur et son intervention durant l’opération d’extraction d’huile.



Le Cout : il doit être minimal, il regroupe le cout de l’achat des éléments de machine.



Taux de productivité : ce critère a pour but de quantifier la quantité produite dans un certain temps.



Simplicité de conception : la machine doit être simple, facile à construire, et moins complexe.

Le tableau suivant regroupe les différents poids alloués à chaque solution dans notre analyse multicritère. Barème de notation : pour chaque projet et pour chaque critère, nous attribuons une note sur une échelle courte, c’est-à-dire de 1 à 5 où 1 indique que le projet ne répond pas du tout au critère et 5 qu’il y répond tout à fait.

Solution 1 Solution 2

Sécurité

Facilité de

humaine

manipulation

Cout

Taux de

Simplicité de

productivité

conception

Total

4

3

3

4

4

18

4

3

1

2

2

12

Tableau 6 : Pondération des critères et solutions

D’où la solution choisie est la solution 1. On détaillera par la suite les différents composants de cette solution.

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Page 26

PFE LICENCE DIP III.3

Choix des éléments constitutifs :

D’après l’analyse multicritère, nous avons choisi la solution 1, qui paraît plus adaptable à notre besoin, et qui satisfait la majorité de nos attentes. Dans cette partie, on citera les différents composants constituant notre presse à vis. Elle est divisée à son tour divisée en deux parties, une partie de construction et une autre mécanique. La partie de construction comportera : - Bâti : permet de supporter les éléments de machine. -

Trémie et boite de réception : C'est dans lesquelles qu'on charge les olives à presser et on les guide vers la vis.

La partie mécanique comportera : - Un moteur électrique - Un réducteur : Son but est réduire la vitesse du moteur tout en augmentant le couple - Vis d’archimède : sert à pousser la pâte d’olive contre le cône, et de se fait entraîne l'augmentation de pression. - Cône et manivelle : Servent à régler la pression dans le panier - Les accessoires de fixation - Les éléments de guidage en rotation - Broyeur

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PFE LICENCE DIP

CHAPITRE III Etude et dimensionnement de la presse d’huile d’olive Dans ce chapitre, nous allons passer à l’étude détaillée de la solution choisie en retrouvant les efforts appliqués sur chaque composant, puis en recherchant les dimensions respectives appropriées pour supporter ces efforts. Pour les composants standards, nous allons citer des fabricants spécialisés pour les acheter. Nous allons terminer par un choix du motoréducteur de notre machine ainsi qu’une liste des broyeurs recommandés.

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PFE LICENCE DIP

I.

La Vis D’archimède

La vis est la partie principale de la presse. C'est elle qui fait avancer les noix de palme et les pousse contre le cône, et de se fait entraîne l'augmentation de pression. Cette pression est obtenue sans variation de volume c’est-à-dire (La matière comprime la matière). L’opération de pressage va générer des efforts axiaux sur la vis, car la pâte comprimée va appliquer une force résistante axiale sur les hélices de la vis d’archimède I.1.

Choix de matériaux de la vis sans fin : La vis d’Archimède a un contact direct avec la pâte d’olive, c’est-à-dire qu’il faut choisir un matériau de contact alimentaire, ce qui signifie que le matériau doit répond à des exigences règlementaires ou normatives garantissant qu'il n'y a pas de risque de toxicité induite, ainsi qu’il doit être non corrosif. Donc l’acier inoxydable est le meilleur choix, car il est résistant à la corrosion, non toxique, usinable, ainsi que ses propriétés mécaniques sont excellentes. I.2. Etude dimensionnelle de la vis sans fin : - Cas d’une vis isolée :

Avec : Cm : le couple moteur d’entrée dfi : effort élémentaire de compression appliqué par la vis sur la pâte Fr : effort résistant axial appliqué par la pâte Cr : couple résistant de la vis - Calcul des forces : Appliquant le principe fondamental de la statique : ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ = ⃗0 ∑ 𝐹(𝑒𝑥𝑡) -Projection suivant l’axe « Z » :

∑dfi – Fr =0 => ∑ dfi = Fr

Alors les efforts élémentaires de compression égal aux efforts résistant appliquer sur la vis - Calcul des moments : ∑ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ M(ext) = ⃗0 - Projection suivant l’axe « Z » : CM – Cr = 0 => CM = Cr Donc le couple résistant appliqué sur la vis égal au couple moteur d’entrée

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PFE LICENCE DIP  Etude géométrique et calcul RDM de la vis :

Figure 16 : Vue 2D d’une partie de vis d’archimède

Nous savons que la pression d’extraction d’huile d’olive pour les systèmes continus d’extraction d’huile d’après les expériences réalisées sur la pâte d’olive à l’institut Agronomique et Vétérinaire Hassan II : est égal à 100 Kg/cm2 ≈ 9.8 MPa Pour déterminer les variables liées au paramètres du vis d’Archimède il faut faire un calcul d’RDM à base d’une hypothèse afin d’avoir des dimensions convenable aux efforts appliquée sur la vis. o L’hypothèse : p = 50 mm Dint = 60 mm Dext = 98 mm P = 9.8 MPa s (Coefficient de sécurité) = 3 Re = 170 MPa (pour l’acier inoxydable) -Calcul de l’angle au sommet réel :

Le pas de la vis (p) va déterminer l’angle de filet avec un plan perpendiculaire à l’axe de la vis. En fait, ces angles varient avec la distance à l’axe de la vis tel que :

tg γ=

p π Dint

γ = tg−1

=>

p π Dint

Application numérique : 50

γ = tg−1π . 60

=>

γ = 14.856 °

-Calcul de l’angle de l’hélice tg α =

p π Dext

=>

α = tg−1

p π Dext

Application numérique :

α = tg−1 Alilouch Hatim Bouhssain Aazedine

50 π 98

=>

α = 9.22°

Page 30

PFE LICENCE DIP

o

Vérification de l’hypothèse Appliquant la condition de résistance à la torsion pour déterminer le couple RDM max associé au diamètre. 𝑀 𝐼 𝑦𝑚𝑎𝑥

< 𝑅𝑒𝑝

M


𝑅𝑒𝑝 𝐼𝑜 𝑦𝑚𝑎𝑥

Le moment quadrature polaire pour un cylindre plein égal à

I0 =

𝜋 . 𝐷^4 32

Avec : ymax = le rayon du cylindre Alors : M< A.N : M


𝑆 ≤

𝐹 .𝑠 𝑅𝑒

=>

𝐹 .𝑠

𝑒 ≤ 𝐷.π.Re

=>

e ≤ 5.98 ;

D’où e = 7 mm Alilouch Hatim Bouhssain Aazedine

Page 47

PFE LICENCE DIP 

Les 3 tiges filetées servent à lier la première bride avec le panier et de positionner la deuxième bride. Chaque tige doit supporter une charge axiale supérieure à 70KN Déterminons alors le diamètre des tiges : Les 3 tiges sont séparées entre eux de la même distance ainsi qu’elles sont de la même matière et diamètre, alors : La force axiale appliquée sur chaque axe est : F’= Ft / 3 A.N : F’ = 76962 / 3 = 25642 N Donc le diamètre minimal de la vis est : Avec :

Limite élastique : Re = 250 Mpa Coefficient de sécurité : s = 2

A.N : dmin ≥ 15.93 mm -

Alors on peut maintenant choisir les dimensions convenables pour notre tige : ØD= 16 mm Filetage : M 16 L = 150 mm B1 = 35mm B2 = 45 mm Matière : acier à basse teneur en carbone

Figure 42 : Dimensionnement de tige filetée

V.3.

La manivelle :

Le voulant manivelle sert à régler la pression dans le panier. Il règle l'initial du cône. Plus le cône est près de la sortie du panier au départ, plus la pression sera importante. C'est seulement une fois que le tourteau commence à sortir qu'on essaie de tourner le voulant pour augmenter la pression.  Dimensionnement et choix de matériaux : Matériau : Aluminium, c’est un matériau de faible masse et résistant à la corrosion Figure 43 : Vue 3D de voulant manivelle

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PFE LICENCE DIP Dimensions : Diamètre extérieur du volant : ØD = 140mm Diamètre intérieur d’alésage : Ød = 15mm Longueur : L = 36.5mm Fabriquant : ELESA SOLUTIONS  Solution de montage : Encastrement par clavette Nous savons bien que la liaison entre le voulant et l’arbre fileté est encastrement, alors le meilleur choix pour assurer cette liaison est par la clavette de type B. - Matériau : L’acier à clavette (XC48) - Dimensionnement de la clavette : Calculons la longueur de clavette L : Dans les hypothèses où les dimensions de la clavette sont petites devant le diamètre, l’effort transmis est donné par : Ft = C/R = 2C/d On sait que le couple maximum appliqué par la main est moins de 4 N.m pour les volants de diamètre (D ≤ 200mm). La largeur et l'épaisseur des clavettes sont normalisés, ils sont déterminés en fonction du diamètre de l’arbre. Ces dimensions normalisées sont données dans un tableau (page 53)

Figure 44 : dimensionnement de la clavette

Alors : Ft = 533.3 N La longueur l de la clavette peut être calculée au matage : D’où : Lmin =

𝟐 𝐅𝐭 𝐛.𝐏𝐚

𝟐𝐅𝐭 𝐛.𝐋

≤ Pa

= 2.3 mm

Avec : Pa est la pression admissible, Pa = 100 Mpa Nous avons choisi alors une clavette de longueur L= 20mm, dès que c’est difficile de trouver ce type de clavette pour arbre de ø15 mm avec une longueur moins de 15mm. Farinage par écrou encoches et rondelle frein L’écrou à encoches sert à fixer le voulant sur l’arbre fileté. Il facilite aussi le montage et le démontage des deux pièces. L’écrou à encoches est en acier ; la résistance à la traction de la matière est de 350 N/mm2 au minimum. Il possède quatre encoches également réparties sur la surface extérieure. Alilouch Hatim Bouhssain Aazedine

Page 49

PFE LICENCE DIP La rondelle de blocage est destinée au blocage d’écrou à encoches, Elle a une languette intérieure et plusieurs languettes extérieures également réparties sur la surface extérieure. La languette intérieure est engagée dans l’arbre fileté. L’une des languettes extérieures est, à titre de sécurité, repliée dans une encoche de l'écrou. La rondelle est en acier ; la résistance à la traction de la matière est de 300 N/mm2 au minimum. - Dimensions de l’écrou à encoches :

Figure 45 : dimensionnement de l'écrou à encoches

- Dimensions de rondelle de serrage :

Figure 46 : dimensionnement de la rondelle de serrage

V.4.

Réglage de pression :

Les éléments précédents servent à régler la pression dans le panier. Ils règlent la distance initiale entre le panier et le cône, plus que la distance est petite au départ. Plus que la pression sera importante dans le panier. Cette explication est purement expérimentale, car il est recommandé de démarrer la machine avec le cône déjà légèrement ouvert de quelques millimètres. C'est seulement une fois que le tourteau commence à sortir qu'on essaie de tourner le voulant pour augmenter la pression. D'après les essais réalisés en Belgique sur une machine similaire pour l’extraction de huile de palme (Coline), si on démarre la presse avec le cône déjà fermé, la pression monte trop vite, et un bouchon de tourteau très compact se crée à la sortie du panier et bloque le fonctionnement de la machine. Le réglage de la pression est très important : si la pression est trop faible, une partie de l'huile ne sera pas extraite, si elle est trop importante la machine se bloque. Pour la mesure de pression au niveau de la tête de vis, il est nécessaire d’installé un capteur de pression qui peut supporter des charges de pression dynamiques élevées ou des vibrations. Les capteurs de pression utilisés sont de type piézorésistifs de marque ENTRAN, Il s’agit de des capteurs identiques de gamme de mesure 0 – 250 bar et grâce à leur amortissement, ils sont protégés de manière optimale contre la destruction. Alilouch Hatim Bouhssain Aazedine

Page 50

PFE LICENCE DIP

VI.

Limiteur de couple

Les limiteurs de couple sont des composants de sécurité mécaniques utilisés en transmission de puissance pour désolidariser et protéger la cinématique de la force motrice lorsqu'un sur-couple résultant d'une surcharge apparaît. Dans notre cas, lors d'un dépassement du couple réglé dû à un blocage de la pâte comprimée dans la sortie, le limiteur de couple se déclenche et sépare le côté entraînant du côté entraîné pour protéger les éléments constituants de la machine ainsi que le moteur d’entrainement. Le principe de base du limiteur de couple est de supprimer la transmission de couple entre une partie tournante entraînante (l’arbre tournant du moteur) et la partie tournante entraînée (la vis d’archimède) lorsque le couple résistant dépasse la valeur de consigne réglée. Choix d’un limiteur de couple : - Couple limite : CL ≥ 424.297 N.m - Diamètre de l’arbre entraîné (de la vis sans fin) : Ød = 40 mm - Diamètre de l’arbre entrainant (du motoréducteur) : ØD = 35 mm - Type de transmission : directe (liaison entre deux arbres coaxiaux)

Tableau 9 : Catalogue usuel de limiteur de couple REF 3/135.21

Nous avons choisi alors : « ROBA-lastic - à plots», c’est un limiteur de couple de sécurité réglable pour la liaison de deux arbres coaxiaux. La transmission du couple s’effectue à travers les plots en plastique résistants à l’usure, à l’huile et peu sensibles à la température. - Référence : 3/135-210 - Fabriquant : MAYR - Couple limite à la surcharge : 250 à 550 N.m

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PFE LICENCE DIP

Figure 47 : Limiteur de couple MAYR REF 3/135-21

Clavetage : 1. Choix de clavette : - Forme : A (Oblong) - Usinage : Nécessite l’usinage de rainure sur l’arbre de vis d’Archimède avec une fraise 2T - Matière : Les clavettes en standard sont généralement de la famille des aciers au carbone trempé. Nous avons choisi alors : L’acier à clavette (XC48) 60daN/mm² Figure 48 : Vue 2D de clavette forme B

2. Dimensionnement de clavette : La largeur et l'épaisseur des clavettes sont normalisés. Ils sont déterminés en fonction du diamètre de l'arbre. Ces dimensions normalisées sont données dans le tableau ci-dessous :

Figure 49 : Catalogue usuel des dimensions de la clavette

Diamètre de l’arbre est : ø40mm, alors d’après le tableau on a trouvé : a = 12mm ; b = 8mm ; j= 35 ; k = 43.3mm

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PFE LICENCE DIP Calculons sa longueur minimale Lmin : Dans les hypothèses où les dimensions de la clavette sont petites devant le diamètre, l’effort transmis est donné par : Ft = C/R = 2C/d On sait que C = 424297.23 N.mm Alors : Ft = 21.224 KN La longueur l de la clavette peut être calculée au matage :

𝟐𝐅𝐭 𝐛.𝐋

≤ Pa

Avec : Pa = pression admissible Pour ne pas endommager la clavette, des essais de matériaux permettent de définir un critère : la pièce résistera si P< Padm, où Padm est appeler « pression admissible ». Clavetage glissant : 30 à 70 Mpa Clavetage fixe (cas le plus fréquent) : 75 à 150 Mpa Dans notre cas, les conditions de fonctionnement sont moyennes ainsi que la clavette est encastrée avec l’arbre, donc nous avons choisi Pa=100 Mpa D'où : Lmin =

𝟐 𝐅𝐭 𝐛.𝐏𝐚

Lmin = 53.06mm Selon la disponibilité des clavettes dans le marché nous avons choisi L = 55 mm Ensuite cette longueur doit être vérifiée en cisaillement :

τ=

𝑭𝒕 𝑳.𝒂

≤ Rpg

Re = 600 Mpa S = coefficient de sécurité (généralement égal à 2) Rg = 0,5 à 0,8 Re Alors: Rg = 0.5*600 = 300 Mpa Figure 50 : Cisaillement de la clavette

Rpg = Rg / S = 150 Mpa Alors : τ =

𝐹𝑡 𝐿.𝑎

= 32.12 ≤ Rpg

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Page 53

PFE LICENCE DIP VII.

Moteur réducteur

La presse d’huile d’olive est alimentée par un moteur asynchrone monophasé 220V, 50 Hz.  Choix de moteur

Figure 51 : schématisation du motoréducteur

Le service de fonctionnement associé au moteur est un service continu de type S1 avec une charge constante dans un délai suffisant pour que l'équilibre thermique soit atteint. - Déterminons les caractéristiques utiles en sortie de l’arbre moteur 1. Vitesse de rotation Ω1 : La vitesse maximale de fonctionnement de la sortie de réducteur est : N2 = 60 tr/min. Le rapport de réducteur est r = 1/12 Calculons la vitesse de rotation de sortie de moteur N1 = N2 / r = 720 tr/min 2. Calcul du couple résistant : La machine entraine un couple de 424.4 Nm Le réducteur est supposé parfait, on peut écrire : P1=P2 Soit : Ω1 = 75,4 rd/s. Alors : P1 = C1 Ω1 = P2 = C2 Ω2 D’où

𝐶𝑟1 = 𝐶𝑟2 ×

Ω2 Ω1

=>

A.N :

Cr1 = 35.38 N.m

Alors le couple résistant Cr1 égal à 35, 38 Nm Pour le fonctionnement normal du moteur, le couple moteur CM = Cr1. 3. Inertie de la charge J1 : Calcul du moment d’inertie : 2𝐼0 = 𝐼𝑂𝑋 + 𝐼𝑂𝑌 + 𝐼𝑂𝑍 = 0.386+0.386+0.009 I0 = 0.3905 Kg.m3 La machine entraine à une inertie de 0.3905 Kg m3 Alilouch Hatim Bouhssain Aazedine

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PFE LICENCE DIP Le réducteur est supposé parfait, donc on peut écrire W1 =W2 𝑊1 =

1 1 × 𝐽1 × Ω12 = 𝑊2 = × 𝐽2 × Ω 2 2

Ω22 𝐽1 = 𝐽2 × 2 Ω1 J1 = 0.00270892 Kg.m2

Alors, il faut choisir un moteur avec les caractéristiques suivantes :    

Le couple moteur La fréquence de rotation L’inertie de la charge La puissance du moteur

VIII.

Cr1 = 35, 38 N.m N1 = 60 tr/min J1 = 0.00270892 Kg.m2 PM = 2667.652 W

Le Broyeur

Le broyeur d’olive est un outil motorisé, sert à réduire la taille d’olive et cracher son noyau, afin de transformer l’olive à une pâte. Critères de choix du broyeur : 

Valable pour les matières humides. Avoir une bonne résistance à la corrosion et aux acides. Capable de broyer des matériaux durs (comme les noyaux d’olives). Capable de granuler l’olive le maximum possible pour faciliter l’extraction d’huile.

Les types des broyeurs d’olive 1. Broyeur à deux cylindres Broyeur constitué de deux rouleaux identiques, à axes horizontaux et parallèles, qui tournent en sens inverse a fin de permet l’écrasement et/ou le déchirement de la matière tout en gardant une distribution granulométrique resserrée. 2. Broyeur à marteaux

Figure 52 : Broyeur à deux cylindres

Le broyeur à marteaux est utilisé pour réduire des produits de masse moyenne, en percutant la matière par des marteaux. La granulométrie finale peut aller de moyenne (2mm) à fine (20µ). Le broyeur constitué d'un axe de rotation qui entraîne dans son mouvement une série d'éléments en acier destinés à frapper et à faire éclater les olives.

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Figure 53 : Broyeur à marteaux

Page 55

PFE LICENCE DIP

3.

Broyeur à disques dentés

Appelé aussi broyeur à plateau tournant à couteaux ou à lames, il est constitué d’un disque tournant à grande vitesse, sur lequel des lames ou des couteaux sont fixées. Il a un débit un peu plus grand que les autres broyeurs et accepte plus facilement les matériaux mous. Figure 54: Broyeur à disques dentés

 Les trois types des broyeurs sont très coûteux et hors dimension voulu. Alors il est préférable de fabriquer notre propre broyeur afin de minimiser le cout de la machine. 

Etude de fabrication : 1. broyeur à deux cylindres :

Le broyeur a deux cylindres valables avec des prix très chers et des dimensions très grandes. Ce type de broyeur et le plus simple dans la fabrication, car les formes à usiner sur les deux cylindres sont simples et réalisables avec des machines conventionnelle (tours ou fraiseuses).

2. Broyeur à disque : Pour construire un broyeur à disque, il est nécessaire de fabriquer et acheter les disques de broyage. Car la granulation des olives faite seulement à partir de ces disques, La fabrication des disques est très complexe au niveau de la forme des dents situé sur les disques et aussi dans la trajectoire et le mouvement d’outil pour l’usinage.

3. Broyeur à marteaux L’opération de granulation peut être effectuée à l’aide de deux composants les plaquettes de choc et le marteau articulé. La fabrication des placettes et du marteau est très compliquée, la forme des plaquettes est impossible à usiner par des machines conventionnelles (tour, fraiseuse)

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car

Page 56

PFE LICENCE DIP

CHAPITRE IV Conception de presse d’huile d’olive Dans ce chapitre, nous allons passer à la conception 3D de notre machine d’extraction d’huile d’olive sur le logiciel CATIA. En effet, nous

allons commencer par la conception des pièces mécaniques de chaque partie de système. Finalement nous allons élaborer une conception du bâti qui va supporter notre presse à vis et son motoréducteur.

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Page 57

PFE LICENCE DIP La conception mécanique de la presse d’huile d’olive est réalisée sur le logiciel CATIA. La partie de conception s’est déroulée en 2 phases :  1ere phase : conception des éléments mécanique de presse à vis.  2eme phase : conception du motoréducteur.

I.

Conception d’extrudeuse.

Cette phase constitue 5 parties essentielles : Etape 1 : conception de la vis d’archimède :

Figure 55 : Vue isométrique de vis sans fin

Etape 2 : conception des éléments de guidage en rotation de la vis, les éléments de lubrification et les éléments d’étanchéités

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Page 58

PFE LICENCE DIP Etape 3 : conception des éléments de pressurage :

Figure 56 : Cône de pression soudée avec l’axe fileté

Figure 58 : Voulant manivelle

Figure 57 : Flasques et axes de support

Figure 59 : Assemble de système de pressurage

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Page 59

PFE LICENCE DIP Etape 4 : conception de panier et le porte vis :

Figure 60: Assemblage de panier avec le porte coussinet

Etape 5 : conception de fourreau et trémie :

Figure 61 : Vue isométrique CATIA de fourreau

Figure 62 : Vue Isométrique CATIA de la trémie

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Page 60

PFE LICENCE DIP

II.

Conception du motoréducteur.

Moteur réducteur type A :

Figure 63 : Vue isométrique CATIA du motoréducteur

Limiteur de couple MAYR Réf : 3/135 210 :

Figure 64 : Vue isométrique CATIA de limiteur de couple MAYR

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PFE LICENCE DIP

Bibliographie et Webographie : 1. Guide de dessinateur industriel. A.CHEVALIER 1998 - 1990 2. Mémotech science de l’ingénieur 3. http://slideplayer.fr/slide/3284313/ 4. http://www.zpag.net/Tecnologies_Indistrielles/ 5. https://www.slideshare.net/eurekacifto29/14-montages-et-calculs-desroulements 6. hps://www.mayr.com/en/service/2d-3d-drawingstt 7. https://www.iso.org/obp/ui/#iso:std:iso:8088:ed-1:v1:fr 8. http://www.zpag.net/Tecnologies_Indistrielles/Roulements_Montage.ht m 9. http://www.zpag.net/Tecnologies_Indistrielles/Lubrification_graissage.h tm 10.https://journals.openedition.org/tc/4541

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