TOURILLONS, AXES, ARBRES

Ordinairement ces anneaux sont mis à chaud, de manière à produire un serrage très-énergique, par suite de la contraction due au refroidissement. Toutefois, dans ces derniers temps, on est arrivé à réaliser ce serrage, au moyen de la presse hydraulique, sans être obligé de recourir au chauffage préalable de l'anneau ; l'application de ce mode de serrage a été étendu à plusieurs cas très-importants et a permis de remplacer ainsi, avec avantage, les anciennes formes en usage; c'est ce qui a eu lieu, par exemple, pour le calage des moyeux des roues de wagons dq chemins de fer, celui des manivelles de locomotives et de leurs boutons, etc. D'une manière générale, ce dernier procédé se rapproche beaucoup du premier, et on peut admettre qu'il existe entre eux le même rapport qu'entre la rivure à froid ci la rivure à chaud. U convient, par suite, de ne pas séparer ces deux systèmes et de les comprendre tous les deux sous la désignation commune de joints forcés. Il semble également, d'après cela, qu'on est autorisé à leur consacrer une étude spéciale parmi les éléments de machines, ainsi que l'ont fait, du reste, quelques auteurs.

Considérés au point de vue cinématique, les joints forcés apparaissent comme devant être classés parmi les couples de cylindres ou de prismes (C) ou (P), avec cette particularité que, dans ces assemblages, les corps se touchent avec une telle énergie que, sous l'action de forces ordinaires, les éléments conjugués se comportent comme un corps unique et peuvent, dès lors, être utilisés pour la formation de membres de chaînes. C'est essentiellemeni au frottement pix)duit par la pression due au forcement qu'il convient d'attribuer la solidité de l'assemblage ; nous nous réservons, du reste, de revenir plus tard sur ce sujet.

§ liO.

Tourillons, axes, arbres.

Dans la science de la construction des machines, le calcul des tourillons de rotation de tout genre donne lieu à un développement de formules assez considérable. Au sujet de ces tourillons se manifeste, dans une mesure assez étendue, la dualité dont il a été question au paragraphe 2, puisqu'on a à tenir compte, d une part, des forces sensibles et, d'autre part, des forces latentes. Au point de

vuecinématiquc, le tourillon doit être considéré comme run des éléments du couple C±C~ ; c'est, en réalité, rélémentC+ de ce couple (C) ou, si l'on veut, l'élément R^ du symbole plus général (R). Le couple R^R', constitué par le tourillon et son support, est celui dont l'usage est le plus répandu dans la construction des machines ; on le rencontre, en effet, dans presque toutes les chaînes cinématiques, de grandes et de petites dimensions, avec des vitesses faibles ou considérables, sous les charges les plus minimes comme sous les plus fortes. Nous reviendrons sur l'élément R" dans le paragraphe 112.

Les axes sont des réunions conaxiales de tourillons, c'est-à-dire, des membres de chaînes de la forme C"^. . . | . . .C"^. On désigne spécialement sous le nom d'axes de charge les axes qui ont surtout à résister à des efforts de flexion.

Les arbres sont également des membres de chaînes de la forme C"^... I ...C^. Ils se distinguent des axes de charge, en ce qu'ils doivent surtout résister à des efforts de torsion ; mais, au point de vue cinématique, il n'existe aucune différence entre les axes et les arbres, qu'on confond, d'ailleurs, assez souvent, dans le langage ordinaire.

Cinématiquement, les trois éléments constructifs précédents ont, comme on le voit, une position nettement déterminée dans les machines.

glH.

Accouplements.

Sous le nom d' accouplements ^ on désigne certains dispositifs employés pour relier entre eux un certain nombre d'arbres et assurer ainsi la transmission du mouvement de rotation de l'un à l'autre. Il n'est pas aussi facile que dans les cas précédents d'assigner à ces organes leur position cinématique, puisque, sous ce nom d'accouplements, on comprend des dispositions de nature très-différente. La ti'ansmission du mouvement de rotation d'un arbre à un autre se fait également au moyen de roues dentées, de poulies à courroies, etc. ; mais ces organes ne doivent pas être comptés comme accouplements. Il n'en est pas moins vrai que les accouplement», proprement dits, sont souvent des mécanismes de plusieurs membres. On peut, à la rigueur, définir un accouplement d'arbres comme un intermédiaire destiné à transmettre, d'un arbre à un

ACCOUPIEUENTS. 4M

autre, ces mouvements de rotation qui ont lieu dans le même sens, avec le même nombre de tours, dans le même temps, et sans emploi d'engrenages. Cette délinition, il faut bien en convenir, n'est pas bien précise; mais celte absence de précision existe également dans la notion de l'accouplement lui-même.

Les accouplements se divisent en accouplements fixes, mobiles, et à débrayages'. Pour le moment, nous ne nous occuperons que des deux premières classes, en nous réservant d'examiner la troisième un peu plus loin.

Les accouplements fixes sont destinés à réunir deux arbres, de telle manière qu'ils puissent être considérés comme formant un arbre unique. On les exécute au moyen d'assemblages à vis ou de clavetages, ou encore au moyen des deux dispositions réunies; en principe même, la liaison par ri- i vels ne doit pas être exclue. La ' figure 305 représente un accouplementpar manchon, dans lequel ^^- ^^■

il est facile de reconnaître les trois membres et les trois couples de la chaîne (P^-). L'accouplement à plateaux {fig. 306) est constitué par la combinaison de deux clavetages avec un assemblage îi plusieurs vis. D'autres accouplements fixes sont le résultat de combinaisons encore plus complexes. Hais tous possèdent la propriété fondamentale de pou- Fig. 306.

voir servir pour la formation de membres de chaîne, lesquels sont de la forme C*... \ ...G*.

Les accouplements mobiles se subdivisent en accouplements à

mouvement longitudinal, trans- ,

versai et angulaire. Comme exemple du premier type, nous pouvons citer le manchon à griffes de SHAni- [fig. 307). H est disposé comme couple de prismes P±F", puisque les griffes des pièces A et B s'emboîtent les unes

■ V. U CtntlrueUuT, édition française, p. !58.

Pig. 307.

458 ANALYSE DES ÉLËMEKTS CONSTRUCTIFS DES HACHISES.

dans les autres, prismaliquement et parallèlement aux axes géométriques des arbres a et b. Accessoirement on peut remarquer que les pièces A et B sont reliées invariablement aux arbres a et b, au moyen de clavctages.

' Un accouplement à mouvement transversal est celui d'OLDaAH {/ig. 308), sur lequel nous nous sommes déjà étendus au paragraphe 72 et que nous avons reconnu èlee un mécanisme de ia forme {(XPt)s, c'est-àdire une coulisse en croix rotative.

Enfin un accouplement angulaire ou joint articulé est le joint de Cardan {ftg. 309), désigné aussi sous le nom de joint universel. Dans le Fjf. 308. cours de nos i-echerclies,

nousl'avons déjà renconlréà difTérentes reprises et, en particulier, au paragraphe 62, nous l'u vous désigné comme joint en croix rotatif, avec laformule {C|C^)Ê. Il con-

vient de ne pas perdre de vue que ce joint est souvent représenté, comme dans notre figure, sans le quatrième membre C-...Z...C-. Ces exemples suffisent pour montrer que, dans les accouplements mobiles, on rencontre en partie des œuphs d'élémenls, en partie des mécanismes complets, ou des portions de semblables mécanismes, dont les membres eux-mêmes peuvent, dans certains cas, présenter un mode de formation spécial, réalisé au moyen d'assemblages à vis et de clavctages.

Paliers, supports de paliers, bâtis. 459

Paliers, supports de paliers, bfttis.

Le palier complète le tourillon O, pour former avec lui le couple d'éléments C±C~, et constitue, par suite, Véti'ment cinématique conjugué C~. Il est muni, sous des foiines variées, d'assemblages à vis et à clavettes, ainsi que de petits mécanismes auxiliaires, dont les uns sont destinés à réunir les difTércntcs parties de la construction, c'est-à-dire à réaliser la formation des membres, les autres à faciliter

Pig. 31U.

le graissage et à assurer la propreté ; ces divers organes ne doivent pas, par conséquent, entrer dans la formule cinématique principale. Les supports de paliers ne sont pas autre chose que les ponU fixes de chaînes cïnématiques, disposés pour recevoir, au moyen d'assemblages à vis et de clavetages, des éléments de la forme C* ou C~ ; souvent même ces ponts ne forment avec ces éléments qu'une seule pièce. La figure 310 représente un support disposé

4G0 ANAIÏSE DES ÉLÉIIEBTS CONSTKUCriFS DES MACHINES.

pour recevoir les paliers de deux arbres parallèles A cl B. Si nous imaginons ces paliers appliqués sur le support, l'ensemble ne constitue, au fond, qu'un mode de réalisation pratique du pont C~... I ...C-, représenté par la figure 5H.

Le support de la figure 312, qui est disposé pour deux arbres perpendiculaires, est fréquemment utilisé dans les installations de

turbines ; en supposant fixés les paliers E et F, l'ensemble est cinématiquement identique au pont C-..,J,..C~ de la figure 313, ou

encore au pont C*...^...C^ de la ligure 314, en tenant compte de la possibilité d'inversion des couples inférieurs. Les coussinets, les boulons, le chapeau, les boulons de fondation, etc., ne servent qu'à constituer, d'une part, l'élément C", et qu'à assurer, d'autre part, la liaison de l'ensemble avec le sol ou avec les bâtiments. À un support composé, du genre de celui que représente la figure 315, nous pouvons toujours substituer le pont de la figure 316, qui

PALIERS, SUPPORTS DE PALIERS, BATIS. m

comprend quatre éléments de la forme C~, en supposant, bien entendu, les paliers (îsés sur le support.

Il est évident, d'après cela, que tout constructeur, avant d'a-

border le tracé d'une machine, devrait commencer par se faire une idée nette des supports de paliers et, en général, de la construction des bâtis, en se bornant à les considérer dans toute la simplicité de leurs formes cinématiques. Il s'astreindrait, par là, à un travail d'abstraction dont le résultat ne pourrait être qu'avantageux, au point de vue de la simplicité et de la bonne disposition de l'ensemble de la machine. D'une manière générale, nous sommes maintenant en mesure de comprendre et d'appliquer cette conception si simple, que les éléments fixes de la machine font réellement partie de sa constitution cinématique. Il ne faut donc pas pei-dre de vue, comme on ne le fait que trop souvent, que les murs, les poutres, le sol, du moment où ils reçoivent des paliers, des pièces de guidage ou autres organes du même genre, deviennent, par cela même, un membre de la chaîne cinématique d'une machine. Nous avons déjà fait remarquer précédemment (g 58) que, dans les dessins, on se dispense très-fréquemment de représenter le pont fixe. Cette omission tient, sans aucun doute, à ce que le dessinateur n'a pas une idée nette de ce membre fixe, lequel échappe également à celui qui examine le dessin. En réalité, ce dessin ne fournit aucune indication permettant de se rendre compte de la manière dont doit être établie cette partie omise, qui a pourtant une si grande importance. Qui, par exemple, à l'inspection de la figure 31 7*

ANALÏSË DES ELÉHENTS CONSTRUCTIFS DES NACHINES

Rones da friction, traasmissioiiB par courroies et par cordes.

Les roues de friction sont des éléments cinématiques de couples à cldturc de force. Deux roues de ce genre, réunies comme l'indique la figure 519, constituent précisément un couple complet d'éléments d'ordi'e supérieur, de la forme R"^, R* ou R*, R~.

Une poulie, qui sert à faire mouvoir une corde ou une courroie, ou qui est mise en mouvement par l'nn ou l'autre de ces organes, forme avec lui un couple d'éléments R*",!* {fig. 520). Deux couples de ce genixi, qui, comme nous le savons, sont à clôture de force, forment, lorsqu'ils sont convenablement réunis, une transmission par courroie ou par corde (fig. 321), à la condition de mu-

nir les poulies de [deux laxes, reliés par uu pont (g 4i). Une poulie isolée, avec son axe, constitue un membre de la chaîne dont il s'agit, de même que l'organe de traction sans fm (corde ou courroie). La science de la construction des machines indique les règles à suivre pour l'établissement de ces membres de chaînes.

Roues dcDtées, roues à chaioes.

Les roues dentées sont des membres de la chainc (R^Q, dont la figure 522 fournil un exemple particulier, eelui de la cliaine de

roues cylindriques {Cj"C'î). Le ponte constitue le support des paliers {V. g H2). La science de la construction des machines enseigne le mode de formation du couple supérieur (It,), ainsi que la construction des membres B,... I ■■.C. I Si l'on accouple une roue déniée , avec une chaine (fig. 525), on obtient le couple R,, Tf . La trans- ^'^' '"

mission par chaine est le résultat de la réunion de deui couples de ce genre.

g mi- Volants.

Nous avons déjà indiqué incidemment (g 45) la signification cinématique des volants. Ils sont constitués, comme nous l'avons vu, par des masses pesantes, disposées sous (orme de rotoides, qu'on applique aux membres de la forme C*... | ...C*, pour effectuer le passage des points morts, en vertu de leur force vive, ou encore pour régulariser simplement le mouvement de ces membres. Les vo-

ucixa:;!, ci:(£iiti'.'dr 30

406 ANALYSE DES ÉLÉMENTS GONf^TAUCTIFS DES HAGilINES.

lants ne comportent aucune désignation symbolique spéciale, comme éléments ou membres de chaîne, puisque notre système de notation ne peut fournir aucune indication sur les masses des différents organes.

Leviers, manivelles, bielles.

La science de la construction des machines distingue les leviers simples des leviers composés. Les leviers sont des membres de chaînes qui sont munis de tourillons et qui exécutent des mouvements d'oscillation. D'après sa disposition et son mode d'emploi, le levier simple ordinaire correspond à Vo8cillateurc = C'*'... \\ ...C^ dans la chaîne (C"). Le levier composé est un membre de chaîne formé de leviers simples et est, par exemple, de la forme :

. Il ...c-^

La manivelle est un membre de la forme C^... || ...C"^, destiné à exécuter des rotations entières autour de l'un de ses tourillons, et qui correspond, par suite, au membre a de la chaîne (C") ou (CÏP-^),etc. ^

La bielle est un membre constitué par deux éléments cylindriques, qui est généralement de la forme Q"... || ...C"". Elle correspond au lien b dans le mécanisme (Cv^ou (C'sP"^)^ Au point de vue de la forme cinématique, elle ne se distingue pas du support de la figure 310 (§ H2).

En résumé, nous nous trouvons ici en présence d'une série complète de membres de chaîne, qui diffèrent par leur construction, mais qui sont tout à fait équivalents au point de vue cinématique; ces membres n'ont une importance différente que par suite des différences de positions qu'ils occupent dans la chaîne. Les leviers composés, de leur côté, ont une signification analogue à celle des bâtis composés (§ 112), avec lesquels ils ont de commun les positions respectives des éléments C.