DU TRAVAIL MECANIQUE
Étude des machines à Véta't de mouvement uniforme.
Indication des machines les plus usuelles : levier, treuil, etc. — Objet de l'emploi des machines : l* vaincre une résistance ; 2" déplacer le point d'application de cette résistance en sens contraire de son action ; exemples divers. La mesure industrielle d un travail mécanique, élévation des fardeaux, sciage, limage, burinage, etc., dépend donc toujours de deux éléments : 1° effort développé ou vaincu; 2* chemin parcouru.
Le travail, tel qu'on le définit en mécanique, est la véritable mesure de l'activité des forces dans Tindustrie; il est proportionnel à l'intensité de la force et au chemin parcouru selon la direction, et il est exprimé par leur produit. — Quantité de travail d'une force dont le point d'application ne se meut pas dans sa direction inropre. — Travail d'une force tangente dans le mouvement de rotation.
Choix d'une unité de travail mécanique. — En France, c'est le kilogrammèlre; quelquefois l'un de ses dérivés ou multiples.
Expression numérique de la mesure du travail d'une foroo en kilogrammètres. -^ L'homme qui, poussant une brouette, esercc constamment, dans le se?is du mouvement, un effort de 50 kilogrammes et parcourt 0"',50 par seconde fait dans chaque seconde un travail mécanique de 50 X 0,50 = 25^kilograramètre8,
Principe de la transmission du travail dans les madtines à l'état
de mouvement uniforme,
La juxtaposition de pièces inertes ne peut créer ni force ni travail mécanique. — Nécessité d'un agent moteur. — Trayail moteur. — Travail résistant.
Le travail moteur dépensé est égal au travail résistant produit. — Faire bien ressortir que la machine se borne à échanger le travail reçu, et qu'elle ne peut rendre plus qu'on ne lui donne. — Avec une dépense limitée de travail moteur, si grande qu'elle soit, Fhomme ne peut jamais réaliser qu'un travail également limité. — Ce que Von gagne en force on le perd en chemin parcouru.
Prendre successivement les machines les plus simples, et vérifier le principe précédent, en les supposant animées d'un mouvement uniforme.
Conséquences du principe de la transmission du travail relatives à la détermination du rapport de grandeur des forces qui se font équilibre sur une machine.
Le principe de la transmission du travail dans une machine susceptible de se mouvoir d'un mouvement uniforme étant une fois admis, on en déduit immédiatement un moyen simple de trouver le rapport de grandeur de deux forces qui se font équilibre par Fintermédiaire d'une machine de cette espèce.
Exemples choisis parmi les machines déjà étudiées. — Treuil. — On supposera que la puissance demeure tangente à la circonférence décrite par le bouton de la manivelle. — Exemples nouveaux : vis mobile dans un écrou fixe (presse à vis) qui ne peut prendre qu'un mouvement de rotation, agissant sur un écrou qui ne peut que s'avancer sans tourner; treuil différentiel, etc.
Balance à plateaux supérieurs ou balance de Roberval, actuellement employée dans le commerce.
Transmission du travail dans les machines animées d'un
mouvement quelconque.
Le travail mécanique fait pour imprimer une vitesse ii un corps est» en kilogrammètres, la moitié du produit de la masse et du carré de cette vitesse. — Force vive. — Prendre des exemples numériques pour faire comprendre la définition ; exemple ï le gaz produit par la com^ bustion de la poudre qui imprime une vitesse do 294 mètres à un boulet de 24, dont la masse est 1,225> produit un travail mécanique de 52,855 kii. 614, c'est-à-dire une force vive égale à 105,711 kil. 22^, etc. — Variation de la force vive dans la chute d'un corps suivant la verticale ; — dans le mouvement parabolique.
Notions qui découlent du principe des forces vives pour la transmission du travail dans les machines. — Machines animées d'un mouvement un^orme; machine^ à mouvement périodique ; machines animées d'un mouvement quelconque. — Pour cet examen succîûcC le professeur aura soin de choisir ses exemples dans Tinduslrie locale. — Emploi des volants qui servent à emmagasiner la force vive, tout en maintenant la vitesse générale entre des limites assez rapprochées Tune de Tautre.
Résumer dans une leçon récapitulative les notions acquises jusqu'ici sur rinertie, les forces et les effets, soit d'équilibre, soit de mouvement, qu'elles peuvent produire.
Organes des machines.
Les machines sont des appareils propres à l'emploi des forces qu'exige un ouvrage déterminé.
Indiquer sommairement les organes que l'on distingue dans les machines : le récepteur, Topérateur, les communicateurs, les supports, les modificateurs, les régulateurs et les restituteurs. Ex. : les ailes I d'un moulin k vent, la manivelle d'un puits, les chaînes et les courroies qui embrassent deux roues, la poulie d'un puits où l'on puise Tean par traction, la vanne et le déversoir d'un moulin hydraulique, les volants, etc.
Énumération et description succinctes des principaux organes pro- i près à transmettre ou à transformer le mouvement dans les machinas.
Guides. — Guides pour le mouvement de translation; tiges et œillets, languettes et rainures, glissières, roulettes ou galets avec ou sans gorges (roues à boudin des chemins de fer).
Guides pour le mouvement de rotation ; arbres tournants, tourillons et coussinets, paliers^ pivots et crapaudines, colliers pour arbres verticaux, couronnes de galets pour ponts tournants et plaques tournantes de chemins de fer.
Transmission du mouvement.
Les machines simples précédemment étudiées sont des organes de transmission de mouvement.
Variétés ou combinaisons de machines simples. — Leviers accouplés. — Palan sur palan. — Constater le rapport des chemins décrits par la main de l'homme et par le fardeau.
Transmiâsion du mouvement circulaire d'un arbre à un autre, les axes étant dans le môme plan, par contact de deux cyhndres, par cordes, chaînes ou courroies sans fin, par engrenages. — Rapport des nombres de tours des arbres. — Équipages de roues.
Indications sommaires relatives au tracé pratique d'un engrenage.
— Pas deTengrenage; creux, largeur, épaisseur et saillie des dents en fonte ou en bois.
Boues d'angle. — Rapport des nombres de tours des arbres qu'elles relient.
Cric. — Rapport des chemins décrits par le bouton de la manivelle et la tête de la crémaillère.
Vis et écrou. — Rapport du chemin parcouru par le bouton de la manivelle et parTécrou ou la vis, suivant Taxe.
Vis tangente dite sans fin.
Faire application, k propos de ces exemples, du principe de la transmission du travail à la détermination du rapport des deux forces capables de se faire équilibre, connaissant le rapport des chemins que décrivent simultanément leurs points d'application.
Cric composé.
Cette dernière application montre, comme conséquence du principe de la transmission du travail, que si Tintroduction d'un mécanisme réduit le chemin du point d'application de la résistance dans un certain rapport, la puissance est réduite dans le même rapport. — Applications numériques.
Transformation des mouvements.
Rectiligne continu en rectiligne continu. — Plan incliné. — Coin.
— Poulies. — Moufles.
Rectiligne continu en circulaire continu, et réciproquement. — Rourriquet à cheval, — à manège. — Treuils divers. — Chèvres. — Sapines. — Vannage. — Roues des bateaux à vapeur. — Vis et son écrou.
— Hélices. — Vilebrequin.
Circulaire continu en rectiligne alternatif. — Manivelle et sa bielle.
— Pistons. — Relation géométrique des mouvements. — Exemples de quelques cames ou excentriques.
Circulaire continu en un autre mouvement circulaire continu, — par simple roulement, — par engrenages, — par cordes ou courroies, — par le levier. — Rapports géométriques des vitesses.
Dans toutes ces transformations de mouvement, le professeur s'attachera à faire calculer le rapport du chemin parcouru par les points d'appli< cation du moteur et de la résistance, en choisissant le plus d'exemples possibles dans les machines de toute nature en usage dans la localité.
Résistance à V action des forces»
Notion des résistances passives. — Pom* entretenir une machine en mouvement, même sans produire aucun travail utile, il faut une dépens&de travail moteur. — Dans la pratique, le travail utile est toujours moindre que le travail moteur. — Impossibilité du mouvement perpétuel.
Rendement d'une machine.
. Diverses espèces de résistances passives.
Frottement, où résistance au glissement : frottement au départ, frottement pendant le mouvement. — Simple énoncé de ses lois.
Le frottement est nuisible dans les machines en mouvement; le travail résistant qu'il occasionne absorbe une portion équivalente du travail moteur.
Mouvement et conditions d'équilibre d'un corps sur un plan incliné, en tenant compte du frottement. — Ce qu'on appelle angle de frottement. — Il varie suivant la nature des surfaces qui tendent à glisser l'une sur l'autre. — Expériences. — Données numériques sur le frottement.
Résistance au roulement, comment elle se produit. — Son intensité.
Roideur des cordes. — Résistance et, par suite, perte de force qu'elle occasionne.
Résistance des milieux. — Exemples de quelques milieux.
Moyens divers employés pour diminuer l'influence des résistances passives dans les machines en mouvement. — Diminution de cette influence par les dimensions et les formes des pièces qui frottent (tourillons), et par le graissage des parties frottantes. — Substitution du roulement «au glissement : roulettes galets.
Utilisation de la résistance au glissement comme point d'appui. — Marche de l'homme. — Vis de pression. — Notion de l'adhérence. — Il n'y a pas de chemin parcouru par le point d'application de la résistance. — Pas de perte de travail.
Application du travail dû au frottement pour un travail utile. — Frein.
Étude particulière de la machine à vapeur comme application des principes expliqués dans le cours de cette année.
Principe et composition de la machine à vapeur. — Un cylindre et un piston sur les faces duquel s'exercent des pressions inégales dont la plus forte est alternativement d'un côté, puis de l'autre. — Admission, condensation.
De là un mouvement rectiligne alternatif.
Tiroir de distribution mis en mouvement par la machine elle-même* -^ Pompe à air. — Rôle de ces organes accessoires.
La transformation du mouvement du piston en circulaire continu et la mise en marche de divefs organes accessoires, exécutée automatiquement par la machine elle-même, complètent la machine h vapeur.
Détente de la vapeur ; son utilité ; moyens de la produire.
Classification des machines à vapeur selon le régime de la pression; de la détente et de la condensation, et appropriations correspondantes à des besoins spéciaux.
Description de la machine à basse pression de Watt. — Parallélogramme articulé; — Excentrique.
DE MÉGANIQUE
