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Fig. 6

1. Corps du palier; 2. Chapeau du palier; 3. Poulie de commande; 4. Axe de rotation uniforme ; 5. Vis de blocage; 6. Plaquette de serrage des roulements; 7. Vis de serrage; 8. Roulement 12X28%XS; 9, Bague entretoise; 10. Graisseur; 11. Volant à axe excentré; 12. Vis de blocage; 13. Roulement 6196; 14. Écrou de blocage du roulement

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Un grand perfectionnement serait d'entraîner directement l’arbre de rotation uniforme par un moteur à régulation électronique disposé dans le prolongement de cet arbre. Mais il n'existe pas actuellement de moteurs électriques suffisamment rapides qui puissent fonctionner en service continu.

c) ARBRE À MOUVEMENT DE ROTATION UNIFORME.

Cet arbre est monté sur deux roulements à billes solidement encastrés dans un palier massif. Sur la figure 6 on distingue le mode de montage qui nous a permis d’éliminer tout jeu longitudinal. Ce dispositif a également été utilisé pour le palier de l'arbre oscillant.

d) ENREGISTREMENT DU NOMBRE D’ALTERNANCES.

Le compte-tours, avec remise automatique à zéro, est relié à l’arbre du moteur par l'intermédiaire d’un réducteur 50 — 1. Ceci nous permet de limiter la vitesse de rotation du compte-tours, et d’enregistrer un plus grand nombre d’alternances. L'ensemble moteur-compte-tours est monté sur un socle indépendant de celui de la machine. Nous avons ainsi la possibilité d’agir sur la tension de la courroie et de disposer des amortisseurs en caoutchouc entre la machine et le groupe moteur.

20 Transformation du mouvement circulaire uniforme en circulaire alternatif.

La mise au point de ce mécanisme a été longue et délicate car il faut éliminer tout jeu entre le coulisseau et la manivelle à coulisse. Sinon, l’essai de fatigue en torsions alternées se transforme en un essai aux chocs répétés beaucoup plus nuisible à l’éprouvette et à la machine elle-même qui devient alors le siège de vibrations importantes.

a) COULISSEAU.

Sur l'arbre 4 est emmanché et fixé un volant 11 qui porte un axe excentré parallèle à l’axe de rotation (fig. 6). L’usinage de cette pièce doit être fait avec grande précision pour obtenir un parallélisme rigoureux de ces deux axes. Le coulisseau proprement dit est constitué par un petit roulement à billes convenablement choisi pour résister aux efforts imposés par la manivelle. Cet arbre, qui tourne à de très grandes vitesses, doit être soigneusement équilibré. Notons qu'il y a intérêt à réduire au minimum la longueur du volant afin de diminuer les efforts de flexion rotative sur l'arbre à l’encastrement au niveau du roulement, ces efforts étant proportionnels à la distance entre le coulisseau et le roulement du palier. L'expérience nous a montré qu’une trop grande valeur de cette distance amenait la rupture d'arbres ayant 10 mm de diamètre.

b) MANIVELLE.

La manivelle à coulisse qui a la forme et les dimensions auxquelles nous a conduit le calcul est réalisée en alliage léger à haute résistance (T 60). L'’écartement des deux branches est égal au diamètre du coulisseau avec quelques microns de jeu; cet écartement de 19 mm est assez important et augmente malheureusement le moment d'inertie de la partie oscillante.

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L'ensemble de ce mécanisme est placé dans un carter étanche. La lubrification est assurée par des gouttes d'huile de vaseline tombant à cadence réglable d’un réservoir à pointeau. Sur la figure 7 nous distinguons nettement le coulisseau et la manivelle, la partie supérieure du carter étant enlevée.

L'étude stroboscopique du mécanisme nous a montré que l'huile pulvérisée par le choc de la goutte sur la manivelle se répandait sur tout le mécanisme. Cette étude nous a également montré que le roulement tourne régulièrement et que le frottement acier trempé-alliage léger s’en trouve notablement diminué. Il ne se produit pas d’échauffement excessif. L’expérience a montré qu'une manivelle pouvait être utilisée pendant deux cents millions d’alternances sans jeu appréciable. La construction et le rempla-

Fig. 7. — Détail du mécanisme manivelle-coulisseau

cement de cette pièce sont d’ailleurs suffisamment simples pour qu’il n’y ait pas là un inconvénient. La machine possède d’ailleurs un jeu de manivelles de diverses longueurs, la distance a pouvant varier entre 22 et 150 mm.

39 Dispositif de variation de l’amplitude de la torsion ©.

Cette partie de la machine comporte un chariot monté sur glissières cylindriques. L'ensemble du système de fixation de l’éprouvette doit en effet pouvoir se déplacer pour faire varier la distance a des axes O et O’, et par suite l’amplitude ®. Le mouvement de ce chariot est commandé par un système vis-écrou et il peut être effectué pendant la marche de la machine. Cette machine peut facilement être adaptée pour effectuer des essais de fatigue sous charge progressive. En entraînant d’un mouvement de rotation uniforme la vis qui commande le déplacement du chariot, nous avons une variation de l’angle de torsion (ou de la contrainte) en fonction du temps dont la représentation graphique est donnée par la courbe de la figure 3. Dans la plupart des essais de fatigue

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sous charge progressive la contrainte est une fonction linéaire du temps et nous avons ici un moyen simple de mener à bien des essais où la contrainte augmente d’autant plus vite qu’elle est plus élevée.

La distance des deux axes est mesurée à l’aide d’un index qui se déplace sur un réglet. L’étalonnage des angles de torsion ® en fonction de la position du chariot déterminé sur ce réglet a été effectué par la méthode de Poggendorf, car les courbes de la figure 3 ne conviennent que pour des excentrements rigoureusement égaux à 1 et 5 mm.

Sur ce chariot sont disposées deux poupées entre lesquelles est fixée l’éprouvette.

49 Arbre oscillant et dispositifs de fixation de l’éprouvette.

a) ARBRE OSCILLANT.

L'ensemble oscillant «manivelle-arbre» doit être allégé au maximum pour diminuer les forces d'inertie. L'arbre est construit en duralumin ainsi que la couronne de fixation de la manivelle sur cet arbre. Cet arbre est monté sur roulements à billes dans un palier massif vissé et soudé à l’arc électrique au chariot.

Sur les figures on distingue le grand volume libre qui a été laissé autour de l’éprouvette. Nous avons ainsi la possibilité de disposer autour de celle-ci soit un petit four cylindrique pour les essais à température donnée, soit un dispositif d'isolement thermique ou de refroidissement.

La longueur utile des éprouvettes est de 100 mm au maximum sur le prototype. Sur le modèle actuellement en construction cette longueur est portée à 150 mm.

b) DISPOSITIF POUR LES ESSAIS DE FILS.

Le mandrin est emmanché à force dans l’arbre oscillant qui est dans ce cas alésé; la fixation est faite au moyen d’une goupille. Nous avons dû effectuer de nombreux

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Fig. 8

essais avant de trouver le type de mandrin léger et résistant susceptible de serrer suffisamment les fils sans les abîmer. Nous avons, en définitive, adopté un mandrin démontable à quatre mors dont le serrage est assuré par un chapeau à quatre pans (fig. 8). Ce dispositif a l'avantage de serrer le fil dans une position bien déterminée, les mors restant fixes lors du blocage du chapeau.

c) DISPOSITIF POUR LES ESSAIS DE BANDES EN TORSIONS ALTERNÉES.

Ce dispositif est représenté sur la figure 9. Il rappelle les mâchoires d’un petit étau et est usiné dans l'extrémité de l'arbre oscillant. L'éprouvette est immédiatement centrée grâce à un trou de 3 mm au travers duquel passera une des vis de serrage. Ce

Fig. 9

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Fig. 11

mode de serrage est stable aux vibrations et nous n’avons jamais observé de desserrage en cours d'essai. Il faut remarquer que l’axe de torsion ne passe rigoureusement par la fibre neutre que dans le cas d’une bande de 1 mm d’épaisseur.

d) DISPOSITIF POUR LES ESSAIS DE BANDES EN FLEXIONS ALTERNÉES. à

Le dispositif précédent ne peut pas convenir pour les éprouvettes qui seront disposées perpendiculairement à l’axe oscillant pour des essais en flexions alternées. Sur la figure 10 (dessin du bas), nous voyons en effet que l’axe O’ de la rotation alternée doit coïncider rigoureusement avec la limite de l’encastrement AA’. Si l’éprouvette était fixée comme l'indique le dessin du haut, elle subirait des pliages successifs qui entraîneraient rapidement la rupture à l’encastrement.

Le dispositif adopté est représenté sur la figure 11. Il est constitué par un manchon fixé sur l’arbre oscillant. L'éprouvette de 1 mm d’épaisseur est serrée sur une longueur de 10 mm.

Nous reviendrons dans un chapitre ultérieur sur la forme à donner à ces éprouvettes de flexion (p. 27).

5° Arbre coulissant permettant l’arrêt automatique de la machine à la rupture de l’éprouvette.

Lorsqu'une extrémité de l’éprouvette subit des torsions alternées, l’autre doit rester fixe en rotation mais pouvoir s’écarter brusquement lorsque l’éprouvette se rompt. Nous avons réalisé ce dispositif de la manière suivante.

Le second mandrin (ou la seconde tête de serrage pour les bandes) est solidaire d’une tige disposée dans l’axe de l’arbre oscillant. Cette tige est guidée par un manchon en bronze à l’intérieur duquel elle peut coulisser. Cette tige est maintenue fixe en rotation par une béquille dont l’extrémité inférieure est guidée par une glissière cylindrique parallèle à l’axe de torsion fixée au chariot entre les deux poupées de la machine.

Cette tige coulissante peut être bloquée dans une position quelconque suivant la longueur de l’éprouvette. On peut également régler la béquille de façon à ce que les torsions soient appliquées, soit d’un angle — © à un angle + ©, soit de 0 à 2 ©, soit de x à « + 20.

Sur cette tige est fixée l’une des vis platinée de l'interrupteur, l’autre étant solidaire du chariot. Lorsque la tige coulisse par suite de la rupture de l’éprouvette, l’ouverture du circuit actionne un relais électromagnétique qui arrête le moteur automatiquement. Ce dispositif est nettement visible sur la figure 4.

Le déplacement de cette tige est obtenu par un système de rappel par contrepoids. Ceci nous permet également d'appliquer le cas échéant une traction constante sur les fils en même temps que nous les soumettons aux efforts de torsion alternée.

Dans toutes ces réalisations nous avons été constamment guidé par le souci de simplicité et ces mécanismes ont toujours parfaitement fonctionné. Un fonctionnement régulier de tous les dispositifs est en effet indispensable dans ces essais de longue durée dans lesquels la présence de l’expérimentateur doit être réduite au minimum.

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6° Support-encastrement fixe pour les essais de tôle en flexions alternées.

Sur le cliché de la figure 12 on distingue nettement la façon dont est encastrée l'extrémité fixe de l'éprouvette disposée pour un essai en flexions alternées

Ce support, solidaire du chariot, peut coulisser sur deux glissières cylindriques,

ce qui permet d'utiliser des éprouvettes de diverses longueurs. Le niveau de l’encastrement est également réglable par rapport au niveau de l'axe de torsion.

Cette machine est de construction massive et toutes les précautions ont été prises pour éviter les desserrages des boulons et écrous. Son socle repose sur une table par

Fig. 12

l'intermédiaire de gros blocs en caoutchouc-mousse qui absorbent pratiquement toutes les vibrations. Jusqu'à 12 000 tr/mn le fonctionnement en est assez silencieux.

Cette machine qui a demandé plusieurs mois de mise au point fonctionne régulièrement depuis plus de trois ans sans qu'aucun incident de marche ne ue ait obligé à apporter de nouvelles modifications à la réalisation du mécanisme « manivellecoulisseau » qui en constitue la partie essentielle et la plus originale.