IG

Manchons à friction.

Les manchons, dont les deux parties ne sont maintenues solidaires l’une de l’autre (pie par le frottement développé entre leurs surfaces de contact, conviennent spécialement pour le débrayage. Avec les dispositifs de ce genre, en effet, le mouvement cesse de se transmettre, lorsque la force, qui produit le frottement, vient simplement à diminuer d'uue certaine quantité, taudis que l’embrayage se produit saus chocs, la partie conduite n'arrivant que par accélérations successives à sa vitesse définitive.

En donnant aux manchons à friction des diamètres suffisamment considérables, on peut arriver à leur faire transmettre des moments de rotation d’une grandeur quelconque.

La fig. 310 représente un manchon à friction, qui est employé comme manchon de sûreté; l’anneau de la partie A s’engage dans une rainure, doublée de bois, de la partie B et le serrage est déterminé de manière à ce que le frottement, produit entre les surfaces de contact, corresponde à une valeur donnée de l'effort à transmettre; il en résulte que le débrayage se produit de lui - même , lorsque cette valeur vient à être dépassée.

Fig. 310.

MANCHONS A FRICTION

Ramsbotton a employé ce genre de manchons pour des laminoirs (1). Le module des dimensions indiquées sur la figure

est â = 5 -f -~

Le manchon à cônes présente, dans les applications, uue très -grande variété de formes. Dans le dispositif, que donne la fig. 311, la partie A du manchon, destinée à transmettre le mouvement, est supposée folle sur l’arbre qui la porte et elle peut recevoir un mouvement de rotation, par l'intermédiaire d’une roue dentée , calée sur son moyeu et représentée en pointillé sur la figure; la seconde partie B du manchon peut glisser sur

Pie. ail.

l'arbre, mais sans tourner sur lui; en supposant la couronne conique, qui la termine, suffisamment pressée contre la couronne intérieure de vl, le mouvement d’entrainement se produit. La pression de ces deux surfaces s’obtient à l’aide d’une vis et de la manivelle à volant b. Dans certaines dispositions, le sens de rotation de B coïncide avec celui de la roue b, quand cette dernière agit pour produire la pression, ce qu’il est toujours

(1) V. K II pincer. Janvier 1866, P. 44, et le Génie industriel, 32” vol. P. 101 ; la forme la plus ancienne de ce genre de manclion est indiquée dans les œuvres de Salzenberg (P. 173), où on trouve également la description d'autres dispositions.

MANCHONS A HUCHON.

facile d’obtenir, en choisissant, suivant les cas, une vis à droite ou une vis à gauche; (huis ce cas, il suffit de fixer la roue b, pour maintenir l'arbre au repos, et de la mettre en marche, dans le sens du mouvement, pour produire l’embrayage. En désignant par R le rayon moyen du cône, par « l’angle d’inclinaison, la pression Q à exercer suivant l’axe, pour transmettre un effort P, supposé agir à la distance R, est donnée par l’expression: Psinet (PR) six a

v T “jb T ( ’

dans laquelle f représente le coefficient du frottement, ([ni s'exerce entre les surfaces des cônes, et (PR) le moment statique qui doit être transmis par l’arbre. Pour que le débrayage puisse s'effectuer facilement, il importe de ne pas prendre « inférieur à 10°; f, pour le frottement de fer sur fer, peut être évalué à 0,1 5. Afin de diminuer P et, par suite, aussi Q, on donne à R une assez grande valeur, comprise, par exemple, entre Sri et fi d.

L’effort à exercer se trouve, d’ailleurs, notablement réduit par l’emploi de la vis et du volant; en désignant par s le pas de cette vis et par b le rayon du volant, le coefficient de réduction, en tenant compte du frottement de la vis, est représenté

SS

par 2-- — , ou , ; l’effort à exercer tangentiellement au volant 2 nb 7i b

est, par conséquent, q — Q; cette expression montre qu’il peut être réduit à une valeur très -faible.

Exemple. Un arbre <lc transmission, en fer forgé, dont le diamètre d — 30"m et dont la vitesse de rotation est de 50 tours par minute, transmet, d'après la table du § 104 (colonne 5, ligne 5), un travail de 0,030-50^ lcl"5, ou un moment statique (PR) égal à 214l8k'utm. En supposant cet arbre muni d'un manchon à cônes, dont le rayon moyen soit égal à 5d ou 250mm, l'effort Q, nécessaire pour produire l’embrayage, sera, d'après la formide

(112), Q = *-yr-, ce V"' pour « — 10", f 0,15, donne Q =

ou 100 k. D'après les nombres projmrtionnels inscrits sur la

figure, le rayon du volant doit être pris égal à

En

donnant à la vis un pas de 6ra“, Teffort, qu'on doit exercer à la circonférence de ce volant, pour amener F embrayage, est = P.O, soit 2k.

Toutes les fois que le travail à transmettre n’est pas trop considérable, on emploie avec avantage le manchon k cônes,

MANCHONS A FRICTION

tel que nous venons <le le décrire ou avec une disposition analogue. (1) On peut munir les deux parties du manchon d’un tronc de cône creux et d’un tronc de cône plein ou encore d’une série de troncs de cônes, d’une faible portée, comme l’indique la fig. 312. Dans ce dernier cas, les deux parties du manchon

se transforment, en réalité, en deux plateaux à cannelures annulaires, dont la réunion constitue le manchon à disques cannelés, représenté par la fig. 313. Ce manchon, comme les manchons à dents, a l’inconvénient d'être exposé aux chocs. Le calcul de l’effort à exercer, pour produire l’embrayage, se fait d’ailleurs comme nous l’avons indiqué pour le manchon précédent, à la condition toutefois de prendre pour Iî, non pas le rayon extérieur, mais simplement celui de la circonférence, à laquelle pent être

Fig. 313.

(1) On trouve de nombreux exemples d’applications du manchon à côneB dans les machines employées pour le creusement de l’isthme de Suez (v. Armengaud, Publ. ind. vol. 17. PI. 0).

MANCHONS A FRICTION

supposée appliquée la résultante des actions des surfaces frottantes ; ce cercle se trouve à une distance du bord extérieur des disques, qu’on peut prendre, avec une exactitude suffisante, égale à '/a de la largeur de la partie cannelée. Le levier de débrayage n’ayant à produire qu’un mouvement de l'aihlc amplitude, peut se terminer par un axe, muni d’un creux excentrique, qui reçoit le tourillon de la fourche de débrayage, comme le représente la figure.

Lorsqu’on emploie un manchon à cônes, de l'une des formes précédentes, pour réunir ou séparer, de temps à autre , des arbres d’une grande puissance, l’effort Q, qu’il est nécessaire d’exercer, peut tendre à déplacer l’arbre mené, dans le sens de la longueur, et à presser fortement, par exemple, les collets de cet arbre contre les coussinets des paliers. Lorsque eet effort Q est obtenu an moyen d’un levier, dont l’axe de rotation est fixé dans nn support isolé, comme dans la disposition de la fig. 313, il se produit, pendant la marche, sur le rebord de la gorge , un frottement de glissement correspondant à l’effort Q; lorsque cet effort, au contraire , est produit par un écrou disposé sur l’arbre moteur lui -même, il détermine sur le collet de cet arbre une pression, analogue à celle que nous venons d’indiquer pour l’arbre mené. Pour un diamètre d’arbre de 100°"°, un calcul, semblable à celui de l’exemple précédent, en prenant B — 6<Z= 600“”, donne,

pour la pression suivant 1 axe: Q = — 6Ôo ~0 Ï5 — = b65 ’ c est‘

à -dire une valeur assez forte pour amener une usure considérable.

Cet inconvénient se trouverait complètement évité, si la force Q tendait à rapprocher les deux arbres, au lieu de les éloigner. Cette condition est réalisée dans le manchon à disques cannelés, proposé par l’auteur et représenté dans la fig. 314.

En coupe, le rebord de la pièce A présente la forme d’un crochet, dont la petite branche vient recouvrir l’extrémité de la pièce B. La petite roue à main a agit absolument comme celle de la fig. 311; en principe, la construction de la vis reliée à cette roue est également la même que celle de la vis du dispositif représenté par cette, figure; toutefois elle a des dimensions beaucoup plus considérables, parce que le filet doit forcément être établi sur un cylindre creux, entourant l'arbre , et que l’écrou est extérieur, taudis que, dans le premier cas, il est taraudé dans l’épaisseur de l’arbre lui - même. Le manchon ne présente aucune

MANCHONS A FRICTION

partie saillante, ce qui constitue, comme nous l’avons déjà dit, un avantage sérieux. Les biseaux des cannelures sont abattus,

seul

ainsi que l’indique le tracé accessoire de la figure, afin que les disques puissent se rapprocher l’un de l’antre, au fur et à mesure que l’usure se produit. Le module, adopté pour les nombres proportionnels inscrits sur la figure, est ici encore l’unité ô =

On trouve également, pour les manchons à simples cônes, des dispositions dans lesquelles la force Q tend à rapprocher les arbres (1).

La fig. 315 représente le manchou cylindrique de Kœchlin. Dans ce dispositif, les surfaces qui, par leur frottement, doivent produire l’embrayage, forment toutes les deux des cylindres. Sur la partie cylindrique creuse de la pièce A viennent s’appliquer trois mâchoires, également cylindriques, dont chacune peut se déplacer normalement à la circonférence. Ces mâchoires sont munies à l’extérieur d’une garniture en bronze, qui a le double

(1) Des dispositions de ce genre se rencontrent dans la salle des machines dn conservatoire des Arts -et -métiers de Paris.

MANCHONS A FRICTION

avantage de donner un frottement d’nne certaine douceur et de pouvoir se remplacer, lorsque l’usure produite devient trop considérable. La pression de chacune de ces mâchoires contre la surface intérieure de -4 s’obtient en agissant sur la pièce mobile B', laquelle, par l’intermédiaire du levier b, fait tourner la vis reliée à ce levier et qui est munie de deux tilets de sens contraires, l’ar suite de ce mouvement, les mâchoires se déplacent, normalement à la surface cylindrique de A, en vertu du glissement de leurs rainures sur les guides, représentés en coupe, à droite de la figure principale. En réglant convenablement la position des écrous mobiles de la vis à double filet, à l'aide des petites vis de pression, indiquées sur le dessin, on peut arriver, pour les mâchoires, à une position telle qu’il suffise d’un déplacement de t"" environ (2'°m dans les grands manchons), pour produire l’embrayage ou le débrayage. On n’a pas à redouter, dans ce cas, comme avec les manchons à cônes, un serrage

Fig. 315.

MANCHONS A FRICTION

trop prononcé ou un coincement, car la réaction que fournit, en chaque point, la paroi du cylindre A, en vertu de son élasticité, est précisément dirigée dans le même sens que le mouvement qui correspond au débrayage et tend, par suite, à le faciliter. L’emploi de la vis offre ici, comme dans le dispositif de la tig. 311 , l’avantage que le débrayage ne peut pas se produire de lui -même et que, par conséquent, il n’est pas nécessaire de continuer à exercer la pression Q sur B', lorsque l'embrayage existe. 11 est évident d’ailleurs que, pour obtenir ce résultat, il est essentiel de donner au filet de la vis une inclinaison dont l’angle soit inférieur à l’angle de frottement.

En désignant par s cette inclinaison (ou le pas), par b la longueur du levier, par f le coefficient de frottement sur les mâchoires, l’effort Q à exercer, pour transmettre le moment (PR),

est, en tenant compte du frottement de la vis, Ç = 2 — ^

valeur qui, ainsi que nous l’avons vu dans l’exemple précédent, peut être rendue très -petite. Si on suppose, comme nous l’avons fait, que B soit la partie menée, il ne se produit, pendant l’arrêt de cette partie, aucun glissement sur B'. Pour les manchons placés verticalement, l’effort Q peut être produit par la chute d’un poids; on obtient ainsi un embrayage progressif et d’une grande douceur. Par suite de la disposition même des organes, on s’est trouvé forcément conduit, dans le manchon de Kœchlin, à donner à R une valeur assez considérable ; la valeur de P est, par suite, d’autant plus faible et c’est là un avantage sérieux, qui n’a pas peu contribué au succès qu’a obtenu ce manchon, dès son apparition. Le premier appareil construit par Kœchlin était destiné à la transmission d’un travail de 30 chevaux (1). Les nombres proportionnels, indiqués sur la figure, correspondent à un minimum de Rm, mais il n’y a aucun inconvénient à augmenter cette valeur, lorsqu’on le juge nécessaire. Le module,

adopté pour ces nombres, est toujours à = 5 -f- - - • Bodmer a

donné au manchon cylindrique une forme à la fois très - gracieuse et très -simple (2); des dispositions analogues sont employées

(1) Bulletin de la société industrielle de Mulhouse, 1854. P. 138.

(2) Fairbaim, Mills et Millworks. Vol. II. P. 92.

MANCHONS A FRICTION

avec succès dans les moulins (1). Dans certains manchons cylindriques, la pression des mâchoires contre la surface intérieure s’obtient au moyen de leviers à articulations. La fig. 316 représente ce mode de commande, tel qu'il a été employé par Fossey (2), dans une machine destinée à frapper les monnaies.

Fig. 316.

Dans ce manchon , dont toutes les parties sont très - ramassées, les mâchoires, ou sabots, sont au nombre de quatre, sans garniture en bronze. Les bras des leviers à articulations, ou des genouillères, ont la même largeur que les mâchoires et sont munis de tourillons demi -cylindriques, au moyen desquels se transmet la pression destinée à produire l’embrayage; pour le mouvement en sens inverse du manchon mobile, les sabots sont munis de boulons d’un faible diamètre, qui régnent également sur toute leur largeur. En désignant par a l’angle que forment les bras des leviers avec la normale h la direction des axes des

(1) Uliland, Prakt. Maxell. - Constr. 1869. I’. 97.

(2) Armengaud, Publication industrielle. Vol. XVII, PI. 10.

284 manchons d’accouplement pour machines motrices.

arbres et en conservant les notations précédentes, l’effort Q, qn’il est nécessaire d’exercer pour produire l’embrayage, est donné par l’expression:

O pt9a (ppï f9« ... . /i 14\

Comme, avec ce manchon, on n’a pas à redouter de coincement, l’angle a peut être pris notablement au-dessous de la limite que nous avons indiquée pour l’angle des cônes du manchon de la fig. 311. En admettant, comme on le l'ait, des valeurs de a comprises entre 1° et 2°, on arrive, pour le coefficient de Q, à des valeurs relativement faibles. Ainsi, par exemple, pour

« - l“/4, on trouve p - = F

Durand a construit des manchons cylindriques, dans lesquels il a conservé les leviers à articulations (1). Jackson et d’autres constructeurs ont adopté des dispositions dans lesquelles le serrage des mâchoires s’effectue à l’aide d’une pression hydraulique (2). Schürmann a remplacé le frottement des mâchoires rigides par celui d’une sangle , soumise à une pression dirigée de dedans en dehors (3) ; dans le dispositif de Napier, la sangle est conservée et agit par tension (4). Dans ces derniers temps, on a fait de nombreuses applications du manchon cylindrique; quelques dispositions nouvelles ont été essayées, mais, dans la plupart des cas, on a de préférence adopté celles dont le fonctionnement avait été reconnu satisfaisant pour des périodes de marche suffisamment prolongées.

Mandions d'accouplement pour machines motrices.

Lorsque deux machines motrices doivent agir sur un même arbre, de couche, le mouvement, pour chacune de ces deux machines, ou pour l’une d’elles, an moins, se transmet par l’intermédiaire d’un manchou, qui se débraye de lui-même, lorsque la machine à laquelle il correspond vient â s’arrêter, tandis que l’autre machine continue à tourner, et qui s’embraye également de lui -même, lorsque la première machine se remet en marche.

(1) Dinglcr, Journal polytechnique. Vol. 149, P. 22.

(2) Dingler, J. P. Vol. 149, P. 251.

(3) Zeitsclir. d. Vereins d. In g. Vol. V (1861), P. 301.

(4) Engineer 1868, Juillet. P. 64.

MANCH0N8 d’àCCOUPLEMENT POUR MACHINES MOTRICES. 285

Il est évident que tout appareil à déclic, agissant dans un seul sens, permet de réaliser ce double effet et, en réalité, les manchons d’accouplement, employés dans la pratique, ne sont que des appareils à déclics convenablement disposés. Le premier manchon d’accouplement, dont on ait fuit usage pour les machines motrices, est celui de Pouyer- Quertier, qu’on désigne sous le nom de manchon Pouyer. La tig. .11 7 représente une disposition

Kilf. 317.

de ce manchon, auquel on peut donner, en exécution, une trèsgrande variété de formes. Dans cette disposition, la partie A du manchon, qui est commandée par la machine motrice dont l’action peut être suspendue, est folle sur l’arbre B. Cette pièce A est dentée, par exemple, à sa circonférence, ou porte une roue dentée, calée sur le moyeu prolongé, comme celle qui est représentée eu pointillé. Afin de reudre le mouvement plus facile, ce moyeu est muni intérieurement d’une garniture en bronze. Sur l’arbre B est calée une roue d’encliquetage ; les deux cliquets « pénètrent alternativement dans les creux de cette roue , lorsque A doit transmettre à B l'action de la machine, mais ils cessent d'agir tous les deux, lorsque A vient à s’arrêter, l'arbre B continuant à tourner. La direction de la rotation est indiquée par la Hèche. Le débrayage se produit au moyen des bandes de

286 manchons d’accouplement pour machines motrices.

frein 5, et bit qui, lorsque la pièce A commence à rester en arrière, se trouvent entraînées par le frottement et font tourner les leviers b et, par suite, les cliquets a, jusqu’à ce qu’elles arrivent aux boulons qui limitent leur déplacement. A ce moment ces bandes restent en arrière avec la pièce A, en glissant sur B. Lorsque A se trouve de nouveau mis en mouvement, dès que sa vitesse devient légèrement supérieure à celle de B , les bandes tendent à retenir les leviers b des cliquets « et finissent par les ramener dans leur ancienne position; à ce moment, les cliquets se placent de nouveau dans les vides des dents et transmettent à l’arbre B le travail de la machine qui commande la pièce A. Afin que les cliquets ne puissent pas rester appliqués vers les extrémités des dents, l’angle y d’un cliquet avec le flanc d’une dent doit être inférieur au complément de l'angle du frottement; ici j* a été pris égal à 60°. Pouyer - Querticr n'emploie qu’une seule bande et fait agir les deux eliquets simultanément.

Dans la disposition représentée sur la figure, où la roue d’encliquetage a un nombre impair de dents (13), chaque cliquet ne produit qu’un déplacement d'une demi -division; il n’y a, par suite, jamais qu’un cliquet en prise et la pièce A ne peut jamais tourner de plus d’une demi - division , sans entraîner l’arbre B. L'importance de l’observation relative à l’angle de frottement n’a pas été toujours comprise et on a construit des manchons Pouyer, dans lesquels les cliquets se trouvaient porter sur les extrémités des dents; la conséquence de ce vice de construction était généralement la rupture d’une ou même de toutes les dents de l’encliquetage. Les cliquets a doivent être en acier et la partie effilée, qui agit sur les dents , doit être trempée. Le module

des uombres proportionnels de lu figure est rf **» 6 + [-■ Eu

Allemagne , au manchon de Pouyer on préfère assez souvent celui de llhlhom, qui est représenté dans la fig. 318.

A est la pièce correspondant à la machine motrice qui peut être mise au repos et B la pièce sur laquelle la première doit agir. A est une roue d’encliquetage intérieure, sur laquelle agissent les cliquets ou griffes b. L’introduction de ees griffes, dans les vides des dents de A, est due aux ressorts «, qui viennent s’appuyer, par leurs extrémités, contre une de leurs faces et les font pénétrer dans les vides, dès que la vitesse de rotation de A tend à devenir légèrement supérieure à celle de B. Dans