CHAPITRE VI

RÉGULARISATION ET TRANSMISSION DU MOUVEMENT

60. Pièces à mouvement alternatif. — Pour connaître Teffori moteur exercé à chaque instant par une machine, il faut d'abord savoir quelle est la force qui agit sur le piston dans chacune de ses positions ; on suppose qu'il s'agit d'une machine à un seul cylindre. Cette force se détermine facilement par le relevé des diagrammes aux deux extrémités du cylindre : pour une position quelconque du piston, les diagrammes font connaître la pression sur ses deux faces : la différence de ces deux pressions (kg par cm-), multipliée par la surface du piston (cm^), donne la force cherchée ^

Par exemple les deux diagrammes, placés comme sur la figure 122 (partie supérieure), permettent de déterminer aisément, en chaque point de la course, la différence des pressions qui agissent sur le piston ; cette différence est portée perpendiculairement à la base XY (partie inférieure de la figure), qui représente la course du piston, en dessus ou en dessous, suivant sa direction. Ce tracé montre que, dans l'espèce, l'effort change de sens avant la fin de la course du piston, à cause de la forte compression de la vapeur.

Mais la force d'inertie des masses à mouvement rectiligne, piston, tige, crosse de piston, petite tète de bielle, vient modifier la force ainsi calculée, surtout dans les machines rapides. Ces masses ont un mouvement tantôt accéléré et

* Ce calcul suppose même surface utile des deux faces du piston ; la présence de la tige d'un des côtés, ou d'une tige et d'une contretige de sections différentes, introduit une légère différence, dont il est facile de tenir compte.

SEGDLABISATION ET TDANSUISSION DU UOUVBUBNT 191

tantôt ralenti : une certaine force est absorbée pourproiluire cette accélération puis restituée pendant le ralentissement. Cette force, ainsi absorbée et restituée au passage, diminue et augmente périodiquement celle qui résulte des pressions

Fig. liî. — Diagrammes des efforts transmis k la maniveJlc molrice ; a la partie supérieure de la figure, diagrammes d'indicateur sur les deux faces du piston. XY étant la course du piston, les hauteurs, comptées perpendiculairement â XT, figurent, pour chaque point de la course, la force qui résulte de la diRérence des pressions sur les deux faces du piston, pressions données par les deux diagrammes d'indicateur. Mais, à cause de la force d'inertie du pistou et des autres pièces qui se meuvent avec lui. la force nette est différente et se compte, sur les perpendiculaires A XY, a partir de la droite X,Y,, ou. plus exactement, de la courbe X,Y,.

de la vapeur. Les règles de la mécanique permettent de la calculer aisément, du moins quand l'arbre tourne avec une vitesse uniforme, condition souvent réalisée  peu prés.

Cette force d'inertie prend ses plus grandes valeurs quand le piston passe par seR fonds de course; elle tend à rappro-

cher le piston de Farbre quand il est au fond de course le plus voisin de cet arbre, et à Téloigner quand il passe au fond de course le plus éloigné; elle est plus grande à ce fond de course le plus éloigné qu'à Tautre, et la différence s'accuse quand la longueur de la bielle, en fonction de la manivelle, diminue.

On arrive à une construction qui représente la force nette, transmise par le piston, par une hauteur comptée non plus à partir de la base XY, qui figure la course du piston, mais à partir de l'oblique X^, ¥4, ou même, plus exactement, à partir de la courbe X, Y2*. La ligure montre qu'avec des valeurs convenables de la vitesse et de la masse des pièces, les forces se rapprochent de l'uniformité^. La force subit en outre un certain déchet par suite du frottement du piston et de sa tige.

La machine est supposée horizontale ; quand elle est verticale, le poids des pièces mobiles diminue la force motrice pendant la course montante , et l'augmente pendant la course descendante .

Pour éviter les chocs dans les articulations, il convient que les changements de sens des efforts ne soient pas trop brusques : cette condition est assez bien remplie dans le cas de la figure 122; le renversement des efforts se produit aux fonds de course.

La force tangentielle, qui fait tourner l'arbre, se déduit de

* La droite X, Y, suppose une bielle très longue ; la courbe X« Y, tient compte de l'obliquité qu'elle prend dans son mouvement, à cause de sa faible longueur.

3 Les données de la figure lââ sont les suivantes :

Diamclrc du piston 370 mm

— de la tige 57 —

Course du pbton <t30 —

Nombre de tours par minute 300

Longueur de la bielle, 825 mm

Poids du piston avec tige et tête 125 kg

j . 1^. » c.^ i «lont 32 kg atUî-

- delabielle 80 -. j fc^^s au piston.

Force produisant Taccélération aux fonds r 120 —

de course f 3 180 —

REGULARISATION ET TRANSMISSION DU MOUVEMENT

la force qui vient du piston, correction faite de Teffet de la force d'inertie, par la règle indiquée au § 58, c'est-a-dire en multipliant la force après correction par le rapport Qg

(fig. 120).

61. Volants. — En appliquant les règles indiquées au paragraphe précédent, on trouve que la force tangentielle, qui fait tourner Tarbre, est loin d'être uniforme pendant un tour. A certains moments, elle s'annule et peut même deve-

Fig. 122 bis. — Efforts, moteur et résistant, sur l'arbre d'une machine à un cylindre ; la force motrice tangentielle est représentée par des perpendiculaires à la base 0« — 360«, qui figure la circonférence développée; la courbe montre les variations de cette force. La force tangentielle résistante, supposée invariable, est ûgurée en chaque point de la base par une hauteur telle que «A.

nir négative ou résistante. La figure 122 bis représente les variations de cette force pendant un tour : la circonférence entière est développée suivant la base 0® — 360*^ et la force en chaque point est représentée par une perpendiculaire à cette base : on obtient ainsi une courbe, qui passe en dessous de la base quand la force devient négative. La surface comprise entre cette courbe et la base représente, à une échelle facile à déterminer, en déduisant les parties négatives en dessous de la base, le travail produit pendant un tour.

Le travail résistant des appareils commandés, auquel s'ajoute celui des résistances passives du moteur, peut de roème varier suivant une loi connue pendant un tour : une surface limitée par une courbe et par l'axe 00' le représentera. Parfois à peu près uniforme, il est figuré par un rectangle OFF'O'.

Sauvage. — Machime a tapeur. 13

Dans la marche à l'état de régime, le travail moteur pendant un tour est égal au travail résistant : la surface du rectangle OFF'O' est égale à la valeur algébrique de la surface OABGDO'.

Lorsque le travail moteur surpasse le travail résistant, la vitesse de la machine, et de tous les mécanismes qu'elle entraine, augmente, pour se ralentir quand la différence des travaux est en sens inverse. Cette augmentation ou cette diminution de la vitesse dure tant que la différence des travaux reste de même sens. C'est donc pour les positions de la manivelle correspondant aux points A et C (fig. 122) qu'auront lieu les minima, et aux positions B et D les maxima de vitesse.

L'uniformité de la vitesse de rotation de l'arbre, supposée plus haut, serait donc loin d'être réalisée, si on n'ajoutait à l'arbre de lourdes masses tournantes, constituant le volant^ qui régularisent le mouvement autant qu'on le désire dans chaque cas.

L'effet utile d'un volant dépend de ce qu'on appelle son moment d'inertie^. Le moment d'inertie, qui dépend de la masse et du carré du rayon, sera le même pour un volant lourd de petit rayon, et pour un volant de grand rayon et relativement léger. Or le poids du volant est supporté par les paliers dans lesquels tourne l'arbre, et il en résulte une perte de travail par frottement. Il y a donc intérêt à employer le volant léger, qui donne moins de travail de frottement par tour. Mais avec le rayon, pour une vitesse angulaire donnée, augmente la vitesse à la circonférence, qui ne peut dépasser une certaine limite, sous peine de soumettre le métal à des tensions excessives et dangereuses. Avec la fonte, généralement employée, on se limite généralement à une vitesse linéaire de 35 m par seconde à la circonférence. Les tensions dans le métal augmentent comme le carré de

* Si m est la masse d'une portion du volant, située à une distance r du centre, la somme de tous les produits tels que m?** est le moment d'inertie»

RÉGULARISATION ET TRANSMISSION DU MOUVEMENT 195

la vitesse, qu'il serait par suite dangereux de trop laisser s'accroître. Cet accroissement de vitesse peut se produire si la résistance vient à disparaître : la machine, tournant à vide, risque alors de s'emballer, si des dispositions spéciales de sécurité ne s'y opposent.

En employant un métal plus résistant que la fonte, on peut augmenter la vitesse de marche des volants.

Quand la machine a deux cylindres agissant sur deux manivelles, on évalue l'effort produit par chacun d'eux au même instant, puis on ajoute ces efforts simultanés (fîg. 123).

x,'^* \Aào* \ /tjo^

Fig. 123. — Machine à deux cyhndres avec manivelles à angle droit; tracé des variations de Teffort moteur pendant un tour.

Les deux cylindres sont indépendants ou successifs. Un volant beaucoup plus faible suffit à donner la même régularité, à cause de la moindre variation de l'effort moteur.

Des tracés analogues s'appliquent aux machines à trois manivelles (machines marines, moteurs de laminoirs réversibles, par exemple), qui, même sans volant, tournent assez régulièrement.

Les volants ne servent pas seulement de régulateurs de vitesse angulaire; dans certains cas, on les emploie comme accumulateurs du travail, qu'ils restituent en se ralentissant. Cet emploi est fréquent dans les machines de laminoirs à rotation continue, où les résistances, autres que les frottements, sont intermittentes : pendant que la barre se se profile entre les cannelures du laminoir, la résistance est

iia:«(jel dk la i

1res grande, et le volant, en se ralentissant, vieat ea aide à la machine : il s'accélère de nouveau et recueille le travail disponible dans les intervalles entre les passages des barres. En principe, le fonctionnement reste le même : ta difTérence tient à la valeur des écarts de la vitesse.

62. Action dei regnlatenis — Certaines machines, telles que les locomotives les machines marines, les machines

^ d'extraction, les mo-

I leurs de treuil, tournent à des vitesses variables, réglées par le conducteur, qui agit sur la prise de vapeur et sur l'organe de distribution. Mais la plupart des machines fixes doivent tourner à une vitesse déterminée à l'avance,

ter. Cet effet s'obtient automatiquement par l'action d'un régulateur.

Le régulateur fait varier le travail par tour de l'arbre, soït en réduisant la pression de la vapeur amenée au cylindre de la machine, soit en modifiant la longueur de l'admission.

La pression de la vapeur est réduite par un papillon tournant autourd'im axe (fig. 124), ou par une lanterne équilibrée (fig. 125), qu'un faible effort suffit à manœuvrer. Lorsque ces appareils sont voisins de leur position de fermeture com-

I BT TRANSMISSION DU UODVEUBNT 197

plète, un petit déplacement produit une variation considérable de la pression, tandis qu'ouverts en g^rand ils sont moins sensibles.

Les mécanismes, qui font varier l'admission de vapeur dans le cylindre, et par suite donnent une détente variable, se voient sur la plupart des machines à déclenchement, telles que les Corlias, et sur certaines machines à tiroirs superposés, Rider, Farcot et autres.

Au point de vue de l'utilisation de la vapeur, la détente variable est en principe préférable au laminage de la vapeur. Mais si les variations de la puissance nécessaire sont faibles, de sorte que la perte de pression par laminage ne soit jamais grande, la consommation de vapeur reste pratiquement la même avec les deux systèmes. On peut donc tirer un bon parti d'une machine réglée par papillon, et munie d'un mécanisme de détente variable à la main, tel que le système Meyer : le régulateur produit les petites variations de puissance, et on ajuste la détente à la main pour les grandes-

Dans le cas exceptionnel où on demande à un moteur une puissance très inférieure à celle qu'il donne normalement, il est souvent avantageux de ne pas recourir à une admission très réduite suivie d'une détente trop prolongée, et, au contraire, d'abaisser par laminage la pression initiale.

63. Régulateurs de Watt et de Porter. — Un régulateur ancien, et fréquemment employé encore, est celui de Watt,

à force centrifuge. Il consiste (fig. 126) en un axe vertical, tournant avec le moteur qu'il s'agit de régulariser, et qui porte deux bras articulés, ABjAB', avec les masses G et C Les \ tiges BM et B'M rattachent ces bras au manchon M, qui peut coulisser sur l'axe. Quand les boules G et C s'écartent de Taxe, le manchon M s'élève, et il descend quand les boules se rapprochent.

Le manchon est relié à des tringles qui commandent l'organe de réglage du moteur, papillon ou mécanisme de détente.

L'arbre du régulateur est relié à l'arbre du moteur, par l'intermédiaire d'engrenages ou de courroies, de manière à tourner constamment avec la même vitesse, ou à une vitesse proportionnelle.

Pour une certaine vitesse, choisie comme normale, les boules s'écartent d'une quantité déterminée de l'axe du régulateur. Si la vitesse augmente, les boules s'écartent

Fig. 126. — Régulateur de Watt.

REGULARISATION ET TRANSMISSION DU MOUVEMENT i99

davantage, et prennent une nouvelle position qu'on peut calculer dans chaque cas d'après les règles de la mécanique. En s'écartant, les boules soulèvent le manchon et agissent sur l'organe de réglage du moteur, de manière à réduire le travail moteur par coup de piston. L'accélération de la machine indique en effet que la puissance motrice est trop forte par rapport à la puissance résistante.

Le ralentissement de la machine, qui résulte d'une insuffisance de puissance motrice, produit le rapprochement des boules du régulateur, l'abaissement du manchon et l'augmentation de la pression de la vapeur ou de la période d'admission.

On voit qu'en réalité ce régulateur ne maintient pas une vitesse constante, mais empêche seulement les écarts de la vitesse, de part et d'autre de la normale, de dépasser certaines valeurs, fixées suivant les cas. Quand une très grande régularité est nécessaire, par exemple pour l'éclairage électrique, la filature, on demande que ces écarts dans un sens ou dans l'autre, ne dépassent pas i à 2 p. 100 de la vitesse normale; la plus grande vitesse correspond à la marche à vide de la machine, la plus petite à la charge la plus grande. Pour d'autres applications, on admet des variations jusqu'à 5 p. iOO en plus ou en moins de la normale.

Ces variations dépendent des proportions données aux organes du régulateur, et aussi de l'amplitude utilisée des écarts des boules : elles sont faibles quand une petite différence dans d'écartement des boules correspond à la course complète de l'organe de réglage.

Le travail que peut produire un régulateur, en manœuvrant l'organe de réglage, est minime : aussi dispose-t-on cet organe et ses transmissions pour que la manœuvre n'exige qu'un faible effort; la course est d'ailleurs toujours petite. Pour la bonne marche de la machine, il importe que l'action du régulateur soit très prompte : c'est une condition que ne réalise pas le régulateur à embrayage, qui se contente de mettre l'organe de réglage, par exemple la vis à filets

opposés de la distribution Meyer, en relation avec les pièces en mouvement de la machine : la manœuvre est beaucoup trop lente; le retard qui en résulte dans la modification du travail moteur permet des écarts notables de vitesse et peut donner de grandes irrégularités de marche. S'il est nécessaire de faire produire de grands efiforts à un régulateur, on doit lui adjoindre un servo-moteur à action rapide, qui n'a pas les inconvénients de l'embrayage.

Il importe que l'action de l'organe de réglage soit très prompte; toutefois certaines causes de retard sont inévitables. Dans une machine Gorliss, dès que l'obturateur d'admission sur un côté du piston vient de se refermer, la vapeur est engagée dans le cylindre et y produit un travail déterminé; il n'y a plus de réglage que sur l'admission suivante, de l'autre côté du piston. Un papillon ne modifie pas instantanément la pression en aval, car une certaine quantité de vapeur l'a déjà dépassé au moment où il agit : aussi importe-t-il que le volume compris entre le papillon et le cylindre soit aussi réduit que possible. Dans les machines à plusieurs cylindres successifs, avec réservoirs intermédiaires, un effet analogue prend une grande importance, quel que soit le mode d'action du régulateur avant l'admission au premier cylindre; la quantité de vapeur engagée dans la machine et qui doit y terminer son évolution est considérable. On n'évite cet effet que par une action simultanée sur l'admission dans chacun des cylindres.

Le volant laisse subsister, pendant chaque tour, de petites variations de vitesse, que ne peut corriger le régulateur, et auxquelles il convient même qu'il ne soit pas sensible, afin de ne pas communiquer continuellement à l'organe de réglage des oscillations inutiles ou nuisibles. Les frottements du mécanisme du régulateur peuvent suffire à empêcher ces mouvements; sinon, on adjoint à ce mécanisme un frein à huile, consistant en un piston non jointif dans un cylindre plein d'huile, dont la résistance empêche les mouvements saccadés, sans gêner les déplacements plus lents.

REGULARISATION ET TRANSMISSION DU MOUVEMENT

Quand le régime de marche de la machine varie, ce qui correspond à un petit changement de vitesse, un bon régulateur doit passer rapidement et sans oscillations prolongées d'une position de ses boules à une autre.

Fig. 127. — Régulateur de Watt Fig. 128. — Régulateur de Watt avec bras articulés à distance à bras croisés,

de l'axe vertical tournant.

Le régulateur de Watt a été modifié de diverses manières : notamment les deux bras s'articulent non pas en A sur Taxe vertical, mais en D et D', à quelque distance de cet axe (fig. 127 et 128) . La première de ces dispositions augmente les variations de vitesse qui correspondent à une même différence dans l'écartement des boules; la seconde, celle à bras croisés, diminue cette variation.

Le régulateur de Porter est caractérisé par l'importance de la masse du manchon (fig. 129). Il doit tourner plus vite que le régulateur de Watt équivalent : la transmission

302 UAS'CBL DE LA MACHINE A VAPEUR

e8t installée en conséquence. Avec des dimensions restreintes, il peut exercer en se déformant un travail assez grand. On se rend compte aisément que le manchon demeure suspendu par l'action des masses tournantes, action qui est proportionnelle au carré de la vitesse angulaire : de petites masses tournant très vite supporteront un lourd manchon, tandis qu'avec une rotation lente, de grosses boules ne tireront qu'un petit manchon. Comme la résistance des mécanismes commandés par l'appareil s'ajoute au poids du manchon ou s'en retranche, on conçoit qu'elle troublera te fonctionnement de l'sppareil d'autant moins Régulateur de Por- ^^ jj^ ^^^^ j^^ j^^^.

.er, caractérisé par la grande masse du manchon (Q). rePaU-

vemenl aux boules G, C. «. Tjrpes dlvera de régola-

tenrs. — 11 est commode de faire varier â volonté le poids du manchon, suivant les applications du régulateur, de manière àréaliscr par tâtonnements la meilleure marche. Certains régulateurs permettent cette variation. Le fonctionnement des régulateurs de Watt et de Porter exige la verticalité de l'axe. En substituant au poids du manchon la tension d'un ressort, l'axe peut être horizontal, ce qui permet de monter directement le régulateur sur l'arbre des machines rapides. Le ressort, en hélice, est monté autour de l'arbre même, avec lequel il tourne, ou bien est intercalé dans la transmission entre les boules tournantes et l'organe de réglage, de sorte qu'il est fixe : il est plus facile d'en régler la tension suivant les cas. On a quelquefois jugé que la variation de la vitesse, si

REGULARISATION ET TRANSMISSION DU MOUVEMENT

faible qu'elle soit, entre la marche à vide et la marche à pleine charge, avait des inconvénients, et on a cherché à réaliser une vitesse constante sous toutes les charges, à l'aide de régulateurs isochrones. Mais ces appareils ont en général donné de mauvais résultats, parce qu'une légère variation de la puissance résistante les fait fonctionner avec toute l'amplitude de leur course, de sorte que la pression ou l'admission de vapeur varie entre des limites beaucoup trop étendues.

65. Régulateurs agissant sur rexcentrigue. — Le tiroir des machines rapides est souvent commandé par un excentrique

Fig. 130. — Régulateur agissant sur le calage de l'excentrique : le centre de l'excentrique peut se déplacer de T, à To, sous l'action combinée de la masse P et du ressort R,

à rayon et calage variables, en relation avec un régulateur (fig. 130) : étant le centre de l'arbre, il s'agit de déplacer le centre de la poulie d'excentrique de T^ à Tq, quand on veut passer du maximum au minimum d'admission. Cette poulie est articulée autour d'un centre K, qui tourne avec l'arbre. Une masse P, articulée autour d'un axe H, tend à s'écarter du centre pendant la rotation du système, en

entrainant le centre de la poulie d'excentrique vers T^, ; mais

Fig. 131. — Régulateur de la machine Weslinghouse : admission

la plus grande; vitesse minima.

Fig. 132. — Régulateur de la machine Westinghouse : admission la plus petite; vitesse maxima; les poids articulés sont aussi écartés et les ressorts aussi tendus que possible.

un ressort antagoniste la rappelle en sens contraire, en tirant suivant CD.

RÉGULARISATION ET TRANSMISSION DU MOUVEMENT 205

Pour chaque vitesse de rotation, entre deux limites voisines, il s'établit une position d'équilibre relatif du système, et le centre ï de l'excentrique s'arrête en un point déterminé entre T^ et Tq. A la plus petite vitesse correspond la position Tj^ du centre qui donne la plus grande admission ; à la plus grande vitesse, la position Ïq, qui donne la plus petite admission.

Fig. 133. — Régulateur agissant sur le calage de l'excentrique, à deux poulies superposées : une première poulie peut tourner sur l'arbre, de K, à Ko : la seconde tourne sur la première, ce qui en amène le centre de T^ à To. Ces deux poulies sont en relation avec les deux masses symétriques P, P', articulées en M, M', qui s'écartent quand la vitesse augmente, et sont appelées par les ressorts R, R'. L'une de ces masses tire la première poulie par une bielle BA; l'autre masse tire la seconde poulie par B'A'.

On ajoute une seconde masse P' avec son ressort R', symétrique par rapport à l'axe 0, afin de doubler les forces en jeu et d'éviter le balourd de l'arbre. On peut aussi ne monter qu'un seul ressort, réunissant les deux poids et n'ayant pas d'attaches fixes.

Les figures 131 et 132 donnent un exemple du système avec deux ressorts.

D'autres dispositions produisent des effets analogues : parfois on fait usage de deux poulies superposées {fig. 133), pouvant être déplacées en sens inverse sous l'action des contrepoids rappelés par ressorts. Le collier d'excentrique

i UANOEL DE LA MACHINE A VAPEUR

t monté sur la poulie extérieure, dont le centre peut se

Flg. 134. — Régulateur de la machine Arminfiflon et Sïms, doananl la plus grande admission ; vitesse mlnima.

Pig. 135. — Bégulateur de la machine Armington et Sims, donnan la plus petite admission ; vitesse maxima.

déplacer de T, à T,,, tandis que le centre de la poulie inlé-

RÉGULARISATION ET TRANSMISSION DU MOUVEMENT 207

rieure, montée sur l'arbre, va de K^ à K^. Telle est la disposition de la machine Armington et Sims (fig. 134 et 135).

Pour que les systèmes de ce genre fonctionnent bien, il faut que l'action du régulateur soit très puissante par rapport à la résistance du tiroir : cette résistance pourrait, en effet, agir sur Texcentrique dont elle modifierait le calage, et la distribution en serait troublée. Aussi fait-on usage de tiroirs équilibrés ou cylindriques. La masse doit en être aussi faible que possible, pour atténuer l'effet des forces d'inertie ; on cherche aussi à réduire au minimum le frottement de la tige dans la garniture.

Quelquefois on munit le régulateur d'un frein à huile, monté dans le volant qui l'entraîne, frein qui s'oppose à tout déplacement brusque des pièces, et notamment au décalage de la poulie par suite de la résistance du tiroir.

I. Transmission du travail moteur. — 11 importe que la transmission du mouvement des moteurs aux appareils actionnés soit aussi simple et directe que possible. Si l'appareil actionné doit recevoir un mouvement rectiligne alternatif, comme le piston d'une pompe, on peut le commander directement par le piston moteur; souvent on conserve l'arbre avec le volant, pour la régularité de la marche et la commande de la distribution, mais dans certains cas on supprime cet organe.

Beaucoup d'appareils doivent recevoir un mouvement de rotation, machines dynamo-électriques, ventilateurs, pompes centrifuges, roues de locomotives, hélices de navire. Autant que possible, on égalise les vitesses de rotation du moteur et de l'appareil commandé, ce qui permet l'emploi d'un arbre commun.

Quand on ne peut pas réaliser cette égalité de vitesse, un intermédiaire, engrenage, courroie, câble, est nécessaire; il en est de même quand il s'agit de faire tourner.des arbres de transmission, chargés de distribuer la puissance motrice à des appareils multiples; cependant la commande

de tels arbres par Jes moteurs est quelquefois directe.

Les engrenages réalisent exactement le rapport prévu pour les vitesses de rotation des deux axes.

La transmission par courroie exige une forte tension, souvent trois fois plus grande que celle qui serait strictement nécessaire s'il n'y avait aucun glissement à craindre sur les poulies, comme dans la transmission par chaîne sur roues dentées ^ Cet excès de tension fatigue Tarbre, le fait fléchir et augmente la perte de travail par frottement dans les paliers.

De plus, il est nécessaire que les deux arbres reliés par la courroie soient suffisamment éloignés, sinon il est presque impossible de maintenir la courroie convenablement tendue.

Connaissant la force à laquelle la courroie est soumise, on calcule aisément la section transversale à lui donner (produit de la largeur par l'épaisseur) sachant que chaque mm* ne doit pas porter plus de 0,4 kg.

On réduit la force à transmettre par une courroie et la tension qui est proportionnelle à cette force, en augmentant le diamètre des poulies, et par suite la vitesse de translation de la courroie pour une même vitesse angulaire. En doublant le diamètre des poulies, on réduit à moitié la section nécessaire pour la courroie. On atteint avantageusement une vitesse de 20 à 25 m par seconde.

Pendant Tarrèt de la transmission, les deux brins sont également tendus; pendant la marche, la tension du brin moteur est plus forte que celle du brin de retour. Sous ces

Dans ce dernier cas, le calcul de la tension est facile quand on connaît la puissance transmise, la vitesse de l'arbre et le diamètre de la poulie qu'il porte. Soit un cheval à transmettre par une poulie d'un mètre de diamètre, faisant 450 tours par minute. La chaîne se

déplace à la vitesse de — - — ^ "^ ou 7,85 m par seconde. Le travail «par seconde, produit de la force par le parcours, étant de 75 kgm, la force, c'est-à-dire la tension de la chaîne, est égale à

^gg 'OU 9,55 kg. Le brin de retour n'est soumis à aucune tension.

BÉGULARISATION ET TRANSMISSION DU MOUVEMENT 209

tensions variables, la courroie s'allonge inégalement, et de ces variations dans l'allongement résulte un petit glissement inévitable sur les poulies, qui réduit la vitesse de l'arbre commandé, souvent de â ou 3 p. 100.

La courroie finit par prendre des allongements permanents qui obligent à la raccourcir, opération difficile sur les grandes courroies.

La tension peut être notablement réduite par l'emploi de galets enrouleurs, suivant une disposition de M. le capitaine Leneveu ^. Le galet augmente beaucoup l'arc de contact de la courroie sur la poulie, et permet de rapprocher autant qu'on le désire les axes des deux poulies. En outre, la section de la courroie est réduite proportionnellement à la tension.

Les deux axes reliés par une courroie sont le plus souvent parallèles et tournent dans le même sens. En croisant la courroie, on obtient des rotations en sens inverse, mais cette disposition n'est guère usitée que pour de petites puissances.

A une seule grande courroie, on préfère souvent des câbles ronds en chanvre ou en aloès, qui ont chacun peu d'importance et qu'on peut multiplier autant qu'il est nécessaire. Ces câbles se prêtent à la commande de plusieurs arbres.

Les câbles, dont le diamètre est souvent voisin de 50 mm, s'enroulent dans des gorges, qui augmentent beaucoup l'adhérence, à cause des pressions obliques sur les joues de la gorge : aussi le brin de retour est moins tendu que celui d'une courroie. Il convient que la tension de tous les câbles montés sur la même poulie soient à peu près la même. Les deux extrémités se rejoignent par une épissure, qui forme un câble sans fin de section uniforme.

En pratique, on ne constate pas de très grandes différences

* Voir Bulletin de la Société d'encouragement pour VIndustne nationale^ année 4903, 4" semestre, p. 367.

Sauvage. — Machine a vapeur 14

entre le prix et le rendement* des transmissions par courroie et par câbles ; cependant ces dernières paraissent soumettre les arbres à des tractions moindres ; la marche en semble plus douce et l'entretien plus facile. Il est vrai que des différences dans la tension et dans le diamètre de deux câbles d'un même jeu entraînent des glissements, parce que les diamètres d'enroulement, dans les gorges des poulies, ne restent pas identiques.

Comme exemple de transmission de ce genre, on peut citer la poulie-volant d'un moteur de 4000 chevaux, qui porte 60 câbles ; la largeur est de 4,5 m, le diamètre de 9 m, et le poids de 140 tonnes.

Dans la plupart des ateliers, l'ensemble des transmissions consomme une fraction importante de la puissance des moteurs, fraction qui dépasse souvent de beaucoup les limites qu'on ne supposerait guère pouvoir être atteintes, car elle descend rarement au-dessous de 20 p. 100, elle est souvent comprise entre 20 et 40 p. 100, et elle dépasse fréquemment 40 p. 100. Aussi la distribution de la puissance motrice dans les ateliers doit-elle être étudiée avec le plus grand soin, en recherchant les principales causes de perte de travail, pour les atténuer. Ces relevés sont assez faciles, car il suffit de mesurer à l'indicateur la puissance nécessaire pour la marche en charge et à vide.

* Le rendement est le rapport du travail ,'reçu par le second arbre au travail fourni par le premier, la différence étant absorbée par les frottements résultant de la transmission.