PROPRES A MESURER LA QUANTITÉ DE TRAVAIL TRANSMISE

ou CONSOMMÉE PAR LES MACHINES PENDANT UN TEMPS

PLUS ou MOINS LONG.

23. Le frein dynamométrique de M. de Prony a été l'objet de critiques aussi dénuées de fondement que de convenance dans leur expression , et qui n'ont eu que le triste effet d'affliger, dans ses derniers jours , le vieillard vénérable à qui l'industrie devait cet utile instrument. Mais on doit reconnaître que cet appareil, si simple et si commode dans un grand nombre de cas, offre dans d'autres quelques inconvénients et ne peut même souvent être employé. Son usage exige, en effet, que la fabrication soit interrompue , afin que tout le travail du moteur, que l'on expérimente , soit absorbé par le frein , et dès lors , quand il s'agit de mesurer la force

consommée par une ou plusieurs dçs machines en activité dans un atelier, cet instrument ne peut être d'aucun usage ; de même, lorsqu'un moteur faisant marcher dans diverses parties d'un bâtiment des machines difie* rentes, on veut déterminer la quantité de travail livrée ou transmise à chaque atelier j il n'est pas possible de se servir pour cet usage du frein dynamométrique.

Ces circonstances se présentent souvent dans la pratique, et les ingénieurs sont journellement embarrassés pour apprécier la force nécessaire pour faire marcher les diverses machines de fabrication. Us n'ont à ce sujet que des données quelquefois trop vagues, déduites d'observations indirectes, et de cette incertitude résultent souvent des erreurs préjudiciables à l'industrie.

D'un autre côté, dans les grandes villes, où il y a beaucoup d'usines, où la force des moteurs est louée en détail à des industriels, qui emploient des machines fort diflërentes , des contestations nombreuses s'élèvent sans cesse entre les locataires et les propriétaires, sur l'appréciation de la force consommée , sans que les tribunaux ni les experts qu'ils nomment puissent les résoudre d'une manière juste et certaine.

Il faut donc à l'industrie un instrument d'un usage commode qui, à l'aide d'opérations très-simples, permette selon les besoins de mesurer, pendant la fabrication et pendant un temps plus ou moins long, la quantité de travail consommée par une machine donnée ou transmise par un moteur. Il faut aussi qu'au besoin l'expérience puisse être prolongée pendant un temps fort long, sans que la présence des observateurs soit nécessaire, et néanmoins-sans que les résultats puissent être altérés par la mauvaise foi.

Pour résoudre cette question , je me suis proposé de

construire deux dynamomètres de rotation basés sur le principe de ceux que j'avais employés ^ en 1854^ ^ mes expériences sur le frottement des axes de rotation.

Le premier est destiné à donner^ pendant un nombre de révolutions qui peut s'élever de 1 5o à 45o et même plus, la quantité de travail ou TefFort moyen transmis par un moteur à une machine avec toutes ses variations; cet appareil devant fonctionner pendant que la machine travaille^ et sans gêner aucunement la fabrication^ et pouvant être 9 au besoin^ appliqué à une ou plusieurs machines et transporté dé l'une à l'autre , sans exiger aucun changement.

A l'aide de cet instrument y un constructeur peut étudier et déterminer directement la quantité de travail nécessaire pour faire marcher diverses machines de fabrication , soit ensemble 9 soit séparément.

Le second appareil est destiné à marcher pendant un temps fort long, et doit donner, après une journée, une semaine, une quinzaine, la quantité totale de travail transmise par le moteur ou consommée par une machine, de façon que les résultats indiqués par un compteur, renfermé dans une boîte à deux clefs, ne puissent être altérés.

Un semblable instrument, placé dans un atelier, indiquei^it, à la fin de chaque semaine, la force qui aurait été réellement consommée par le locataire , et servirait de base incontestable au règlement des loyers ; appliqué à une machine à vapeur pendant une quinzaine ou un mois, il montrerait , d'une manière irrécusable, quelle est la force de la machine et la quantité de travail qu'elle transmet par kilogramme de charbon brûlé, et peut-être alors , par ces expériences prolongées et à l'abri de toute fraude ,

verrait-on modifier un peu les résultats merveilleux annoncés par quelques constructeurs. Il est, en effets nécessaire, pour cette dernière détermination, que l'expérience se prolonge longtemps, car la manière de conduire le feu , de préparer le foyer de la chaudière y ainsi que la dui*ée des observations , ont une influence énorme sur les résultats.

La tare de ces instruments , ou la démonstration de l'exactitude de leurs indications et de leur rapport avec le travail exécuté ou transmis par la machine^ est,^ d'ailleurs , comme on le verra plus loin , * tellement simple et facile à comprendre qu'elle n'exige aucune autre connaissance en mécanique que celles qui sont possédées par les chefs ouvriers ordinaires.

Les principes de la disposition et de la construction des dynamomètres , employés à mesurer des efforts développés dans le tirage des voitures ou le lialage des bateaux, peuvent, avec quelques modifications fort simples , s'appliquer à la mesure des efTorts^ou des quantités de travail transmises à des axes de rotation, et servir à la solution de la question proposée.

Nous avons donné, dans une première notice sur les appareils dynamométriques, une description de celui qui a servi, en i834ï pour les expériences sur le frottement des axes de rotation , mais il a reçu depuis des -perfectionnements notables qui nous obligent à de nouveaux détails.

26. Description du DYNAMoifèTRE a styles. — Sur un arbre, posé àur deux supports en fonte, fixés à un plateau en bois, sont placées trois poulies de même diamètre : la i""® A est fixe; la 3® C, voisine de la i'% est folle, et la a" B est mobile autour de l'arbre, entre des limites que nous indiquerons. (Planche III.)

Cet appareil étant interposé entre un arbre moteur et une machine dont on veut mesurer la résistance , la poulie folie reçoit la courroie de transmission de l'arbre moteur, et quand on fait passer cette courroie sur la poulie fixe l'arbre se met en mouvement et prend une vitesse qui dépend du rapport du diamètre de la poulie à celui du tambour de l'arbre moteur.

La 2* poulie reçoit une courroie qui doit transmettre le mouvement à la machine ou vaincre la résistance ; mais, comme elle est folle ou à frottement doux sur l'arbre, elle ne serait pas entraînée dans le mouvement communiqué à cet arbre par la poulie fixe, si un arrêt, composé comme nous le dirons plus tard et qui fait corps avec elle , n'était pressé par l'extrémité d'une lame de ressort, implantée dans l'arbre, suivant un de ses rayons. Cette lame, qui fait corps avec l'arbre, tournant avec lui, agit sur l'arrêt, fléchit, et quand sa résistance à la flexion est susceptible de vaincre celle que la machine oppose, le mouvement commence et se trouve ainsi transmis de l'arbre moteur à la machine en expérience par l'intermédiaire d'une lame de ressort, dont les flexions sont la mesure immédiate de la résistance à vaincre.

La poulie mobile se déplaçant d'une quantité proportionnelle à la flexion de la lame, il suffit de connaître l'angle qu'elle décrit pour en déduire la flexion de cette lame. A cet effet, un style, ajusté à l'aide d'une vis sur un des bras de la poulie, s'approche a volonté d'une bapde de papier douée d'un mouvement propre, en rapport constant avec celui de la poulie ou de l'arbre, et y trace une courbe des flexions du ressort absolument de la même manière que dans les dynanomètres employés pour les voitures.

Un autre style, immobile par rapport au premier,

trace en même temps une ligne corresponclante à une flexion nulle ou à la position qu'occupait le atyle mobile quand la poulie était siu repos ou n'était aollicitée par aucun effort. Cette ligne du zéro se trouire vers le milieu de la largeur de la bande de papier, afin que le mouTenment ou l'efïbrt puisse être mesuré indifiëremment dans un sens ou dans l'autre.

Ce style est monté sur une traverse particulière, qui peut, à l'aide de vis de rappel, s'ajusta:* à la position convenable.

On a donc ainsi sur la bande dé papier une courbe des flexions du ressort ou les ei&rts exercés.

Tel est l'ensemble de l'appareil ; ajoutons^y quelques détails sur la disposition de quelques-unes de ses parties.

27. Des lames. — Les lames de ressorts employées ont la forme parabolique des solides d'égale résistance, afin d'obtenir, à résistance égale, des flexions doubles et, par conséquent, plus de sensibilité. Une de leurs extrér mités, terminée par une partie prismatique de même largeur et épaisseur pour toutes les forces, afin de faciliter les changements, s'engage dans une mortaise pratiquée sur le corps de l'arbre et y est retenue par une vis de pression, de manière à faire corps avec lui. On peut, sur un même arbre, disposer ainsi plusieurs lames; mais deux suffisent pour les cas ordinaires, parce qu'on a la facilité de les changer et d'en placer de difierentes forces, suivant l'intensité présumée de la résistance à mesurer.

L'autre extrémité des lames , celle qui est ver$ la circonférence de la poulie, traverse l'arrêt et transmet, par son point de contact , le mouvement de l'arbre à cette poulie. Pour éviter que le bras de levier de reffi>rt transmis ne varie de quantités notables pendant la flexion

de la lame 9 et en même temp$ pour empêcfcer q^e, dans les yariatiops de l'effort e(; de la vitesse > la lame cesse d'agir sur là pqulie, l'arrêt est disposé ajpsi qu'il suit.

38t DISPOSITION DE L'ARaÊT, -^Sur v^neoreille^cQulée ayec la pqulie, est fixée une plaque ep ftr portant deuip montants a coulisses parallèles à l'axe, rëunjs au sommet par un chapeau. Dans les coulisses de ces deu^ montante et parallèlement à la surface dé la lame, sont deuiç cou^ teaux en acier à angles arrondis^ qni penyent, à l'aide dfi yU de rappel, se i^approcher des l^m^^ de chaque cot^ et qui s'en éloignent, quand on desserre ces vis, pax l'action d'un ressor't à bondin qui les retire. On approche çe$ deux Qonteaux de la surface de^ lames, as^e^ pi^ès pour ne lenr laisser que la liberté de glisser sans être serrées entre les deux couteaux. Il résulte de la qne, dans le^ variations d'eflfort ou de vitesse de l'arbre moteur on de la résistance, la lame peut fléchir dans un sens ou dans l'autre et indiquer ainsi , sans temps perdu , toutes les variations de l'effort exercé. De plus, l'action est transmise sans choc et graduellement.

29. Moyen p'EMPâcHEH les lames d'être forcées. — La flexion des lames ne pouvant dépasser cert:aines limites san3 que lenr élasticité soit altérée, il importe de la borner convenablement. A cet effet, la poulie mobile porte une saillie ou épaulement terminé par deux plans dirigés vers son centre et qui, lorsque cette poulie est en place, se trouve engagé entre deux arrêts ou épaulements ménagés au corps de l'arbre et pareillement limités par deux plans dirigés au centre de cet arbre. L'angle compHa entre ces deux plans est tel que la poulie peut se déplacer à droite ou à gauche d'une quantité correspondante à -fô ^^ ^^ longueur des lames, avant qiie

l'arrêt de la poulie les rencontre : ce qui suffit pour que l'élasticité des lames ne puisse jamais être altérée lors de la mise en train de la machine.

S'il arrivait que dans les variations de l'effort exercé l'arrêt de la poulie atteignit souvent les épaulements, ce dont on serait averti par l'inspection des flexions ou de la trace du style qui serait alors a la plus grande distance, ce serait un indice que les lames employées seraient trop faibles pour l'effort à mesurer, et alors il faudrait en mettre de plus roi des.