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Description de l’appareil employé al>x expériences. Le frottement des tourillons des axes de rotation sur leurs coussinets joue un rôle trop important dans la plupart des machines , pour ne pas mériter une étude spéciale, faite dans des circonstances aussi rapprochées que possible de celles de la pratique. L’appareil et le mode d’expérimentation employés pour le frottement des surfaces planes auraient pu servir aussi à cette recherche , et même , dés l’origine , j’en ai fait usage pour déterminer la loi et l’intensité du frottement de l’axe de la poulie de renvoi , ainsi quon peut le voir aux n” i5 et suivans du premier Mémoire; mais il m’a semblé qu’il conviendrait d’examiner les circonstances offertes par un mouvement de rotation continu, prolongé pendant quelques temps d’une manière uniforme. Cette disposition permettait en effet, de reconnaître comment l’enduit se distribue et jusqu’à quel

point sa répartition influe sur l’intensité de la résistance. Il devenait aussi possible dans ce cas d’examiner l’élévation de température produite par le frottement entre certaines limites.

Ces considérations m’ont engagé à faire construire pour les expériences sur le frottement des tourillons , l’appareil particulier que je vais décrire et qui a été établi à la poudrerie de Metz, au-dessus du coursier de la roue hydraulique de la sécherie artificielle.

2- Vérification du mouvement uniforme de la roue hydraulique. Cette roue , à aubes planes est emboîtée dans un coursier circulaire , qui permet à l’eau d’agir par son poids , sur une hauteur d’environ o m ,3o à o m ,4o, après qu’elle a choqué les aubes elle n’a dans ce coursier qu’un jeu de o“,oo5 au plus, soit au fond, soit sur les côtés; les aubes ont été visitées et réparées à neuf avant les expériences, la roue a été mise exactement en équilibre autour de son axe, au moyen de contre-poids fixés à la circonférence des couronnes ou jantes, elle était isolée des autres parties du mécanisme de la sécherie artificielle et n’était employée qu’à faire marcher l’appareil des expériences. Par suite de ces circonstances et de ces précautions , on pouvait être à très peu près sur, à priori, que le mouvement de cette roue serait uniforme, si la résistance qu’on devait lui faire vaincre l’était aussi, cependant pour reconnaître jusqu’à quel point cette uniformité serait obtenue, j’ai mis la roue en communication avec un petit appareil de rotation fort léger portant un plateau garni d’une feuille de papier. Le mouvement de la roue se transmettait à cet axe, à l’aide d’une corde sans fin et le plateau jmuvait, à volonté, en être rendu solidaire ou indépendant au moyen d’un petit manchon d’embrayage. Je pouvais donc communiquer facilement au plateau un mouvement en rapport constant avec celui de la roue , et l’on conçoit facilement , qu’en mettant le style de l’appareil „ chronométrique, déjà connu et décrit dans le premier Mémoire,

EXPÉRIENCES SUR LE FROTTEMENT DES TOURILLONS. ts

en contact avec la feuille de papier collée sur le plateau, j’obtenais une courbe qui représentait la loi du mouvement de la roue. A l’aide de ce dispositif, j’ai reconnu par des observations spéciales , correspondantes à plusieurs tours de la roue hydraulique, que son mouvement était uniforme, à moins de o",oi près ; c’est ce qui était rendu manifeste par le relèvement des courbes qui , sur toute l’étendue correspondante aux révolutions observées, offrait une ligne droite et indiquait un rapport constant des espaces, pris pour abscisses, aux temps pris pour ordonnées.

Je ne crois pas devoir entrer dans plus de détails sur cette vérification assez peu importante par elle-même et facile à comprendre , d’après ce que l'on connaît déjà du mode d’observation employé , et je n’en ai même parlé que pour montrer avec quelle facilité un appareil portatif de ce genre peut servir à déterminer la loi du mouvement d’un système quelconque de rotation.

3 - Établissement de l’atpareil. Nous sommes donc fondés à regarder le mouvement de la roue comme uniforme par lui-même et, pour qu’il put être transmis à l’appareil de rotation avec le moins d’altération possible, j’ai établi celui-ci immédiatement auprès de la roue, dans une baraque construite en travers du coursier et solidement assise sur les bajoyers en maçonnerie. Sur le plancher en madriers est posé un cadre en charpente LMNP (Fig. 1 , 2 et 3 ) , composé de deux grosses pièces en chêne de o m , 3 o d’équarrissage, servant de plumards aux coussinets. Elles sont reliées , vers leurs extrémités , par des semelles aussi en chêne , de o m ,20 de large sur o“,io de hauteur, embrevées à mi-bois à leur partie inférieure et qui posent immédiatement sur le plancher, des. bouts de- madriers en chêne ont en outre été fixés sous le milieu des deux semelles LM et NP, pour les empêcher de fléchir sous la charge de l’arbre.

Au milieu de chacune des jumelles LM et NP s’élève un siipport a en fonte, qui y est assujetti par des boulons traversant la jumelle

16 EXPÉRIENCES SUR LE FROTTEMENT DES TOURILLONS, et sa base, de sorte qu’en serrant les écrous de ces boulons on fixe invariablement la position de ce support. Mais, afin de se ménager le moyen d’amener les coussinets au parallélisme, on a eu soin de percer dans la base du support des trous ovales pour le passage des boulons. Les coussinets sont mobiles et peuvent être changés à volonté, ils s’engagent à coulisse dans le support à la manière ordinaire, mais ils reposent parleur partie inférieure sur le bout d’une grosse vis à tète , qui est placée verticalement dans la partie évidée du support , et qu’on peut tourner de manière à mettre le fond des deux coussinets exactement à la même hauteur.

On voit que, par cette disposition , l’on pouvait toujours assurer le parallélisme des coussinets dans le sens horizontal et dans le sens vertical, et qu’en posant l’arbre dessus, on était sur de la coïncidence des axes des surfaces frottantes.

L’arbre bb est en fonte, exactement cylindrique, au diamètre extérieur de o m ,i 2 , il est creux, le diamètre intérieur du vide est de o”,o5 dans tout le corps de l’arbre, qui est alésé aux deux extrémités sur une longueur de o^ao , pour la partie dans laquelle s’engagent les tourillons. Celte forme d’un cylindre creux a été adoptée pour l’arbre, parce qu’elle offre à volume ou poids égal de matière, plus de solidité que le cylindre plein, et surtout parce qu’elle permettait de mettre en expérience des tourillons de o m ,io de diamètre, tout en laissant la facilité nécessaire pour la manœuvre.

Les tourillons s’adaptent à l’arbre par une cpicue ou noyau cylindrique, d’un diamètre égal à o m ,o5 et le même pour tous, ainsi que leur longueur, qui s’engage à frottement doux dans les extrémités alésées de cet arbre. Un arrêloir, 'qui fait corps avec la queue, s’introduit dans une rainure et rend le tourillon solidaire avec l’arbre, quant au mouvement de rotation; pour qu’il le soit aussi dans le sens de l’axe, une vis de pression traverse l’arbre et vient par son extrémité conique s’engager dans le

corps de la queue. Une mortaise rectangulaire s : pratiquée suivant un diamètre de l’arbre et vers la partie où aboutit la queue des tourillons, permet de les repousser au dehors à l’aide d’une clef, lorsqu'on veut les remplacer par d’autres. On voit que le changement de ces pièces n’offre aucune difficulté et, par suite de la précision apportée dans l’ajustage , elles sont toujours parfaitement assujetties et centrées.

La pression supportée par l’arbre et par ses coussinets devant être variée à volonté et cependant disposée de manière que le centre de gravité du système coïncidât toujours avec l’axe de rotation, ce qui est, comme on le verra plus loin, à peu près indispensable pour la régularité des observations, j’ai, pour cette raison , airtÜ que pour l’usage ultérieur que je compte faire de cet appareil, formé cette charge avec des disques en fonte de o m ,o45 d’épaisseur, sur o m , 8 o de diamètre, avec un œil exactement alésé au diamètre extérieur de l’arbre et qui s’enfilent de part et d’autre en nombre égal, de manière que la pression soit toujours symétriquement répartie sur les deux tourillons. Le poids de chacun de ces disques varie entre i 45 et i5o kilogrammes, et l’on pouvait en placer ainsi jusqu’à douze, formant ensemble une charge déplus de 1700 kilogrammes. Parallèlement à l’axe et suivant une des arêtes de la surface extérieure de l’arbre , une languette t formant saillies’eDgageaitdans une entaille pratiquée à l’œil de tous les disques et les rendait ainsi solidaires avec cet arbre, quant au mouvement de rotation. De plus, comme ces disques cordés en sable n’étaient pas parfaitement plans et qu’ils auraient pu ballotcr et se déplacer dans le sens de l’axe, ils étaient tous percés suivant un même plan diamétral, correspondant à celui de la languette d’arrêt, de deux trous dans lesquels on engageait des boulons de jonction, qui servaient à les serrer ensemble } de sorte qu’une simple clef . de pression chassée entre le dernier et la languette suffisait alors pour les fixer tous invariablement sur l’arbre.

On voit ? qu’en augmentant ou en diminuant le nombre de ces disques, on pouvait à volonté varier la pression de l’arbre sur ses tourillons, entre des limites très -étendues, mais la manœuvre du chargement et du déchargement exigeait une disposition particulière, pour qu’elle put être exécutée avec promptitude ou sécurité par deux ou trois hommes au plus. J’indiquerai plus loin les moyens adoptés pour y parvenir, et je continue la description de l’appareil proprement dit.

4- Transmission du mouvement de la roue hydraulique A l’arbre et MESURE DES efforts EXERCÉS. Sur l’arbre bb et vers son milieu est placée une poulie folle cc à frottement doux, sur laquelle passe une courroie sans fin cd ) qui enveloppe aussi une poulie ou tambour dd monté près de la roue hydraulique et sur son arbre. Cette poulie cc reçoit donc immédiatement le mouvement de la roue, mais, comme elle est folle, l’arbre ne participerait pas à ce mouvement sans la disposition suivante : A une distance de o”,225 de l’axe de l’arbre, la poulie porte une cheville ee, de l’autre part une lame de ressort f en acier fondu, de forme parabolique, est engagée dans l’arbre par une queue rectangulaire, qui s’introduit à frottement doux, dans une mortaise pratiquée à l’arbre selon un rayon , et où elle est maintenue par une bride de pression et des écrous ; on a d’ailleurs soin de placer cette lame de manière qu’elle soit toujours engagée de la même longueur dans l’arbre, ce qui est rendu facile par la forme de sa queue , qui forme un talon à arête vive.

On conçoit alors facilement que la cheville e de la poulie folle cc rencontrant la lame de ressort, la fait fléchir jusqu’à ce que l’effort exercé sur cette lame et transmis par elle , soit capable de vaincre le frottement de l’arbre sur ses tourillons, et l’inertie de la masse de l’arbre. Mais comme il pourrait arriver, d’une autre part, que cet effort surpassât celui que la lame pourrait supporter sans altération de son élasticité , une cheville d’arrêt e est placée vers l’œil

de la poulie , et vient agir sur les brides de la queue du ressort , lorsque la flexion a atteint la limite qu’on ne veut pas dépasser. Au moyen de cette disposition , la lame conserve toujours son élasticité , et si , dans quelques expériences , la communication rapide du mouvement met en jeu l’inertie de la masse de l’arbre, la transmission se fait d’abord par l’action de la cheville d’arrêt, puis, quand le mouvement est parvenu à son état de régime ou d’uniformité , le ressort tendu au maximum se débande et ne conserve que la tension relative à la résistance opposée par le frottement.