CHAPITRE V

Des balanciers et bibles

629. L e balancier est un levier tournant autour de son centre de suspension. Si le balancier est composé de plusieurs branches, comme ceux représentés fig. 20 (PI. XVIII), alors il change de nom et s’appelle varlet.

630. Les bibles sont des tiges inflexibles qui servent à transmettre à des distances quelconques le mouvement que le balancier leur communique. Les bièles sont de fer ou de bois ; la fig. 19 ( W. XVIU) indique la manière de réunir plusieurs bièles de fer ; la iig. 1 7 représente l’union de deux bièles en bois; la fig. 18, la combinaison des bièles en bois avec des tiges en fer, pour transmettre simultanément le mouvement aux pistons de plusieurs pompes disposées par étages (dans la supposition qu’on ait à élever de l'eau à une hauteur très-considérable).. Cette méthode est usitée dans les épuisemens des mines profondes. La fig. G (PI. XXI) représente une autre méthode de produire le même effet , dont on trouve des applications dans le Recueil de Besson.

u 70 DES BALANCIERS ET BIÈLES.

63 1. Les balanciers servent à transmettre nn mouvement circuFaire continu, ou bien un mouvement alternatif.

première espèce. — Balanciers produisant un mouvement circulaire

continu.

première variété. — Balancier de Carlwrigth. PI. XIX , fig. 26.

63a. Carlwrigth a appliqué cet ingénieux mécanisme aux machines à vapeur. Le volant et toutes les parties mouvantes sont contenues et fixées dans un châssis élevé sur la chaudière , lequel s’étend en longueur sctr les côtés de la chaudière, et en dépasse un peu les extrémités , pour recevoir la pompe à air et le condenseur. La partie supérieure du châssis est traversée par un axe sur lequel roule une poulie, autour de laquelle s’enveloppe une chaîne fixée au haut de la tige du piston. Cet axe est armé d’une manivelle qui, au moyen d’une allonge ou bièle, communique à un levier placé horizontalement sur le haut ou sur le côté de la chaudière. 11 y a un autre axe qui peut être placé au-dessus , au-dessous ou à côté du premier , qui traverse le volant, et qui est terminé de l'autre côté, par une manivelle communiquant de la même manière que la précédente au levier horizontal dont on vient de parler. ♦

633- Il est évident que, lorsque la poulie est mise en mouvement par l’action du piston , la manivelle qui termine son axe fera mouvoir celle de l’axe du volant, puisqu’elles sont l’une et l’autre attachées au même levier. Si donc la poulie se meut dans un sens par l’action du piston et de son coDtre-poids , et si la manivelle de l’axe de la poulie se meut dans la même direction, celle de l’axe du volant fera les mêmes mouvemens de va et vient , à moins que sa longueur ( comme cela doit être en effet ) ne soit tellement déterminée , qu’à la fin de sa course elle puisse

passer au-delà; dans ce cas, le mouvement de rotation du volant aura lieu.

634. Si le diamètre de la poulie est tellement proportionné, qu’à chaque coup de piston la poulie achève une révolution et demie, et rétrograde d’autant, le levier recevra trois vibrations pour chaque coup de piston. Enfin , si le diamètre de la poulie est proportionné de manière à faire deux révolutions directes et rétrogrades pour chaque coup de piston, dans ce cas, le levier fera quatre vibrations, et le volant quatre révolutions. On voit que, par ce moyen, le volant peut tourner avec une vitesse donnée sans le secours d’aucun engrenage.

633. Si, pour des circonstances particulières, on avait besoin de placer le volant au-dessous de la chaudière, sou axe pourrait être placé au-dessous du levier , en l’y fixant , par une tige inférieure, de la même manière que ci-dessus.

63 C. Quand on a besoin d’obtenir un mouvement alternatif et horizontal, on prolonge la tige qui sert à communiquer le mouvement de la manivelle au levier , autant au-dessous de ce même levier qu’il en est besoin , «t on attache à son extrémité le mécanisme nécessaire à la production du mouvement alternatif.

637. La pompe à air, ainsi que toute autre pompe, peut être mise en mouvement par un levier qui reçoit son action d’une potdie placée sur l'axe mu par le piston. Ce levier est garni de contre-poids.

deuxième yamété. — Balancier à mouche. PI. XVII , fig. 1.

638. On appelle mpuche l’engrenage qui communique le mouvement du balancier au volant , dans plusieurs machines à

vapenr. — Ai est une bièle suspendue à l'extrémité du balancier, et qui est assemblée solidement à la roue dentée g g. Les centres des roues dentées g g et //, sont liés l’un à l’autre de manière que g g a la liberté de se mouvoir autour de la circonférence de f f , mais sans que les deux circonférences puissent se séparer l’un# de l’autre. L’axe de la roue / f est le même que celui du volant v v ; la première ne peut pas tourner sans communiquer son mouvement à l’autre, et réciproquement. La denture de chacune des roues ff et g g est double , comme on le voit lig. 17 (PI. XVII). Les dents de chaque paire de denture sont disposées de manière qu’il y a toujours plein sur vide , c’est-à-dire , qu'une des dents dans une circonférence répond toujours à l’espace compris entre deux dents de la circonférence qui lui est accouplée. Les deux circonférences accouplées sont séparées par une bande circulaire 11 u , qui se loge dans un vide ou rainure correspondante, pratiquée entre les dentures des deux circonférences accouplées de la roue g g; toutes ces précautions ont pour objet l’uniformité , la solidité de l’engrenage, et le maintien stable des deux roues dans le même plan , malgré les secousses quelles peuvent éprouver.

638 (bis). On conçoit aisément , d’après ce que nous venons d’exposer , que le mouvement du balancier doit faire hausser et baisser la tringle b b et la roue g g qui y est attachée : or , cette roue 11e pouvant pas quitter la circonférence de la roue ff, doit lui communiquer un mouvement de rotation , et par suite au volant vv ; ce volant, une fois mis en jeu, sert, comme on sait , à entretenir le mouvement et à suppléer à l’action du balancier , dans les instans où les centres des deux roues dentées se trouvent dans la même ligne verticale.

troI'IÈme variété. — Dalancirr à contre-poiils , agissant sur ut us roue à rochet. PL XVII. fig.* 9.

G3q. Dans ce mécanisme , au lieu (le bièle ori emploie une chaîne ou une corde à l'extrémité da laquelle le poids j> est suspendu; l’axe du -volant est garni, d’un cercle //taillé à rochct. C est une roua qui entre dans l’axe du volant à frottement doux; elle porte un cliquet qui accroche dans la roue à rochct au moyen d’un ressort. Le mouvement circulaire alternatif de la roue C, fuit tourner le volant dans le même sens. Celte roue n’agira que pendant la moitié de son oscillation; le poids réacteur /> la complétera. M. Thomas Digen paraît être l'inventeur de cette méthode, pour laquelle il a obtenu une patente.

deuxième espèce. — Balanciers prodnisantnm mouvement alternatif.

PREMIÈRE VARIÉTÉ. — Balanciers sur lesquels plusieurs Ifommcs peuvent agir à

la fois.

6^0. Les lig. 8 et 9 ( PI. XVI') indiquent deux méthodes de faire agir simultanément plusieurs hommes sur un balancier à pompes. Nous avons décrit (3i) la méthode dé la ügurc (j. Dans celle représentée üg. 8 , deux barres a a cl h h, horizontales , portent plusieurs chevilles d , d, d , d ; les hommes moteurs sont distribués le long de ces barres , chacun d’eux empoigne une cheville ; les barres aa et hh, sont retenues dans des coulisses qui leur laissent cependant libre le mouvement horizontal ; lorsqu’elles sont poussées et tirées par tous les hommes qui agissent simultanément, elles font agir le balancier et les pistons qui y sont annexés. La lig. xo représente deux ba- De la composition des Machines. 5j

lanciers mus par une manivelle et une bièle de communication.

r>4i. Ons. Les balanciers, qui agissent sur des tringles ou bièles

verticales, se meuvent avec qn mouvement alternatif circulaire; en conséquence ils inclinent plus ou moins les tringles , et les fout dévier de la ligne verticale quelles devraient constamment ' parcourir. Cette déviation est souvent très-nuisible ; on a donc recherché les moyens de l’éviter, et ôn a imaginé les méthodes plus ou moins ingénieuses contenues dans les variétés suivantes.

DEUXIÈME variété. — Balancier à secteur circulaire et à poids réacteur .

PI. XVI, fig. ao,

642. Ce balancier n’âgit pas immédiatement sur la tringle , mais sur une chaîne ou sur une corde qui , d’un côté, est attachée au sommet du secteur, et de l’autre, à l’extrémitS supérieure de la tringle. Par cette méthode très - simple , la tringle conserve constamment sa perpendicularité. La fig. 18 ( PI. XIX) indique un balancier à secteurs qui communique simultanément le mouvement à deux tiges.

troisième variété. — Balancier à secteur circulaire , mais sans poids réacteur.

. PI. XVI, fig. ai.

643. La gorge du secteur de ce balancier a deux rainures parallèles , au sommet de l’une est attachée la chaîne a b; une seconde chaîne c d part du point le plus bas de l’autre , pouraller se fixer au sommet de la tringle , de sorte que si le balancier descend, la chaîne cd fait descendre la tringle; si au contraire il monte , la chaîne a b entraîne la tringle, qui dans ces deux mouvemens n 'abandonne jamais la perpendicularité.

quatrième variété. — Balancier à parallélogramme. P). XVII, üg. 1.

644- Dans les machines à vapeur à double effet et à balancier , la transmission du mouvement du pistou au balancier se fait au moyen d’une tige inflexible , au lieu que dans les 111achines«à simple effet, la tige est attachée à une chaîne fig. 4 ( PI. VU ). La substitution de la tige inflexible à la çhaîne estun des perfectionnemens importans qui ont le plus contribue à donner l’avantage aux machines nouvelles sur les anciennes, et qui consiste à faire produire au piston le même effort en montant ■et en descendant. On voit que dans la fig. 4 ( PI. VII ) le piston , en montant, ne produit aucun effçt sur le balancier , et qu’il faut même un contre -poids p pour rendre son ascension possible. Ce contre-poids augmente en pure perte pour l’effet , les masses à mouvoir et L'inconvénient des èbraulemens et des saccades. Mais ce n’est pas tout, la machine représentée ( fig. !\ , PI. VII) pour produire le même effet, dans un temps donné, que la machine indiquée ( fig. x , PI. VIII) est obligée de faire un effort double , c’est-à-dire , de faire»pendant la descente du piston, un effort égal à la somme de ceux qui sont faits pendant une descente et une montée du pistou , en supposant que les dimensions du balancier., le nombre et l’amplitude des oscillations, soient les mêmes. 11 résulte doncune simplification notable dans la construction de cette dernière machine par la diminution de ses dimensions et la suppression des contre-poids.

645. L’emploi d’une verge inflexible laissait une difficulté à résoudre, qui consistait à lui donner un mouvement vertical. Voici le moyen très-ingénieux inventé à cet effet par JF ait. Le parallélogramme a h de (PI. XVII, fig. 1 ) lient au balancier par les points «etc, fixes par rapport à ce balancier; mais lescôtésde ce

2"G des balanciers et bièlf.s.

parallélogramme peuvent «changer d’inclinaison , les uns par rapport aux autres , au moyen de ce que leurs extrémités sont assemblées à charnières , c'est-à-dire , garnies de boîtes ou colliers qui embrassent des axes horizontaux ; les axes en a et c sont dans un même plan avec'le,,centre ou axe A de rotation du balancier. De plus, l’angle d du parallélogramme est toujours retenu à une distance constante d'un point fixe f , au'Yuoven de la verge de métal f' d dont l’extrémité est également garnie d une boîte ou collier qui embrasse l’axe passayt en d.

6/(6. Cela bien conçu , si on imagine que l'angle b soit poussé ou tiré dans une direction verticale , l’effort se décomposera suivant b a et b d; les points c et c décriront des arts de cercle* dont le point o sera le centre , et le point d décrira un arc de cercle qui aufa f d pour rayon. Mais les courbes décrites par les points a, c , d , ne peuvent être ainsi fixes et déterminées sans que le point b ne décrive aussi une courbe pareillement fixe. et déterminée : or, quand le mouvement du balancier tend à écarter le point b de la verticale dans un sens, l’effet de la rotation de d auloui^e f' est d’écarter b de la verticale dans le sens contraire, et %es deux effets peuvent se combiner • de -telle manière que la courbe décrite par le- point b diffère si peu d’utie ligne droite verticale, que dans la pratique on puisse la considérer comme telle. •

On donne ordinairement à f d une longueur égale à A-c ,

- et à cd, la moitié de cette longueur.

qi at t, i lme variété. — Balancier comlanc arec un contre-balancier. n.xvi,

lig. aa.

047- Deux pièces de bois a b, do, tournent autour des points ou centres «et o; leurs autres extrémités b* t d sont assujetties l'uue à l'autre par la pièce de fer b c' d , avec des articula-

DES .B AL ASiCIERS ET BIÈDEf». 277

tions en b et en d. Les longueurs a b et do, (le centre en centre des tourillons, sont égales. La somme a b -h d o de ces longueurs, est égale à la distance du point a au point o, projetée sur l’horizon ou mesurée horizontalement ; en sorte que , lorsque a bel d o sont de niveau, la ligne droite passant par d et b est verticale; et comme la longueur de la pièce bd , de centre en centre des tourillons , est égale à la différence de niveau des points <7 et o, bd devient verticale en même temps que a b et d o deviennent horizontales.

648. Au moyen de cette disposition , si les points b et d ne décrivent pas des arcs d’un grand nombre de degrés au-dessus et au*dessous des horizontales passant respectivement par les points a et d, le milieu c' de b d parcourra sensiblement une ligne droite verticale. En effet, tant que b et d s’éloignent peu de l'horizontale, les rayons ab et d o étant de même longueur, le point b s’élève ou s’abaisse, par rapport au point a, sensiblement de la même quantité dont le point d s’élève ou s’abaisse par rapport au point o; d’où il suit que les arcs décrits parle point b et d peuvent, dans ce cas, être sensés égaux. Cette hypothèse admise , les points b et d doivent toujours être à la même distance d’une. verticale dont les points oet« seraient eux-mêmes également étoignés; donc, si c' est placé au milieu de b d, il doit se trouver contihuellemcnt dans la verticale dont nous venons de parler. Cette verticale passant par l’axe commun du cylindre à vapeur et de la lige c c' de son piston , il ne s’agit que de placer un axe horizontal au sommet c' de la tige qui tourne daiw un collier pratiqué au milieu de b d , et ou aura rempli la condition recherchée. . »

f>4<> M. de Prorty a calculé («) que le sommet de la tige du

(a) Nouvelle Architecture U y druidique, tome 2.

piston d’une machine à vapeur de M. Perrier, à balancier et contre-balancier, ne secarte de la verticale à l'extrémité inférieure de sa course , que d’une ligne et un tiers sur plus de cinq pieds de course. Le balancier et le contre-balancier de cette machine ont chacun neuf pieds deux pouces de longueur entre les centres des axes de rotation. La pièce qui unit leurs extrémités, et au milieu de laquelle la tige du piston est suspendue, a quatre pieds trois lignes également entre les centres des axes. Le plus grand angle que fait le balancier avec l’horizontale est de iG®.

G5o. La plupart des constructeurs donnent au balancier ainsi qu’au contre-balancier , une longueur à peu près double de la ligne que parcourt le piston dans sa course, et la moitié de cette longueur à la pièce qui supporte la tige du piston- et reunit les extrémités du balancier et du contre-balancier.

ciKQCifcXB variété. — Combinaison de deux leviers tournons , d'une tringle et

d'une bible pour conserver la perpendicularité à une lige mue par une nui ni-

vel/e. ,

65i. Les fig. 9 et n ( PI. XIX ) , démontrent deux combinaisons de cette nature. Les lignes pleines indiquent la position dans laquelle se trouvent toutes les pièces à la moitié de chaque oscillation , et les lignes ponctuées marquent les positions aux deux extrémités.

sixième variété. — Quatre leviers tournons , combinés avec une tige , pour en » maintenir la perpendicularité. PI. XIX, fig. fi.

65 2. Ce mécanisme peut être employé avec utilité dans quelques machines où la partie qui agit immédiatement sur la tige a elle-même un mouvement rectiligne.

septième variété. — Combinaison do leviers angulaires qui communiquent simultanément des mouvemens alternatifs rectilignes en divers sens , à plusieurs parties séparées. PI. XIX, 11g. aj. .

653. Les leviers angulaires sont marqués fl a a a, etc. — ccc, etc. , sont les parties qui en reçoivent le mouvement. — b b b, etc. , sont des ressorts réacteurs. — x x est une tige garnie de plusieurs mentonnets ou parties saillantes. Cette tige étant mue par un mouvement rectiligne alternatif, agit au moyen de ces mentonnets, sur les leviers angulaires qui attirent vers le centre les parties ccc, etc. , qui soiit ensuite repousséesen sens contraire par les ressorts réacteurs.

Appl. Le mécanisme que nous venons de décrire est adapté au couvercle de quelques coffres-forts, pour les fermer avec sûreté. .

huitième variété. — Combinaison de leviers angulaires et de cordes, pour transmettre le mouvement d'un mobile séparé de son moteur par des obstacles placés dans des directions quelconques. PI. XX , iig. 1 4 .

654- Cette méthode que tout le monde connaît, est celle dont on se sert dans les appartemens pour faire communiquer ‘avec le cordon , une sonnette placée dans la cour ou dans une autre