CHAPITRE PREMIER
GËNÊRALITÉS.
1. ce Travailler mécaniquement, c'est vaincre ou détruire, pour le besoin des arts, dés résistances telles que la cohésion, la pesanteur, l'inertie de la matière, etc. Le travail mécanique ne suppose pas seulement une résistance vaincue une fois pour toutes, mais une résistance constamment détruite le long d'un chemin parcouru par le point où elle s'exerce et dans la direction propre de ce chemin, » (Poiccblet, Intro^ duction à la Mécanique industrielle.)
Supposons d'abord que la résistance R soit constante : il est clair que l'ouvrage produit ou le travail effectué sera proportionnel au chemin parcouru 5; d'autre part, il sera d'autant plus grand que la résistance sera elle-même plus grande, de m. I
a QUATRlbHB PARTIS. — CHAPITRB I.
sorte que Ton peut prendre pour mesure du travail le produit
Si la résistance est variable, comme elle peut être considérée comme constante pendant le parcours d'un élément de chemin ds, le travail correspondant sera Kds; la somme des travaux analogues pour tous les éléments^de 5, ou le travail total» sera
Soit F Teffort qui détruit à chaque instant la résistance R et qui produit le travail : on a pour l'équilibre
Fcos(F,/&) =R,
et le travail ci-dessus devieni
i F co&(¥, fis) ds.
Ainsi se trouvent justifiées les dénominations de travail élémentaire el de travail total d'une force F, que nous avons adoptées au début de la deuxième Partie de cet Ouvrage ( * ).
La force F, dont la composante F cos( F, ds) est dirigée dans le sens du mouvement, avec laquelle elle fait un angle aigu, est une force motrice, et son travail un travail moteur.
Il peut arriver qu'une force variable puisse être alternativement motrice ou résistante; l'angle (F, cfs) devenant, dansée dernier cas, plus grand que 90 degrés, le travail élémentaire correspondant sera négatif ou résistant.
Le travail total sera donc moteur ou résistant, selon que la valeur de l'intégrale ci-dessus sera positive ou négative.
Nous rappellerons que l'unité de travail adoptée est le kilogrammètre, dont nous avons donné la définition au n° 11 de la deuxième Partie.
2. Une machine est un assemblage de différentes pièces [organes) dont les déplacements ou mouvements, par suite de
(*) La composante iHormalc Ti\n{¥^ds) donnera lieu à une pression sur les appuis, qui déterminera un frottement dont nous n'avons pas k nous occuper actuellement.
GÉNÉRAXITfiS. 3
leur mode de liaison, dépendent les uns des autres suivant des lois purement géométriques, et qui ont pour objet de iransformer en travail mécanique le résultat de Tactivité des forces motrices.
Les parties de la machine sur lesquelles s'exercent respectivement \es forces motrices et les résistances utiles qu'il faut vaincre pour produire le travail portent les noms de récepteur et d*outil ou opérateur. L'ensemble des organes, ou le mécanisme qui établît la dépendance entre le récepteur et l'outil, est ce que l'on appelle la transmission.
Dans le jeu d'une machine il se développe, entre le récepteur et l'opérateur, des résistances secondaires ou passives, telles que le frottement, la résistance de l'air, etc.
Le mouvement d'un organe d'une machine est déterminé par celui d'un autre organe qui se trouve immédiatement en relation avec lui. Que les deux mouvements soient ou non identiques, il y a en cela ce que l'on appelle transformation de mouvement.
Il nous a paru logique de faire précéder l'étude des machines, considérées au point de vue mécanique, de celle des transformations de mouvement, qui fera l'objet de cette Section. .
Les organes des machines n'étant généralement animés que de mouvements rectilignes ou circulaires, continus ou alternatifs, nous devrions étudier dix transformations de mouvement; mais, comme un certain nombre d'entre elles ne sont pas oû sont peu employées, nous ne considérerons que les principales.
3. Des guides. — Les corps solides qui assujettissent un organe à avoir un mouvement géométrique déterminé portent le nom de guides.
Avant de passer en revue les principaux guides employés dans les machines, nous croyons devoir défmir quelques pièces qui entrent dans la constitution de plusieurs de ces guides.
Fis. — Concevons que l'on ait tracé une hélice sur un cylindre droit à base circulaire, puis dans un plan méridien un
4 QUATRIÈME PARTIB. — CHAPITRB I.
contour extérieur limité en deux points A, B de la génératrice correspondante; que ce plan tourne autour de l'axe du cylindre et glisse le long de cet axe, de manière que Tun des points A, B se trouve constamment sur l'Iiélice : le profU engendrera le fliet de la vis considérée au point de vue le plus général, et dont le cylindre est le noyau.
Dans les applications, le profil est ou un rectangle ou un triangle généralement équilatéral.
Écrou. — Le profil générateur du filet de la vis déterminera dans une pièce prismatique, dont les deux bases sont perpendiculaires à l'axe et dans laquelle le noyau pénétrerait nor^ malementaux bases, une rayure hélicoïdale de .même forme que le filet. Cette pièce, qui est limitée latéralement par quatre, cinq ou six pans égaux, est ce que l'on appelle un écrou. On voit que la vis peut se déplacer dans l'écrou supposé fixe en éprouvant un double mouvement, l'un de translation parallèle à l'axe , l'autre de rotation autour de cet axe, et vice versa.
Boulon. — Un boulon est une tige cylindrique, presque toujours en fer, terminée normalement, d'une part par une tête de forme carrée, et de l'autre par un pas de vis (').
Pour rendre solidaires deux ou plusieurs pièces terminées par des faces parallèles, on pratique normalement à ces faces des trous cylindriques dans lesquels on introduit des boulons d'un diamètre légèrement inférieur à celui des trous. On amène au contact, avec la face correspondante, l'écrou de chaque boulon, de manière à obtenir un serrage suffisant ('}.
Revenons maintenant aux guides.
Guides du mouvement rectiligne. — Dans ce mouvement.
(') On dit que la partie filetée d'une tige cy1indri()ue est taraudée, du nom de l'outil, appelé taraud, qui sert à faire le filet.
(') On serre l'écrou au moyen d'une clef, levier terminé k une de ses extrémités par une sorte de fourchette qui s'adapte exactement sur au moins deux pans de l'écrou. On agit à la main sur ; l'autre extrémité de la fourchette, pour faire tourner l'écrou du plus grand arc de cercle compatible avec la condition que l'on ne soit pas obligé de se déplacer; puis on adapte la clef sur un groupe suivant de pans de l'écrou, et ainsi de suite jusqu'au moment où l'écrou est serré à fond, c'est-à-dire où l'on ne peut plus le déplacer.
GÉlfÉRlLITtS. 5
le guide est généralement formé : i"" ou de deux tiges prismatiques A, A parallèles [fig. i), suivant lesquelles se meuvent
Fig. I.
deux œillets B, B de même forme, et qui font corps avec l'organe; 2« ou d'une pièce appelée glissière, dans laquelle se trouve ménagée une rainure prismatique dont la section, légèrement trapézoïdale, a sa petite base à l'extérieur; dans cette rainure glisse à frottement doux une pièce de même forme [patin) reliée invariablement à l'organe; 3^ ou enfln (Jlg-^),
Fîg. a.
comme dans les locomotives, de deux barres A, A parallèles à la direction du mouvement, entre lesquelles circule un double patin B, B qui les embrasse par les rebords dont il est muni.
Guides du mouvement de rotation. •— Pour déterminer un mouvement de rotation, on emploie une pièce cylindrique ou prismatique (ar6re), ou dont la surface est de révolution.
6 QDlTRlbMB FAITIB. — CHAFITRK I.
Chacune des fig. 3 et 3 bis représente l'une des extrémités d'un arbre en fer; la Jig. 4 celle d'un arbre en bois dont la
section est un polygone régulier ('). L'arbre est terminé par deux cj'lindres A,A {tourillons) demftme axe que lui, et dont les diamètres sont égaux.
Fig. 4.
Chaque tourillon s*engage dans une pièce creuse MM' {^g. 5) (coussinet) de même forme ou d'un diamètre légèrement supérieur; le coussinet, formé de deux parties, la coquille inférieure M' et la coquille supérieure M, est maintenu dans une pièce H appelée palier, dont la base [semelle) est boulonnée dans la fondation. Le palier est surmonté d'un chapeau L boulonné sur la semelle, et qui exerce sur le tourillon la pression
(') La piAce en boii est ealouréc k eei eilrëmitëa de cercles en fer/,/,., (/relies), placéi k chund el scrrëi par mile du rerroidinemeat. Cei cerclei on pour objet de niaintenlr dia> l'irbr« le louriltoD ea fer A, qui eit npporté.
voulue (pression que l'on peut maintenir sensiblement coDsume malgré l'usure) pour que les choses se passent de la
même manière que si le coussinet était formé ii'une seule pièce; sur le chapeau se trouve \ff godet de graiuage K, communiquant à des rainures hélicoïdales pratiquées dans la coquille supérieure, et qui conduisenbl'huile sur le tourillon.
La partie B de l'arbre {Jig. 3 et 4]i à la jonction du tourillon qui, dans le cas d'efforts longitudinaux, vient s'appuyer contre le coussinet, ce qui permet de restreindre dans certaines limites les déplacements parallèles à l'axe de rotation, est un épauiement. Quelquefois, pour le même objet, on termine le tourillon par une saillie annulaire C ou coUel {fig- 3 bis).
Fig. 6.
Fifî. 7.
Fie. 8-
Lorsque l'arbre est vertical, le tourillon inférieur A, qui prend le nom de pivot (fig. 6, arbre en fonte coulé d'une
QUITEIÈMB PARTIE. — CHAPITRE I.
seule pièce avec le pivot; Jig. 7 ei 8, arbres en bois avec pivot rapporté)» au lieu d*être engagé dans un 'coussinet, repose par son extrémité dans une crapaudine. Latjlg. 9 représente une crapaudine simple; A est le culot ou grain, et est
Fig- 9-
en acier; B le collet, qui est en bronze; C une botte en fonte, dans laquelle est maintenue, au moyen des vis butantes E, la crapaudine AB; entre la boîte et la crapaudine existe un certain intervalle D.
La Jig. 10 représente une crapaudine avec soulèvement du pivot, qui ne diffère de la précédente qu'en ce que : i® la crapaudine est renfermée dans une première boîte en fonte;
2° la boîte principale, au lieu d'être fixée directement sur le sol, fait corps avec un arceau F dont la semelle est boulon-
GÉNÉRALITÉS. 9
née à Ja fondaiion. Sohs Tarceau se trouve une vis I à deux ûletSy dont l'un, muni d'un écrou J, s'engage dans la semelle, et l'aulre dans un cylindre; ce cylindre, par suite d'une saillie prismatique ou languette K (prisonnier), qu'il porte à sa surface extérieure et qui s'engage dans une rainure pratiquée dans F, ne peut éprouver qu'un déplacement vertical lorsque l'on fait tourner 1 écrou J. Son extrémité peut être mise en contact avec la base de la botte intérieure. En agissant sur récrou, après avoir desserré les vis £, on peut faire subir un déplacement vertical à la crapaudine, ce qui est très-utile dans certaines circonstances, dont nous n'avons pas à nous occuper maintenant.
Nous nlnsisterons pas davantage sur la description des guides, et nous renverrons, pour plus de détails sur ce sujet, aux traités spéciaux de construction.
4. Des embrayages. — Il arrive souvent que l'on soit obligé, dans un moment donné, de relier un arbre en mouvement avec un autre arbre de même axe et d'abord en repos, pour qu'on puisse le faire participer au mouvement du premier, ou de supprimer cette liaison si elle existe; l'une ou l'autre de ces opérations s'effectue au moyen de dispositifs connus sous le nom A^ embrayage. A cet effet, on monte respectivement sur les extrémités en regard des deux arbres deux pièces ou manchons d'embrayage; l'une de ces pièces est fixe sur son arbre; l'autre peut êtredéplacée le long du sien, qui est terminé par une partie cylindrique s'il n'affecte pas cette forme sur toute sa longueur, tout en étant assujetti à tourner avec lui au moyen d'un prisonnier fixé à l'arbre, et pénétrant dans une cavité de même forme pratiquée dans le manchon.
Fig. II.
La solidarité s'établit entre le manchon fixe et le manchon mobile au moyen de griffes droites {Jig, ii) ou obliques
■ O QUÀTtIfiMI PlITIB. — CHAPITIE I. — OtHtBlLITSB.
(fig. is], s'engageani les uaes dans les auues, ou encore en Fis- .».
donoant respectivemeoi {fig. i3) aux deux mancbons les rormes de cônes creux et pleins de même ouvenure pou-
vant s'emboller l'un dans l'autre ei s'entraîner par suite de l'adhérence.
Le déplacement du manchon mobile se produit en agissant sur l'une des extrémités d'un levier dont l'autre se termine par une fourche; la fourche est munie de deux appendices qui s'engagent dans une rainure circulaire pratiquée dans le manchon.
Nous indiquerons plus loin en quoi consiste l'embrayage par courroies.
TKAmPOEHATIOH SD HOVTUBIIT RECTILiaNX CONTIND, ETC.
