CHAPITRE PREMIER

GÉNÉRALITÉS

1. (( Travailler mécaniquement^ c'est vaincre ou détruire, pour le besoin des arts, des résistances telles que la cohésion, la pesanteur, Tinertie 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, d (Poncblbt, Introduction 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 s; d'autre part, il sera d'autant plus grand que la résistance sera elle-même plus grande, de III. 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 dsy le travail correspondant sera Kds\ la somme des travaux analogues pour tous les éléments de Sy ou le travail total, sera

Soit F Tefifort qui détruit à chaque instant la résistance R et qui produit le travail : on a pour l'équilibre

Fcos(F,rf:y) =:R,

et le travail ci-dessus devient

r ¥(^os>[Y,ds)ds,

Ainsi se trouvent justifiées les dénominations de traitait élémentaire et 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, X II peut arriver qu'une force variable puisse être alternativement motrice ou résistante; l'angle (F, c?i) devenant, dans ce 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 Dormale F8in(F, c^) donnera lieu à une pression sur les appuis, qui déterminera un frottement dont nous n'avons pas à nous occuper actuellement.

GÉNfiRALITÉS. 3

leur mode de liaison , dépendent les uns des autres suivant des lois purement géométriques, et qui ont pour objet de transformer en travail mécanique le résultat de Tactivilé des forces motrices.

Les parties de la machine sur lesquelles s'exercent respectivement \qs forces motrices et les résistances utiles qu'il faut vaincre pour produire le travail portent les noms de récepteur et à* outil ou opérateur. L'ensemble des organes, ou. le mécanisme qui établit 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 ou sont peu employées, nous ne considérerons que lés 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 définir quelques pièces qui entrent dans la constitution de plusieurs de ces guides.

f^is. — Concevons que l'on ait tracé une hélice sur un cylindre droit à base circulaire, puis dans un plan méridien un

4 QUATRlfeMB PARTIE. — CHAPITRE 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'hélice : le profil engendrera le filet 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 équ ilatéral .

Écrou. — Le profil générateur du filet de la vis déterminera dans une pièce prismatique, dont les deux bases sont perpendiculaires à Taxe et dans laquelle le noyau pénétrerait normalement aux 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 Técrou supposé fixe en éprouvant un double mouvement, l'un de translation parallèle à Taxe, 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 ^eux 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 cylindrique est taraudée, du nom de Toutil, appelé taraud, qui sert à faire le filet.

(•) On serre Técrou au moyen d'une clef^ levier terminé à une de ses extrémités par une sorte de fourchette qui s'adapte exactement sur au moins deux pans de Técrou. 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.

GÉNÉRALITÉS. 5

le guide est généralement formé : i" ou de deux liges prismatiques A, A parallèles (fig. i), suivant lesquelles se meuvent

Fig. I.

deux œillets B, B de même forme, et qui font corps avec Torgane; 2P 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 Torgane; 3*» ou enfin (Jig'2,),

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 (arftre), ou dont la surface est de révolution.

b QUATRifeHB PARTIE. — CHAPITRE I.

Chacune des fig. 3 et 3 bis représente Tune des extrémités d'un arbre en fer; la fig, 4 celle d'un arbre en bois dont la

Fig. 3.

Fig. 3 bis.

section esl un polygone régulier ('). L'arbre est terminé par deux cylindres A, A {tourillons) de même axe que lui, et dont les diamètres sont égaux.

Fig. 4.

Chaque tourillon s'engage dans une pièce creuse MM' {fig* 5) (coussinet) de même forme ou d'un diamètre légèrement supérieur; le coussinet, formé de deux parties, la coquille infé^ rieure W 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 pièce en bois est entourée à ses extrémités de cercles en fer /,/,.-. { frétées) t placés à chaud et serrés par suite du refroidissement. Ces cercles ont pour objet de maintenir dans Tarbre le tourillon en fer A, qui est rapporté.

GÉNÉRALITÉS. 7

voulue (pression que Ton peut maintenir sensiblement consume malgré Tusure) pour que les choses se passent de la

Fig. 5.

même manière que si le coussinet était formé d'une seule pièce ; sur le chapeau se trouve le godet de graissage K, communiquant à des rainures hélicoïdales pratiquées dans la coquille supérieure, et qui conduisent Thuile sur le tourillon.

La partie B de Tarbre [fig. 3 et 4 )> à la jonction du tourillon qui, dans le cas d'efforts longiiudinaux, vient s'appuyer contre le coussinet, ce qui permet de restreindre dans certaines limites les déplacements parallèles à l'axe de rotation, est un épaulement. Quelquefois, pour le même objet, on termine le tourillon par une saillie annulaire C ou collet (fig. 3 bis).

Fig. 6.

Fig. 8.

Lorsque l'arbre est vertical, le tourillon inférieur A, qui prend le nom de pivot (fig. 6, arbre en fonte coulé d'une

seule pièce avec le pivot; Jig. 7 et 8, arbres en bois avec pivot rapporté), au lieu d'être engagé dans un coussinet, repose par son extrémité dans une crapaudine. La Jig. 9 représente une crapaudine simple; A est le culot ou grain, et est

Ajy

en acier; B le collet, qui est en bronze; C une boîte 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 la fondation. Sous l'arceau se trouve une vis I à deux filets, dont Tun, muni d'un écrou J, s'engage dans la semelle, et l'autre 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 Ton fait tourner l'écrou J. Son extrémité peut être mise en contact avec la base de la boîte intérieure. En agissant sur récrouy 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 n'insisterons 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 qtie Ton 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 ^'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 être déplacée le long du sien, qui est terminé par Une partie cylindrique s'il n'affecte pas celte forme sur toute sa longueur, tout en étant assujetti à tourner avec lui au moyen d'un prisonnier fixé à Tarbre, 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

lO QUATRIÈMB PARTIE. — GHAPnEB I. — GÉNÉRALITÉS.

{Jig. la), s'engageant les unes dans les autres, ou encore en

Fig. 12.

donnant respectivement {Jtg. i3) aux deux manchons les formes de cônes creux et pleins de même ouverture pou-

Fig. i3.

vant s'emboîter Tun dans l'autre et s'entraîner par suite de l'adhérence.

Le déplacement du manchon mobile se produit en agissant sur Tune 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.

TRANSFORMATtON DU MOUYEMBlfT RBCTILIGNB CONTINU, ETC. 1 1