SI- DYNAMOMÈTRES

315, Les dynamomètres sont des appareils destinés à la mesure du travail. Ce terme a été détourné par là de sa véritable signification. Il désignait dans le principe des appareils à ressort dont il sera question plus tard (328) et qui servent à apprécier l'intensité des forces. Aujourd'hui le mot est presque exclusivement réservé pour la mesure du travail.

INous distinguerons dans cette catégorie deux genres très-dilîérents :

Premier genre. — Dynamomètres à ressort.

Second c.emie. — Dynamomètres à frottement.

3H>. Dynamomètres a ressort. — Généralités. — Les dynamomètres de ce genre présentent trois parties principales : un organe sensible aux variations de la force, un organe qui participe aux variations du déplacement, et en outre quelques pièces accessoires dont je parlerai plus loin.

Organe sensible aux variations de la force. — Cet organe est un ressort, et on se fonde sur ce principe que les petites déformations des corps élastiques sont proportionnelles aux elVorts qui les produisent (4G6).

Ce ressort peut être du reste une hélice à boudin, comme dans l'indicateur de Watt (320)} une simple flasque d épaisseur décroissante, comme dans la manivelle dynamométrique (319) ; un ressort tel que ceux des voitures, comme dans le dynamomètre de traction (319). La forme de ces derniers est très-rationnelle. C'est celle des solides d'égale résistance (ehap. XXV III) déterminée pour offrir dans toutes ses parties la même fatigue. Par là on augmente la sensibilité du ressort en le dégageant de tout ce qui n'est pas nécessaire à sa solidité; il serait inutile en effet de le renforcer sur un point plus que sur un autre, attendu que ce serait toujours au poiut le plus faible qu'aurait lieu la rupture.

317. Organe sensible aux variations du déplacement. — Un premier mode consiste dans l'emploi d'un appareil à bande cpii se déroule proportionnellement à l'espace parcouru. L'abscisse représente l'espace, et l'ordonnée ou le déplacement du style qui est porté sur le ressort, la force ; le travail sera donc l'aire de la courbe. On l'obtiendra par les formules de quadratures approchées de Simpson, du général Poncelet, etc., ou plus simplement encore en docoupant le papier et le pesant. On monte ordinairement sur la partie fixe un second style qui théoriquement devrait tracer l'axe des abscisses, et qui en réalité fournit une ligue un peu irrégulière, en raison des mouvements de trépidation. C'est alors Taire comprise entre les deux courbes qu'il convient de mesurer.

Un second mode consiste dans l'emploi d'un galet totaliseur ( 10). Nous avons vu que dans cet organe le nombre de tours de la roulette est en raison composée de la rotation du plateau ou du déplacement, et de l'écarlement du centre sous l'influence du ressort, c'est-à-dire de la torce. Ce nombre sera donc proportionnel au travail.

L'emploi du galet totaliseur est assez peu pratique, atteudu que la possibilité du glissement ôte toute valeur à ses indications. M. Laboulaye a proposé de lui Substituer l'organe essentiel de l'arilhmaurel (148), qui sert, comme nous l'avons vu, à effectuer une multiplication, et qui fournirait d'après cela le produit de la force par l'espace.

Quel que soit le mode employé, une expérience directe est toujours nécessaire pour pouvoir interpréter le résultat numérique et pour convertir en kilogrammètres le nombre de mètres carrés ou le nombre de tours fournis par l'appareil. A cet effet on tendra le ressort d'une manière constante par un poids connu. On décrira un chemin mesuré d'avance, et on en déduira facilement le travail développé. La lecture obtenue sur l'appareil fera alors connaître le rapport de conversion de ses indications en kilogrammètres.

318. Organes de connexion. — On emploie pour la connexion du dynamomètre et de la machine deux modes différents. On peut d'abord l'intercaler entre la force motrice et la machine : c'est le cas des dynamomètres de traction ou de rotation (319). Il doit être alors construit solidement pour résister à cet effort, et sera par suite d'autant moins sensible. On peut au contraire l'installer à part, comme dans l'indicateur de Watt ou de Clair (320). On lui donne alors plus de légèreté et de sensibilité.

Au point de vue de l'espace, la connexion doit nécessairement s'effectuer a l'aide d'organes de transmission uniforme, c'est-à-dire de rapport de vitesse constant. Nous en avons rencontré un grand nombre. Les plus emmVfes pour cet usage sont les engrenages et les courroies^ms Gn. Je rappellerai que pour les appareils^à^jande, l'interposition d'une fusée régulatrice est nécessaire (311).

Il est enfin indispensable d'établir pour la connexion de

l'espace un embrayage, aGn de n'établir cette relation et de ne commencer les mesures que lorsque l'état de régime est définitivement établi, en écartant les irrégularités de la mise en marche.

319. Exemples. — Dynamomètre de traction. — Cet appareil, dû à M. le général Poneelet, sert pour les charrues et les fourgons d'artillerie (Pl. XVI, fig. 247). Le ressort est analogue à celui des voitures, et transmet au véhicule la traction du moteur. L'appareil est à bande, la connexion par courroie. L'embrayage est un manchon (232).

Manivelle dynamométrique. — Ce système, dû à M. le général Morin, est employé pour apprécier le travail de l'homme à la manivelle (Pl. XVI, Jig. ifô). Le ressort est une flasque prise dans un cadre qui figure celui de la manivelle et serait fou sui* l'arbre sans la présence de la flasque qui transmet l'effort . L'appareil esta bande, porté sur le bras de la manivelle même. La connexion est un engrenage épicycloïdal, l'embrayage un manchon.

Dynamomètre de rotation. — On l'emploie pour les grandes machines de rotation (Pl. XVI, Jig. 249). Le ressort est un arc spiral pris dans la jante d'une poulie et transmettant la force; l'appareil est à bande ou à totaliseur, la connexion est un engrenage épicycloïdal \ l'embrayage s'effectue par le passage de la courroie mobile d'une poulie ordi naire sur la poulie dynamométrique (237 ) .

320. Indicateur de Watt. — Il est destiné aux machines à vapeur (Pl. XVI, fig. 25o). On l'installe à part sur une tubulure ménagée tout exprès dans le fond du corps de pompe. Un simple robinet sert alors d'embrayage. Le ressort est à boudin pris dansuu cylindre métallique*, il bute sur le fond et porte un petit piston qui reçoit la pression de la vapeur. L'appareil est à bande et ordinairement réduit à un seul tour de papier qu'on enroule autour d'un cylindre

33o ÉTUDE GÉOMÉTRIQUE DES MECANISMES.

oscillant. Celui-ci csl tiré dans un sens par une cordelette attachée au balancier: un ressort intérieur le ramène quand le balancier redescend* Les deux arcs de la courbe correspondant à la pression motrice dans la première demi-course, et à la contre-pression du condenseur dans la seconde, se trouvent ainsi disposes l'un au-dessous de l'autre. Le travail effectif, différence des deux, sera donc représenté par Taire intérieure de la courbe fermée. Pour se mettre à l'abri d'une erreur accidentelle, on laisse faire un assez grand nombre de courses dont les traits se superposent, et on découpe une ligne moyenne.

Indicateur de Clair. — Cet appareil ne diflère du précédent qu'en ce que le mouvement de la bande est rendu progressif comme à l'ordinaire au lieu d'être alternatif. Par là on évite la confusion qui résulte de la superposition* des tracés. Pour y arriver, on dispose sur Taxe oscillant des saillies qui figurent ce qui resterait d'une vis triangulaire, si on la coupait par une vis de sens contraire montée sur le mèuie noyau ; puis on fait engrener celte pièce avec deux portions de tore filetées comme les écrous de chacune de ces vis (Pl. XI J, Jig. a5i). Chaque oscillation de Taxe imprime à ces roues deux rotations contraires et qui changent chacune de sens en même temps que l'axe. Ces roues agissent sur l'axe de l'appareil à bandes par l'intermédiaire de deux encliquetages Dobo, disposés en même sens (380). Par là elles n'agissent sur cet axe que dans un même sens, et de plus il y en a toujours une et une seule qui transmet le mouvement.

321 . Dynamomètre de frottement. — Frein de Prony. — L'emploi de cet appareil nécessite la suppression momentanée de la résistance utile à laquelle est appliquée la machine. On y supplée en entourant l'arbre d'un manchon muni d'une tige que l'on saisit entre deux ohstaclcs fixes

de manière à l'empêcher de tourner avec l'arbre (Pl. A77, Jïg. 25 a). On serre les clefs jusqu'à ce que l'on ait réduit la marche à son état de régime ordinaire; puis on détache la tige de l'appui contre lequel elle bute, en plaçant des poids marqués dans un plateau de balance suspendu à son extrémité. De cette manière le frein se trouve en équili bre sous l'influence de ces poids et de l'action qu'il reçoit de la machine.

La force en chevaux s'obtient en divisant par jô le nombre de kilogramnièlres qui est développé en une seconde. Comme le mouvement est de rotation, ce trav ail sera le produit du déplacement angulaire -g~ (si n est le nombre de

tours par minute) par îa «somme des moments pris par rapport à Taxe, étendue à toutes les forces qui sont développées par l'arbre sur le manchon. Comme du reste l'équilibre du manchon, qui lie peut que tourner autour de l'axe, exige que la somme algébrique de tous les moments qui le sollicitent soit nulle, nous pourrons remplacer la somme précédente r»ar le moment des poids titrés en y comprenant le levier lui-même. ZSous le représenterons par (P 1J) p, en désignant par p la longueur du levier horizontal depuis le point d'attache du plateau de balance jusqu'à l'aplomb de l'axe de l'arbre, par P les poids marqués et par II le poids du levier appliqué, non à sou centre de gravité, niais à l'extrémité, c'est-à-dire réduit dans le rapport des bras de levier. On mesurera directement II daus une expérience préliminaire faite une fois pour toutes. Pour cela, laissant le manchon libre de tourner autour de Taxe, on suspendra son extrémité à une corde passant sur une poulie et supportant un plateau de balance au moyen duquel on l'équili tarera par le poids 11.

On obtiendra ainsi l'expression de la force en chevaux,

■ mit f

c'est-à-dire

o,ooi38./>.*(P -4-n),

dans laquelle p et II sont deux constantes particulières au frein, n et P les résultats de chaque expérience.

SU