<Desc/Clms Page number 1>
MACHINE POUR L'ESSAI DE LA RESISTANCE A L'USURE PAR FROTTEMENT ET POUR LA
MESURE DES FORCES DE FROTTEMENT DE MATERIAUX DIVERS.
L'invention a pour objet une machine permettant de mesurer la ré- sistance à l'usure de tous matériaux notamment des tissus, papiers, cuirs, métaux, matières plastiques ou agglomérés, caoutchouc, fils de natures diver- ses, textiles et autres, et de comparer entre eux ces divers matériaux en ce qui concerne les forces de frottement qui se développent à leur contact, sta- tiquement ou dynamiquement, dans des conditions diverses de température, d'é- tat hygrométrique de pression, de lubrification, d'état de surface.
Cette-machine permet de plus de comparer entre eux les différente produits de lubrification dans des conditions diverses de température et de pression et compte tenu de la nature et de l'état des surfaces frottantes.
Elle permet enfin de mesurer la résistance au frottement des tein- tures, apprêts, peintures, enductions et, d'une fagon générale, de toutes ma- tières et de tous produits employés pour imprégner ou recouvrir toutes sortes de matériaux.
Selon l'invention, la machine pour l'essai de la résistance à l'u- sure par frottement, et pour la mesure des forces de frottement de matériaux divers, est caractérisée par le fait qu'elle comprend en combinaison, un pla- teau rotatif ayant une surface plane de révolution perpendiculaire à son axe de rotation, et des disques rotatifs ayant chacun une surface plane parallèle à la surface plane du plateau, ce 'dernier et les; disques portant respective- ment soit le matériau à essayer, soit une matière frottante.
Le plateau et les disques sont disposés pour pouvoir être enlevés instantanément de façon à recueillir périodiquement les déchets d'abrasion en vue de peser ceux-ci et obtenir ainsi la courbe d'usure progressive du ma- tériau expérimenté, en fonction du temps ou,du nombre de tours de la machine.
<Desc/Clms Page number 2>
L'invention va maintenant être décrite avec plus de détails en se référant à. des modes de réalisations donnés à titre d'exemples et repré- sentés sur les dessins.
La fig. 1 est une coupe verticale d'une machine selon l'inven- tion, par un plan passant par l'axe du plateau.
La fig. 2 est une vue en plan d'une variante de réalisation de la machine,montrant les positions relatives des disques et du plateau.
La fig. 3 représente schématiquement une variante de réalisa- tion du dispositif de fixation du matériau à essayer, sur le plateau de la machine.
La fig. 4 est une coupe du dispositif de liaison d'un disque et de son axe.
Les fig. 5 & 6 représentent des variantes de mise en place de fils à essayer sur les disques de la machine.
Les fig. 7 & 8 représentent, en coupe verticale par un plan pas- sant par l'axe du plateau, des variantes de réalisation d'une machine selon l'invention.
La fig. 9 est une coupe analogue à celles représentées sur les fig. 7 et 8 d'une autre variante de réalisation, comportant un carter étan- che.
Les fig. 10 et 11 représentent schématiquement des dispositifs de mesure des forces de 'frottement.
La machine représentée en coupe sur la fig, 1 se compose d'un certain nombre de disques abrasifs rotatifs horizontaux 1, placés au même ni- veau et dont les axes de rotation,verticaux, sont équidistants sur une même circonférence. La partie abrasive des disques est sur la face supérieure de ceux-ci. Tous les disques tournent dans le même sens (celui des aiguilles d'un montre par exemple, comme indiqué par les flèches sur la fig. I). Un plateau horizontal 2 pouvant tourner librement autour d'un axe vertical cen- tral s'appuie par son poids sur les disques abrasifs 1. Le matériau à user 3 (tissu, papier,...) est fixé à la partie inférieure du plateau 2 de façon à porter sur les disques abrasifs 1.
Les disques abrasifs 1 et le plateau 2 ont respectivement les pro- fils tracés en coupe sur la fig. 1 étant entendu que ces profils peuvent ê- tre plus ou moins différents selon le type d'abrasif que l'on emploie et le matériau que l'on soumet habituellement à l'essai. L'important dans tous les cas est de bien délimiter les surfaces de portage qui doivent par ailleurs être rigoureusement planes. Ceci est obtenu avec le profil indiqué sur le dessin, déterminé par l'expérience quand l'abrasif se présente sous forme de' toile ou de papier abrasif, et le matériau à user sous forme de tissu, ou analogue.
Selon l'invention, ce profil a préférablement une forme trapézoï- dale ; cette forme permet en effet de disposer facilement l'abrasif ou le ma- tériauà user, sans provoquer sur les bords ni cassures,ni aspérités qui faus- sent les résultats des essais; toutefois, quand le matériau à user est rigide (cuir, carton,...) la face inférieure du plateau 2 est plane. Ce plateau por- te une tige 4 qui permet de le saisir facilement, et qui sert aussi, le cas échéant, lors de la mesure des forces de frottement, ainsi qu'il sera indiqué par la suite. Un disque circulaire 5 porte une tige filetée 6 terminée en pointe, qui traverse le disque 2 en son centre. Sur la tige filetée'6 vieht ' se visser la tige 4.
Du côté opposé à la tige filetée 6 par rapport au disque 5, est fixé un axe 7 terminé en pointe, qui sert d'axe de rotation au plateau 2 et qui vient se loger dans une tige 8 dont la partie supérieure est évidée cylindriquement à cet effet. Un .jeu vertical suffisant est ménagé entre l'ex- trémité de l'axe 7 et le fond de son logement, de façon à ne pas gêner lé por- tage libre du plateau 2 sur les disques abrasifs 1.
<Desc/Clms Page number 3>
La partie inférieure de chaque disque abrasif possède, en son centre, un évidement formant chape, de section polygonale, carrée par exem- ple. Dans cette chape vient s'engager, avec un certain jeu, la tête à sec- tion polygonale, carrée par exemple, de l'axe d'entrainement 9, dont l'extre- mité supérieure a une forme arrondie. Ces dispositions donnent à chaque dis- que abrasif une certaine liberté d'oscillation sur la tête de son axe d'en- traînement, ce qui assure un excellent portage du plateau 2 sur l'ensemble des surfaces abrasives. Les axes 9 sont entraînés par un moteur 10 par l'in- termédiaire d'un système d'engrenages 11 et 12, ou par tout autre système mécanique équivalent.
La fixation du tissu (par exemple) sur la partie in- férieure du plateau 2 est obtenue de la façon suivante :
Une couronne circulaire 13 est munie de place en place, de vis pointues soudées (par exemple) sur elle, et réparties régulièrement sur son pourtour. Ces vis s'engagent dans des trous correspondants du platreau 2, a- près avoir traversé le tissu à expérimenter, celui-ci est serré convenable- ment sur sa périphérie, entre la couronne 13 et le plateau 2 grâce à des écrous à oreilles 14.
La partie centrale du tissu est maintenue contre le plateau 2 par le disque 5 et la vis pointue 6 traversant le tissu et le plateau. La partie du tissu soumise à l'usure, se présente donc comme une surface en re- lief dont la forme est celle d'une couronne circulaire. Dans certains cas et afin d'éviter tout glissement local du matériau à user sur le plateau 2, il est prévu, selon l'invention, que la surface en forme de couronne de ce plateau est striée ou recouverte d'un matériau à coefficient de frottement élevé, tel qu'une feuille de caoutchouc, ou une toile abrasive par exemple.
La fixation de l'abrasif sur les disques 1, s'il se présente, comme il est habituel, sous la forme de toile ou de papier abrasif, est obtenue d'une fa- çon analogue à celle du tissu sur le plateau 2, à l'aide de couronnes circu- laires 15 sur lesquelles sont soudées des vis pointues 16, qui regoivent des écrous à oreilles 17.
Les surfaces abrasives peuvent éventuellement être constituées par les faces supérieures des disques 1, eux-mêmes striés, à cet effet, ou encore les disques 1 peuvent être constitués par des matériaux abrasifs tels que des,pierres au carborandum, ou enfin, le matériau abrasif peut être de même nature que celui qui est soumis à l'essai.
L'ensemble du mécanisme est enfermé dans un carter 18 cylindrique par exemple, fermé à sa partie supérieure par un couvercle 19, qui peut être une simple plaque percée en son centre, d'un trou pour le passage de la tige 4. Si pour certains essais, l'appareil doit être rendu plus ou moins étanche le couvercle est alors constitué de fagon à recevoir un joint d'étanchéité et à couvrir entièrement la tige 4.
La machine, selon l'invention, peut de plus, être complétée en- tre autres, par un compteur de tours, un variateur de vitesse et un indicateur de vitesse de rotation.
Elle peut comporter un dispositif présélecteur d'un modèle connu, provoquant son arrêt automatique au bout d'un temps ou d'un nombre de tours déterminé.
La machine qui vient d'être décrite, fonctionne de la façon sui- vante :
Le moteur 10 étant en marche, les disques 1 tournent tous dans le même sens et il y a frottement entre la couronne en relief du plateau 2 et les disques 1. Les forces de frottement ont tendance, les unes à entrainer le plateau dans le même sens que les disques, les autres à l'entraîner en sens contraires., Dans le cas de la figure, les premières forces de frottement sont supérieures aux secondes et le plateau est entraîné dans le même sens que les disques 1. Du fait de ce mouvement d'entraînement du plateau libre 2, à chaque tour de ce plateau la totalité de la surface à user passe sur l'ensem- ble des disques 1.
Les déchets d'usure sont chassés immédiatement par la force
<Desc/Clms Page number 4>
centrifuge créée par la rotation des disques, et se réunissent sur un fond intermédiaire 20 du carter, où il est facile de les recueillir périodique- ment pour les peser. L'un des avantages de l'appareil, selon l'invention, est d'ailleurs de pouvoir enlever instantanément le plateau 2 et les disques 1 pour recueillir ces déchets.
La pression exercée par le plateau 2 sur les disques abrasifs 1 peut être réglée à la valeur voulue, soit par le seul poids du plateau, soit en surchargeant celui-ci de poids auxiliaires, qui ont de préférence', la' forme de disques percés d'un trou en leur centre, de façon à pouvoir les enfiler sur la tige 4. On a supposé, dans ce qui précède, que le matériau à user é- tait fixé à la partie inférieure du plateau 2, e.t l'abrasif à la partie supé rieure des disques 1, selon l'invention la disposition inverse est également possible, et l'abrasif peut être fixé à la partie inférieure du plateau 2, alors que le matériau à user peut être fixé à la partie supérieure des dis- que s 1.
On a supposé également, dans le cas de la fig, 1, que la partie en relief du plateau 2, qui se présente sous forme de couronne circulaire, avait une largeur égale au diamètre de la partie en relief des disques 1 qui se présente sous forme de cercle, on a supposé également, que les axes rotatifs des disques 1 étaient disposés sur la circonférence moyenne de la couronne en relief du plateau 2.
Selon l'invention, il y a intérêt très sou- vent, à employer une disposition plus dissymétrique, analogue par exemple, à celle représentée fig. 2 : les disques abrasifs 1, au nombre de trois, sont ici répartis sur une même circonférence mais le rayon de cette circonférence est inférieur au rayon moyen de la couronne 21 à user; de plus, le diamètre de la surface circulaire abrasive est augmenté de fagon que cette surface déborde à l'extérieur, et surtout à l'intérieur de la couronne; cette dispo- sition assure une rotation plus rapide du plateau 2 et une élimination encore meilleure des déchets; elle donne aussi une usure plus homogène dans certains cas.
La figure 3 représente une variante du dispositif de fixation du matériau à user sur le plateau 2. La couronne de fixation 13 ne porte plus de vis pointues, mais sa section est en forme d'équerre, c'est-à-dire qu'el- le comporte une partie cylindrique qui entoure la périphérie du plateau 2 et dépasse en hauteur la face supérieure de ce plateau. Le bord supérieur de cet- te partie cylindrique est renforcé vers l'extérieur et porte de place en pla- ce des crochets pivotants 22, de la forme indiquée sur la figure, qui se ra- battent dans le sens de la flèche 23, pour la mise en place de la couronne 13, et en sens contraire pour prendre appui sur le plateau 2 et assurer ainsi le serrage du matériau à user.
La fig. 4 représente une variante de montage des disques 1, sur leurs axes 9. Le portage se fait sur rotule et l'entrainement est obtenu au moyen de broches 24 passant par le centre de pivotement du disque sur sa ro- tule, et s'engageant dans des fentes 25 dé la partie inférieure, en forme de tube cylindrique, du disque 1.
Les figures 5 et 6 sont relatives à des dispositions adoptées, selon l'invention, en vue de l'essai de résistance à l'usure de matériaux se présentant sous forme de fils. Dans le cas de la fig. 5 le fil 26 est enrou- lé en spires, en principe jointives, sur un élément plat 27 à trois branches par exemple, découpé dans du carton mince ou un matériau équivalent. De tels éléments sont ensuite montés sur les disques 1 à la place de l'abrasif habi- tuel. L'abrasif est alors disposé sur le plateau 2. La fig. 6 montre une dis- position selon laquelle le fil 26 est passé en points de couture et suivant des circonférences concentriques, sur un élément circulaire 28 qui peut être en carton, en toile suffisamment rigide, ou en tout autre matériau équivalent.
Le montage se fait comme à l'habitude, sur le plateau 2, ou inversement, sur les disques 1.
Les figures 7 et 8 représentent des variantes de réalisation dans le mécanisme d'entraînement en rotation des disques abrasifs 1 et du plateau
<Desc/Clms Page number 5>
2, ces deux variantes étant citées à titre d'exemples. On conçoit que de mul- tiples combinaisons sont possibles, que le plateau 2 soit entraîne librement. comme il a été dit précédemment, ou par un mouvement forcé, ou même qu'il soit maintenu immobile ;
demême les axes des disques 1 peuvent recevoir un mouvement d'entraînement circulaire en même temps que de rotation sur eux-mê- mes
Selon la figure 7 le plateau circulaire denté 29, commandé par un pignon 30 lié au moteur, entraine autour d'un axe central 31 les disques abra- sifs 1 qui tournent en même temps sur eux-mêmes, des pignons 32 solidaires des axes des disques 1 roulant sur un pignon central fixe 33.
Dans la disposition représentée sur la fig. 8 les axes des dis- ques abrasifs 1 tournent seulement sur eux-mêmes; d'autre part, le plateau
2 est entraîné à mouvement forcé dans le même sens qu'eux par un axe central
34. A cet effet, cet axe 34 se termine par exemple par une tête polygonale
35 (carrée sur la figure); qui vient se loger dans le trou central, de même section, du plateau 2. Grâce aux pignons intermédiaires 36, la rotation du plateau 2 et celle des disques, se font dans le même sens.
Enfin une variante particulièrement intéressante consiste à in- verser les dispositions de la figure 1, le plateau 2 étant entraîné à mou- vement forcé par le moteur et les disques abrasifs 1 étant montés libres, le plateau 2 pouvant par ailleurs être disposé sur les disques 1, ou au dessous.
La figure 9 représente un exemple de carter étanche pour la par- tie supérieure de la machine, nécessaire dans le cas d'essais spéciaux. Des tuyauteries 37 et 38 permettent d'établir un courant de gaz ou de liquide, ou de faire éventuellement le vide.
La figure 10 indique schématiquement comment peut être prévue la machine pour mesurer les forces de frottement. Une poulie 39 est montée sur la tige 4 du plateau 2, et on mesure le couple exercé sur cette poulie, quand la machine est en rotation, au moyen d'une balance 40 ou d'Un ressort, relié à la poulie 39 par un fil souple 41.
La figure 11 indique enfin une variante de réalisation du dispo- sitif précédent. Le mouvement est communiqué à un plateau circulaire 42 qui porte les disques abrasifs 1 et qui tourne autour de l'axe central. Les dis- ques abrasifs 1 tournent sur eux-mêmes par frottement sur le matériau à l'es- sai, fixé à la partie inférieure du plateau 2, et l'axe 4 de ce plateau por- te une poulie 43 reliée à un dynamomètre 44.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée par les modes de réa- lisation qui viennent d'être décrits en se référant aux dessins, ceux-ci peu- vent subir des modifications de détails sans sortir du cadre de l'invention.
REVENDICATIONS.
1) Machine pour l'essai de la résistance à l'usure par frottement, et pour la mesure des forces de frottement de matériaux divers, caractérisée par le fait qu'elle comprend en combinaison, un plateau rotatif ayant une sur- face plane de révolution perpendiculaire à son axe de rotation, et des disques rotatifs ayant chacun une surface plane parallèle à la surface plane du pla- teau, ce dernier et les disques portant respectivement soit le matériau à es- sayer, soit une matière frottante.