Appareil dynamométrique. On connaît déjà depuis une quarantaine d'années des dynamomètres pour ressort de barillet. Ces dynamomètres comportent un tambour enregistreur mû par une vis sans fin dont l'arbre porte l'arbre du barillet con tenant le ressort en expérience. A côté du tambour est disposé un ressort à boudin qui se tend d'une longueur proportionnelle à l'an gle dont le barillet tourne lors de l'armage de son ressort, tiré qu'il est par un fil atta ché au tambour du barillet. Ces appareils présentent les inconvénients suivants: le frot tement d'une plume fixée au ressort à bou din et glissant contre le papier est considé rable et a un bras de levier par rapport à l'axe du barillet qui est égal au rayon du tambour.
Le barillet est ainsi équilibré par une force tangentielle et par une réaction des pivots qui crée aussi un frottement. Le gra phique obtenu n'est pas directement utilisa ble sans une correction nécessitant des cal cals laborieux, par le fait que l'abscisse du graphique ne peut pas être divisée en parties égales pour représenter les valeurs -de l'angle d'armage.
La présente invention a pour objet un appareil dynamométrique destiné à comparer les déformations d'un ressort dues à des ef forts aux déformations imposées à un res sort étalonné: Cet appareil est caractérisé en 'ce que les deux ressorts ci-dessus men tionnés sont solidaires l'un de- l'autre par l'une .de leurs extrémités, les deux extrémi tés -solidaires étant en même temps solidai res d'un organe indicateur mobile pouvant se déplacer devant au moins un repère fixe porté par le bâti de l'appareil;
tandis que les deux autres extrémités des ressorts sont respectivement fixées à -des organes dont l'un au moins -est mobile .dans le but que l'on puisse déplacer l'une de ces extrémités par rapport à l'autre.
L'appareil est de préférence construit en vue de la mesure et de la comparaison des couples, mais peut -l'être pour mesurer et comparer les forces; dans le premier cas 1'é= chelle mobile est circulaire et animée d'un mouvement de rotation, dans l'autre cas elle est rectiligne et animée d'un mouvement de translation.
Le dessin ci-annexé représente, à titre d'exemple, quatre formes d'exécution de l'ob jet de l'invention. Les fig. 1 et 2 représen tent respectivement les première et deuxième formes; les fig. 3 et 4 sont des graphiques expliquant la construction d'un détail repré senté en fig. 5 et qui est caractéristique de la troisième forme; les fig. 6 et 7 montrent la quatrième forme.
L'appareil représenté en fig. 1 en éléva tion et partiellement en coupe, se compose d'un bâti ou support 1 présentant une table annulaire à sa partie inférieure et dans sa partie supérieure une poupée 2 dont l'axe coïncide avec celui de la table annulaire. Cette table porte un limbe gradué 3. Des pièces 4 et 5 amovibles sont fixées au bâti et portent les paliers d'un arbre 6 dont les tourillons ou pivots sont guidés par des cous sinets de rubis et dont les portées limitent le mouvement axial au jeu nécessaire à assurer sa liberté. La plateforme 19, solidaire de la broche 7 porte deux coulisseaux 20 et 20' à trajectoire radiale et sollicités vers l'axe par un même ressort non représenté agissant sur l'un et sur l'autre avec la même force.
Un arbre 8 ajusté dans la poupée 2, porte à son extrémité inférieure une coulisse 10 et à l'autre une roue dentée à manivelle 21. Sur le bâti 1 est monté un cliquet 9 dont le res sort est désigné par 18 et qui agit sur la roue 21. L'arbre 6 porte sur son tourillon supérieur un disque 16 gradué puis la virole 15 à laquelle est fixée l'extrémité intérieure d'un ressort en spirale 17. La coulisse 10 porte une suspension de Cardan 11 dont le cercle intérieur est solidaire d'une baguette 13 qui, avec son contrepoids 12 a son centre de gravité à l'intersection des axes de la suspension.
A l'extrémité inférieure de la tige 13, qui est de préférence tubulaire, est fixée l'ex trémité extérieure du ressort 17 au moyen d'un dispositif quelconque schématisé sur la figure sous la forme d'une simple vis 14. La tige 13 se termine par un index permet tant de lire sur le cadran 16 les rotations de l'extrémité extérieure du ressort par rap port à l'arbre 6. La roue 21 pourrait aussi porter une division se -déplaçant en regard d'un index.
La suspension de Cardan peut être remplacée par une suspension à un seul axe si l'on conforme l'extrémité extérieure du ressort de manière que sa tangente soit perpendiculaire au rayon aboutissant à ce point, et si l'on fait ledit axe parallèle à la dite tangente; la suspension peut être rem placée par un support fixe si l'on conforme le ressort de manière que son centre de masse soit sur l'axe. On peut encore, lorsque l'ex trémité est conformée comme il est dit ci- dessus, la fixer à un chariot roulant sur des guides dirigés radialement. Le fonctionne ment clé l'appareil est le suivant: Par des serrage de la vis 23, on peut abaisser la platefoime 19.
Pour étalonner le ressort 17, on fixe sur le pivot inférieur de l'arbre 6 une pièce dont on connaît le moment d'iner tie, on chronomètre la période .d'oscillation imposée à l'arbre dans ces conditions par le ressort 17; ce qui permet de connaître le couple par radian .de flexion -de ce ressort, quantité que<B>le</B> -dispositif d'attache de l'ex trémité extérieure-a pour but de rendre cons tante, par le fait que ce dispositif équilibre le- couple du ressort sans entraver sensible ment le déplacement de l'extrémité vers le centre.
Cela fait, .on remplace la pièce à mo ment d'inertie connu par un manchon .s'ajus tant sur le pivot inférieur et le dépassant légèrement, manchon dont l'extrémité est conformée -de manière à pouvoir entraîner en rotation l'arbre d'un barillet posé sur la plateforme 19 amenée alors au niveau con venable. Les coulisseaux 20 -et M'empêchent le barillet de tourner en réagissant par un couple pur dû à ce qu'ils sont disposés sur le, même diamètre ou à peu près.
On fait tourner alors la roue 21 d'un angle donné qui dépend -de la précision que lion veut apporter aux mesures: Si -le res sort 17 est choisi de manière qu'il s'arme de moins d'un tour lorsque le ressort du ba rillet s'arme entièrement et de six tours par exemple, on pourra faire tourner la roue 21 par angles de 20 degrés environ. Si l'extré mité intérieure du ressort 17 était fixe, il s'ensuivrait une flexion de 20 degrés de ce ressort, les flexions et torsions du support étant supposées négligeables.
Comme l'arbre 6 est au contraire soli daire de l'extrémité intérieure du ressort em prisonné dans le barillet, il se produit une flexion de celui-ci qui est mesurée par le déplacement du disque 16 devant le cadran 3. La flexion réelle du ressort 17 se mesure donc non par son déplacement relatif à 3, mais par son déplacement sur le disque 16. Les divisions zéro des deux cadrans pouvant être en regard l'une de l'autre au début de l'expérience, les deux données nécessaires à la mesure sont fournies par des lectures di rectes, l'une au-dessous de l'aiguille 13 sur le disque 16, l'autre sur le cadran 3 en regard du zéro du disque 16.
D'après les caractéristiques générales du couple fourni par un ressort dans son baril let fig. 3, on sait que ce couple croît d'abord très vite avec l'angle d'armage lu sur le cadran 3. Il s'en suit que les mouvements du disque 16 sont d'abord faibles relative ment à ceux de l'aiguille 13, au moins si le ressort 17 est du même ordre de grandeur que le ressort du barillet. En tout cas, les déplacements du disque 16 deviennent de plus en plus grands pour les mêmes rotations de la roue 21. Puis le rapport entre la rota tion de 21 et l'angle d'armage va en dimi nuant de plus en plus jusqu'à une limite à partir de laquelle il est pratiquement cons tant. Si le ressort libre appartenait à la même série de fabrication que le ressort emprisonné, ce rapport-limite serait 1/2.
L'épreuve du ressort de barillet pourrait consister à examiner si ce rapport reste cons tant pour un nombre de tours suffisant et s'il ne subit pas trop de fluctuations au voi sinage de sa valeur moyenne. Des fluctua tions passagères seraient décelées par un mouvement saccadé du disque 16 lorsque le mouvement de la manivelle serait continu. La forme d'exécution représentée par la fig. 2 rend cette vérification plus aisée. L'a vantage de la première forme d'exécution réside en ce qu'elle permet de faire connaî tre la loi d'un ressort qui doit servir de type ou de modèle pour une fabrication donnée.
A chaque rotation imposée à la roue 21, le cliquet empêche un retour en arrière; pour faire les mêmes vérifications au cours du désarmage, on soulève le cliquet en laissant la roue 21 tourner en arrière d'angles suc cessivement égaux à 20 degrés par exemple. Le graphique obtenu point par point lors du désarmage comme lors de l'armage est beau coup moins affecté par les erreurs dues au frottement que dans les appareils connus, de sorte qu'il permet une interprétation beau coup plus certaine des résultats.
Le frottement de l'arbre 6 dans -du rubis est beaucoup moins. .grand que celui d'une plume sur du papier et a surtout un bras de levier beaucoup plus petit que le rayon du tambour .d'un barillet, 10.à 20 fois plus petit. Le barillet étant maintenu fixe par un couple pur, le frottement da barillet sur ses propres pivots se trouve moindre aussi que dans les appareils à traction tangentielle. L'appareil peut à cause de cela servir à la vérification .des plus petits ressorts de montre.
Dans la forme représentée en fig. 2, des moyens sont prévus pour que le ressort éta lonné ne soit pas un ressort à l'air libre, mais un ressort enfermé dans son barillet et censément identique au ressort mis en ex périence. Pour cela, la partie supérieure de l'appareil comporte, à la place dé la tige 8 de la fig. 1, une tige<B>26</B> .à l'extrémité infé rieure .de laquelle se fixe un plateau 26 à l'aide d'une vis 27. Le plateau 26 est ana logue au plateau 19 de la fig. 1 et reçoit un barillet muni de .son ressort.
Le plateau 2-8 disposé au bas de l'appareil se fixe parla vis 29 sur une tige 30 solidaire -de la roue 31. Cette tige coulisse à l'intérieur d'un tube à collet 32 ajusté dans le bâti 24 et pouvant être fixé au moyen de la vis 33. Un arbre 6 est disposé comme dans la fig. =1; mais porte une aiguille 34 de préférence à un cadran qui peut aussi être employé.
La tige 25 est solidaire d'un poulet de man#uvre 38 et d'une roue dentée 35. Un train de transmission formé des roues 36, 37 et 41 a pour effet de transmettre les rota tions de la roue 35 à la roue 31 ou vice- versa, et de telle sorte que les rotations des deux roues soient de sens inverses, mais de même valeur absolue. Les roues 37 et 41 peuvent être réunies par un seul arbre au être chacune solidaire de tiges 38 et 39 as- sémblées au moyen d'un manchon 40.
Lé fonctionnement de l'appareil construit sous cette forme est le suivant.
Lorsqu'on imprime un mouvement de ro tation au train dans le sens convenable, en agissant par exemple sur le bouton 38, les deux plateaux tournent simultanément d'an- bles égaux dans dés sens contraires. Il s'en suit que si les deux ressorts sont identiques, l'aiguille 34 reste immobile devant l'échelle- fixe 3. Cela permet la vérification en série des ressorts montés dans leurs barillets. S'ils présentent une différence quant à la loi des couples en fonction de leur armage, ces différences sont manifestées par les dé placements de l'aiguille.
Si l'on veut éva luer en unités vraies les valeurs de ces dif férences, on remplace l'aiguille 34 par un cadran tel que 16 de la fig. 1 et l'on fixe une aiguille au plateau 26 qui permet de c Gun nàître l'angle d'armage cor respondànt à telle ou telle irrégularité constatée. L'appa reil de la fig. 1 pouvant faire connaître en valeur absolue la loi<B>de</B> l'un des ressorts ins tallés en fig. 2, les irrégularités peuvent être évaluées. On peut ainsi déterminer à l'a vance, pour chaque série de fabrication, les tolérances admissibles quant au mouvement de l'aiguille 34 de part et d'autre de sa po- sinon initiale.
Pour changer le barillet d'en haut, il suffit de desserrer la vis 27 pour en extraire la 'tige 25 en soulévant la roue 35 à l'inté rieur du couvercle surmontant l'appareil. Lé canon du plateau 26 est assez court pour permettre un mouvement vers le haut déga- géant le barillet du manchon à trou carré dans lequel est introduit l'arbre du barillet. Le tube 32 de la partie inférieure a pour but de permettre la même fonction lorsqu'on veut remplacer le barillet inférieur. Les man chons portés par l'arbre 6 et conformés pour entraîner les arbres de barillet en rotation peuvent être simplement ajustés sur des pro longements des pivots en cônes lisses ou être vissés sur des prolongements filetés, comme le montrent les détails à gauche et à droite de la fig. 2.
Ils peuvent aussi être ajustés sur des prolongements carrés ou polygonaux et fixés au moyen d'une vis latérale. Leur extrémité libre est conformée de manière à s'adapter à tel ou tel genre d'arbre, les ar bres pouvant présenter soit des carrés, soit cles filetages intérieurs ou extérieurs.
La fig. 3 montre un diagramme 42 dle la loi des couples en fonction de l'armage, le couple M étant porté en ordonnée et un armage de six tours en abscisse, pour un ressort enfermé dans son barillet. La droite 43 montre la -loi linéaire des couples d'un ressort à l'air libre dont le couple pour un tour d'armage est égal au couple maximum du diagramme 42. En projetant horizontale ment les ordonnées dé 42 sur la droite 43, pour quelques valeurs de l'abscisse, on ob tient les angles d'armage correspondants du ressort libre.
Portant ces angles d'armage en ordonnées sûr la fig. 4, dont les abscisses sont les -mêmes que dans la fig: 3, on-ob- tient la loi qui permet de tracer la came 44 -de la fig. 5. _ _ Cette came avec la roue 45 qui la -porte; le pignon 46, le secteur denté 47- et le pi gnon 48 constituent la -partie -essentielle d'une troisième forme d'exécution de l'appa reil.
Dans cette construction, .on peut em ployer un ressort libre en même temps qu'un ressort dans le barillet comme c'est le cas én fig. 1 et obtenir l'immobilité de\ l'aiguille comme -dans le :cas de la -fig. 2:
-On conçoit -en=effet que la came 44 étant la courbe <B>de</B> la- fig. 4 transformée -par un changement des coordonnées rectangulaires en des coordonnées polaires, et le secteur 47 ayant des positions déterminées par les dis tances de son bras 49 au centre de la came, peut imprimer au pignon 48 des déplace ments qui correspondent aux ordonnées de la fig. 4 alors que le pignon 46 tourne propor tionnellement aux abscisses de la même fi gure.
Il s'ensuit que le pignon 46 peut être solidaire de l'arbre qui porte un plateau à barillet tel que 28 de la fig. 2 et que le pi gnon 48 peut transmettre par des renvois appropriés 50 et 51 sa rotation à une tige telle que 8 de la fig. 1, et dans le sens voulu pour que l'arbre 6 reste immobile. La loi 42 serait obtenue à l'aide d'un ressort modèle reconnu convenable pour la fabrication envi sagée. Des dimensions appropriées de ces divers organes peuvent permettre que le res sort libre fasse plusieurs tours. La came peut aussi être d'un type autre, analogue à une fusée des montres anciennes par exem ple comportant une transmission par organe souple d'un arbre à l'autre.
Les fig. 6 et 7 montrent une quatrième forme d'exécution dans laquelle les possibi lités des fig. 1 et 2 sont combinées. Le bâti est conformé de manière que deux suspen sions de Cardan avec des tiges d'une cer taine longueur trouvent place de part et d'autre du cadran 3. Comme dans la fig. 1, une tige centrale 38, mobile autour du point de croisement des cdeux axes de la suspension de Cardan porte à l'une de ses extrémités un contrepoids destiné à équilibrer le poids des objets que l'on fixe à l'autre extrémité. Ces objets peuvent être les organes nécessaires à fixer les extrémités d'un ressort libre comme dans la fig. 1, comme les plateformes 26 et 28 de la fig. 2. La suspension est for mée d'un cercle 53 pivoté sur un étrier 52, monté à l'extrémité de la tige 25.
Le cercle 54 est pivoté dans le cercle 53 autour d'un axe perpendiculaire à l'axe de pivotement de ce cercle 53.
L'étrier 52 porte un bras 58 dans lequel est pratiquée une coulisse 59 de manière qu'il puisse être excentré par rapport à la tige 25 afin que la tige 38 puisse remplacer la tige 13 de la fig. 1. L'étrier 52 peut présenter un bras opposé an bras<B>58,</B> de manière due cet étrier limite en tous sens les mouvements possibles de la suspension. Un dispositif analogue formé des pièces 52', 53' et 54' est disposé symétriquement au bas de l'appa reil. Le fonctionnement du dispositif est le suivant: On fige par des moyens quelcon ques des barillets sur les plateaux 26 et 28, par exemple au moyen de chiens 57, au nom bre de 2 ou 3. Sur l'arbre 6 sont montés les tasseaux ou manchons pourvus d'un trou carré, destinés à entraîner les carrés des ar bres -des barillets.
Les suspensions -de Cardan ont pour but d'obvier à l'inconvénient que présenterait un décentrage même minime, soit des carrés des arbres, .soit des trous car rés des manchons 58. En effet, les très lé gers mouvements qui résulteraient d'un -dé centrage qui peut tout au plus valoir un ou deux dixièmes de millimètre ne donneront lieu à aucun effort sensible, grâce à la li berté pratiquement parfaite :des barillets au tour -de leurs points -de suspension respectifs. Il en résulte que la réaction d'un arbre sur son manchon ne peut être que -celle .d'un couple pur.
Dans le cas où l'appareil est destiné à comparer des ressorts exerçant des forces et non .des couples, il comporte .de préférence un ressort-boudin étalonné agissant par trac tion -et entraînant, devant une échelle recti ligne fixe, une échelle rectiligne reliée au ressort en expérience.
Les constructions des fig. 2 et 7 com portent en outre -de préférence .des organes de repérage non représentés faisant connaî tre les rotations que l'on impose à l'extré mité libre de l'un au moins des ressorts; la roue 31 peut par exemple être graduée sur sa jante et le bâti. présenter un index en regard de .sa graduation.