Appareil pour l'étude de vibrations. La présente invention se rapporte<B>à</B> un appareil pour l'étude de vibrations, qui pour rait notamment être agencé de façon ù, per mettre l'étude des vibrations produites par la rotation des corps non équilibrés tels que, par exemple, les vilebrequins de moteur. Cet appareil se caractérise en ce qu'il comprend un organe tournant sur lequel est monté un dispositif oscillant comprenant au moins une masse rappelée par la force centrifuge -t pouvant osciller autour d'un axe incliné par rapport<B>à</B> l'axe de rotation dudit organe tour nant et un organe indicateur dont les d6pla- cements sont fonction de l'amplitude des oscillations de cette masse.
Le dispositif oscillant pourrait, par exem ple, comporter un pendule, ou bien une masse oscillante guidée par un rail circulaire ou non, tournant sa concavité vers l'axe de rota tion de Porcane tournant.
Le dessin annexé représente,<B>à</B> titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet <B>de</B> l'invention, La fig. <B>1</B> est une vue d'ensemble de cette forme d'exécution, constituée par un appareil pour l'étude du balourd d'un vilebrequin.
Les fig. 2<B>à</B> 4 représentent,<B>à</B> plus grande éclielle, respectivement en coupe axiale, en vue en plan, et en vue partielle avec parties enlevées, un détail de cet appareil.
L'appaireil représenté présente un bâti 2, monté au moyen d'un pivot 4 sur un support fixe<B>3,</B> -de façon<B>à</B> pouvoir oscilkr autour d'un axe transversal, ce bâti 2 supportant des paliers<B>5, 6</B> d'axe commun, normal<B>à</B> l'axe 4, paliers -destinés<B>à</B> recevoir, par ses portées extrêmes, un vilebrequin<B>1,</B> dont il s'agit d'ètudier les caractéristiques. Un Tes-sort <B>7</B> maintient, au repas., le bâti 2 dans la posi tion horizontale.
Un moteur<B>8</B> peirmet, par Parbre <B>13,</B> d'entraîner en rota;Eon le vilebrequin<B>1</B> porté pa-r les paliers <B>5, 6;</B> le déséquilibre de cet organe causant alo,rs des oseillations du bâti 2.
Au bâti 2 est fixé (en un point dont la distance<B>à</B> l'axe d'oscillation du <B>bâti.</B> est telle qu'un déplacement angulai,re même faible de ce bâti 2 corresponde<B>à</B> un déplacement linéaire sensible dudit point) un dispositif indicateur<B>9.</B>
Ce dispositif inddcateur comprend un sup port<B>10</B> assujetti au bât-i 2# et dans lequel est monté u-n arbre vertical<B>Il</B> d'axe perpendi-cu- laire <B>à</B> celui du vilebrequin et<B>à</B> celui du pivot 4 et entraîné en rotation par l'intermé diaire d'un renvoi conique 12, par l'arbre<B>13</B> reliant, le moteur<B>8</B> au vilebrequin<B>1,</B> le rap port de transmission étant égal<B>à</B> l'unité.
L'arbre vertical<B>Il</B> est guidé par un rou lement<B>de</B> guidage<B>à</B> billes 14, et porté par des roulements de butée<B>à</B> rouleaux coniques <B>15</B> et<B>116,</B> agissant en sens inverses et soumis <B>à</B> l'action d'un ressort<B>17</B> empêehanit. tout jeu axial de l'arbre<B>11</B> par rapport au sup port 10.
<B>A</B> l'extrémité supérieure<B>-de</B> l'arbre<B>Il</B> est fixée une pièce 2#O tournant avec cet arbre. Deux pendules diamétralement opposées<B>18</B> et<B>18'</B> prennent appui sur la pièce 20 par l'in termédiaire de couteaux horizontaux<B>19,</B> de sorte qu'ils puissent osciller -chacun autour fflun axe perpendiculaire<B>à</B> l'axe de J'arbre <B>11,</B> des billes 21 étant disposées, selon les axes d'oscillation de ces pendules entre ces de,rniers, d'une part. et les parois internes de la pièce 20, d'autre part.
Ces pendules sont synchronisés au moyen de secteurs dentés 222, 22' dont ils sont soli daires et qui engrènent l'un avec l'entre. S'il existe un balourd du vilebrequin, le bâti<B>2</B> oscillera lonsque ce vilebrequin tournera et l'arbre<B>Il</B> vibrera. dans la direction de son axe, ce qui fera osciller les pendules.
On sait que de tels pendules, rappelés par la force centrifuge, présentent la eametéris- tique d'avoir une période propre proportion nelle<B>à</B> la vitesse de rotation -de l'arbre tour nant qui les porte. Ceci étant le c#ims et le rap port de -bra,nsmisGio-ii entre l'arbre<B>13,</B> donc le vilebrequin, et l'arbre<B>Il</B> étant constant, il suit que la fréquence propre des oscillations des pendules et la fréquence des ûwillations imprimées au bâti<B>-9</B> par un balourd du vile brequin seront dans un rapport constant.
On donne aux pendules -des -caractéristiques telles que ce rapport soit égal<B>à</B> un nombre entier, par exemple égal<B>à</B> l'unité. Les pendules amortiront d'allleurs les oseillatîow du bâti <B>qui,</B> # si le tout est convenablement agencé, restera pratiquement immobile, tandis que l'oscillation des pendules sera entiretenue par les !impulsions pul-sa-toires provenant du -déséquilibre du vilebrequin.
lia raison pour laquelle on utilise deux pendules opposés synchronkses eà -la sui vante: Le fonctionnement du dispositif in#dica- teur ne doit dépendre que des mouvements qui lui sont imposés selon l'axe de rotation de l'arbre<B>11.</B> Or, dans l'appareil décrit, au mouvement d'oscillation selon l'axe de l'arbre <B>1<I>1</I></B> se superpose un mouvement de rotation autour -de l'axe ck pivot 4. L'axe de l'arbre <B>Il</B> ne reste donc pas parallèle<B>à</B> lui-même au cours des vibrations.
On comprendra -donc ai émen# que, s'il n'y avait qu'un seul pen dule, les indications fouTnies par l'index<B>25</B> fixée<B>à</B> ce pendule seraient la 6omme algé- brique -des oscillations du pendule et des mouvements os-cillatoirea de l'ensemble au- 4our <B>de</B> l'axe -du pivot 4.
Par eorître, en utilisant deux pendules diamétralement oppcsés et synchronisés de la façon décrite, les oscillations autour de l'axe du pivot 4 tendent simultanément<B>à</B> s'a,jou- ter aux oscillations de l'un des pendules et<B>à</B> se retrancher des oscillations de l'autre. La somme de #s aoûtions e'ainimle.
L'ensemble des organes venant -d'être dé- erits est logé<B>à</B> l'intérieur d'un boîtier circu laire<B>23</B> assujetti au support<B>10</B> et muni d'un couvercle 24.
Lorsque<B>le</B> bâti 2 vibre, les pendules<B>18</B> et<B>18'</B> se mettront<B>à</B> osciller (en opposition de phase avec les impulsions pulsatoires pro venant du déséquilibre du vilebrequin) entre deux positions extrêmes que l'on a figuré en OX et 0 Y pour le pendule<B>18.</B>
Pour le<B>cas</B> où le rapport des fréquences mentionné plus haut aura été choisi égal<B>à</B> l'unité, ces pendule@ effectueront une oscilla tion complète pendant le temps que mettront l'arbre<B>Il</B> -et le vilebrequin<B>1 à.</B> faire un tour, et l'accélération s'exerçant<B>à,</B> chaque instant sur ces pendules carattérisera l'action per- tu-rbatri,w du balourd,<B>à</B> l'ineaut considéré, sur la partie du bâti 2<B>à</B> l'aplomb de laquelle se trouve le dispositif oscillant.
Cette action -sera donc d'allure sinusoïdale et passera pa.-r un maximum pour les positions extrêmes des pendules<B>18</B> et<B>1,8',</B> pour s'annuler pour les positions horizontales de ces pendules.
Afin -de permettre de repérer,<B>à</B> chaque instant, Finclinaison -des pendules et leur position angulaire, un index 25 est fixé per pendiculairement au pendule<B>18,</B> lecouvercle 24 comportant une *pa)rtie traiispaxente <B>26,</B> coopérant avec cet index et qui est en forme do calot-te torique, sur laquelle est portée, d'une paxt, une graduation angulaire en de- és, ou en<B>!,</B> W 01 -rades, et, d'autre part, une,
gTa- dualien radiale permettant de repérer l'incli- naison #àes pendulescle pa.-rtet,d'autre,cle leur position d'équilibre<B>à</B> laquelle correspond le cercle<B>de</B> cote<B>0.</B>
Le bâti 2 est muni de g1issîères# permet tant<B>de</B> déplacer les différents erganes quil supporte.
L'une des méthodes usuelles d'équilibra#ge d'un vilebrequin consisie, <B>à</B> chGizir sur ce vilebrequin -deux plans<B><I>A,</I></B><I> B,</I> normaux<B>à</B> sou axe, dans lesquels on procédera aux suppres sions de balourd,<B>à</B> monter ce vilebrequin dans des paliers portés par un bâti oscillant, anallogue <B>à</B> -celui qui vient d'être -décrit, de façon que d'abord l'un des plans<B>A</B> et B, par exemple le plan<B>A,</B> soit<B>à</B> l'aplomb de l'axe d'oscillation de ce bâti et<B>à</B> déterminer par tâtonnements, en déplaçant sur un sup port tourna-n# avec le vilebrequin une masse appropriée,
l'importance et le calage du ba.- lourd causant le déséquilibre, -et ensuite<B>à</B> supprimer ce balourd par adjonction ou soustraction de, masse sur le vilebrequin en un point approprié du plan B, puis<B>à</B> faire l'opération inverse, c'est-à-dire<B>à</B> disposer le plan B<B>à</B> l'aplomb de l'axe d'oscillation du bâti et<B>à,</B> corriger par la même méthode, dans 1.0 plan<B>A,</B> le balourd subsistant. Cette méthode est obligatoirement longue et délicate puisque l'on pro-cède pair tâtonne ment.
L'appa-reil décrit permet au contraire la -détermination directe de Fimpartance ct du calagedes balouTUs <B>à</B> -corriger dans les plans -4 et B.
Pour utiliser cet appareil, on procède 'Comme il a<B>été</B> indiqué plus, haut, en montant le vilebrequin d'abord avec le plan<B>A</B> disposé <B>-à</B> l'aplomb de l'axe du pivot- 4 -et ensuite avec le plan B -disposé<B>à</B> l'aplomb de cet axe. Au cours de chacune de ces opérations, les mou- v#-_ments -de l'in,cl-ex indicateur<B>25</B> donneront ,directement les -caraeté#ristiques du balourd<B>à</B> équilibrer.
En effet, la pointe de l'index<B>25</B> 4écrit, étant donné le synchronisme qui,existe entre les oscillations des pendules<B>1:8</B> et<B>1K</B> et- le mouvement de To-tation de lmbre Il,' une ,courbe fermée en regard -de lagraduation de la partie transpaxente, <B>26</B> du- -couvercle 24.
Cettecourbe coupe lecercle <B>0</B> en deux points a et<B>b</B> diamétralement opposés (fig. <B>3)</B> et passe pax un maximum et un minimum, res pectivement en deux poinks <B>e</B> et<B>d,</B> -situés sur une perpendiculaire, <B>à</B> a<B>b,</B> le point c corres- pondant au passage du balourd<B>à</B> sa position inférieure -et le point<B>d</B> au pass-age,dudit ba lourd<B>à</B> sa position-supéï-rieure,
si l'on suppose les pendules situés par rapport<B>à</B> l'axe 4 du côté opposé au balourd<B>à</B> déterminer.
L'importance du balourd rassort de la, dis tance du point<B>e</B> -de la -courbe a<B><I>b</I></B><I> c<B>d</B></I> d'avec l'axe de Totation o. Ladite distance est font- tion -de l'amplitude des os-cillaeons des pen dules<B>18, 18',</B> amplitude qui est -elle-même fonction de l'importance du balourd.
Ira courbe a<B><I>b</I></B><I> c<B>d</B></I> -de la fi.g. <B>3</B> est la tra jectoire de la poiniede l'index<B>25.</B> En raison de Vinertie <B>de</B> V#il et de lagrande -vitesse de rotation du eystème pendulaire, ladite tra jectoire apparaît<B>à</B> l'observateur comme une ,courbe fermée, dont les caractéristiques sont lisibles sur la grailuation fixe portée pm <I>le</I> couvercle transparent<B>2,6.</B>
iSi lon a eu soin, au début de l'opération, -de caler le vilebrequin<B>1</B> danz -une position bien déterminée, par exemple en disposant l'un de<B>ses</B> manetons verticalement, et d'ame ner en même temps l'aiguille<B>25</B> sur le rayon passant par le<B>0</B> de la graduation angulaire, on pourra déduire de la position de la courbe le calage angulaire du balourd.
En effet, lorsque l'aiguille 25 est en c, le balourd ce, trouve sur un rayon vertical représenté en R, sur la fig. <B>5.</B>
Lorsque le maneton repéré sera vertical, l'aiguille devra<B>se</B> retrouver sur la graduation angulaire<B>0,</B> et, par suite, si le sens de rota tion des pendules est celui indiqué paT la flèche, k balourd, se trouvera suT un rayon R. formant avec le rayon<B>B,</B> le même angle a que forme la droite<B>Oc</B> avec la graduation angulaire<B>0.</B>
Pour<B>ce</B> qui est alors de la maage <B>à</B> ajou ter ou<B>à</B> enlever Won le rayon R, pour assu rer l'équilibrage du vilebrequin dans le plan <B>À</B> ou B considéré, on la détermine en -tenant comptede l'importance de la cote radiale du point c, cote qui indique la valeur maximum (le l'action perturbatrice du balourd sur le bâti 2.
On peut alors s'imposer en oubre, pour des Taisons constructives, l'excentricité du balourd, et déterminer sa maffle#,de façon que son action rapportée au plan neutre (produit -de sa ma & se par son excentricité et sa dis tance audit plan) soit Mentique <B>à</B> l'action perturbatrice indiquée par la cote radia-le du point<B>c.</B>
On pourrait encore procéder différem ment, en utilisant l'appaxeil décrit pour réa liser l'équilibrage dynamique #d'un vilebre quin.
C'est ainsi que l'on pourrait, après avoix déterminé la position du centre de gravi-té <B>du</B> vilebrequin supposé équilibré statiquement, amener ce centre de gravité dans le plan -neutre et déterminer, par une seule opéra tion conduite comme il vient d'être dit, le balourd résiduel perturbant l'équilibre dyna mique dudit vilebrequin.
Dans une autre forme d'exécution, l'appa reil pourrait comprendre un bâti supportamt un mécanisme analogue<B>à</B> celui représenté<B>à</B> la fig. 2, un moteur entraînant l'arbre por tant les pendales et un dàspositif permettant de faire varier la vitesse du moteur.
On pourrait, pa:r exemple, monter cette forme #d'exécution de l'appareil en uù point -d'un oirgane vibrant sous l'action d'un moteur, par exemple sur une aile d'aérodyne, et détermÎ- ner l'importance des forces mises en jeu, dans <B>le</B> mouvement vibratoire, pourdifférentes va, leurs du régime du susdit moteur.
Si l'appa reil est utilW de cette façon, on le montera sur l'aile d'aérodyne de manière telle que l'axe de l'organe portant<B>les</B> pendules soit sollicité<B>à</B> vibrer longitudinalement par les vibrations de l'aile.
On pourrait encore se servir de cette fo,rme,cl#'exécution de l'appareil pour détermi ner la fréquence d'un mouvement vibratoire. Il suffirait,<B>à</B> cet effet, de faire marcheT le moteur de l'appareil<B>à</B> des vitesses variables.
L'entrée en résonnance des pendules n'ayant lieu que lorsque leur période propre est la même que celle du auk-it mouvement vibra toire (ou un multiple de cette dernière), en -eonnaitra, en lis#t <B>à ce</B> mement la vitesse de rotation -de la partie mobUe de leppa-reil, la fréquence du mouvement vibratoire, l'al lure de la courbe indiquant, compte tenu des earactéxîstiques de l'appareil., s'il s'agit ±le la fréquence propre ou d'une harmonique.
L'entrée en résonnance des pendules se manifeste par le fait que la courbe décrite par la pointe de l'index<B>25,</B> au moment de la résonnance, est une courbe fermée.<B>E</B> faut clone faire varier la vitme de ro tation des pendulee ju qu'à avoir obtenu une telle courbe fermée.