CH438786A - Dispositif gyroscopique destiné aux essais de matériaux à la fatigue - Google Patents

Description

  
 



  Dispositif gyroscopique destiné aux essais de matériaux à la fatigue
 La présente invention concerne un dispositif gyroscopique destiné à fournir des contraintes oscillantes ayant une ampleur et une fréquence réglables, notamment utilisé pour les essais à la fatigue des matériaux.



   Le but principal de la présente invention est de fournir un dispositif gyroscopique qui peut tre réalisé de manière à fonctionner à des vitesses très élevées avec le double avantage de produire des moments de torsion de grande valeur, avec un faible encombrement et de rendre brève la durée des essais.



   Un autre but de l'invention est de permettre au dispositif gyroscopique de travailler en résonance, au-dessous et au-dessus de la résonance, de telle façon que dans le premier cas le moment de torsion engendré par le mécanisme soit considérablement amplifié, tandis qu'en travaillant au-dessus de la résonance, le disposi   tif fonctionne, comme machine   à épreuve prescrite)    et enfin qu'en travaillant au-dessous de la résonance, en raison de la loi spéciale de dépendance du moment de torsion en fonction de la vitesse, le dispositif fonctionne comme machine     à    déformation prescrite .



   Ceux-ci et d'autres buts sont atteints par le dispositif gyroscopique, objet de la présente invention lequel est caractérisé par le fait qu'il comprend une carcasse pouvant osciller autour d'un de ses axes, au moins une masse tournoyante, supportée par ladite carcasse, et dont l'axe rotatif est perpendiculaire à   l'axe    d'oscillation de ladite carcasse, ledit axe rotatif étant apte à tourner autour d'un axe de révolution perpendiculaire audit axe rotatif, des moyens pour communiquer un mouvement de rotation   laudit    axe   rotatif,    et des moyens pour communiquer un mouvement de rotation à ladite masse tournoyante.



   Le dessin annexé représente à titre d'exemple :
 la fig. 1 une vue schématique en perspective le long d'un plan transversal d'une première forme d'exécution de l'invention;
 la fig. 2 est semblable à la fig. 1, mais dans un plan à 900 par rapport à la précédente;
 les fig. 3 et 4, des vues en perspective schématiques pour d'autres formes de réalisation du dispositif suivant l'invention.



   En se référant aux fig. 1 et 2, la carcasse 1, contenant le mécanisme est libre d'osciller autour de son axe géométrique x, sur les roulements 2. A l'intérieur de cette carcasse se trouve une boîte 3, mise en rotation par l'arbre 4 qui lui est solidaire et disposé transversalement à l'axe de la carcasse.



   Ladite boîte contient, monté sur des roulements spé  cipaux,    un arbre 5, perpendiculaire à l'arbre 4 et aux extrémités duquel sont calés deux volants 6 (fig. 1). A l'arbre 5 est également fixé l'élément 7, d'un train d'engrenages (qui dans la figure est un couple conique), dont l'autre élément 8 est solidaire de la carcasse.



   Lors de la rotation de l'arbre 4, et donc de la boîte 3, l'arbre 5, par conséquent, tourne dans un plan perpendiculaire à 4, (c'est-à-dire dans le plan de la fig. 2) et en mme temps tourne également autour de son axe géométrique.



   Le système des volants 6 se trouve donc animé de deux mouvements de rotation, de vitesses proportionnelles et agissant en quadrature. Ceci fait naître un couple de précession proportionnel au moment d'inertie du système des volants et au carré de la vitesse de l'arbre 4, laquelle se manifeste sur un axe idéal constamment perpendiculaire à 4 et 5.



     Etant    donné que l'arbre 5 tourne dans le plan de la fig. 2, I'axe idéal du couple précité tourne également dans le mme plan, de manière que sur l'axe principal x de la carcasse est disponible une composante de ce couple, dont la valeur est sinusoïdale dans le temps et a comme valeur maximale celle du couple de précession.  



   Sur l'axe de la carcasse se trouve donc imprimé un moment de torsion oscillant capable d'éprouver à la fatigue de torsion des éprouvettes disposées axialement à la carcasse et maintenues fixes à l'autre extrémité. De mme avec le moment en question, on peut éprouver à la fatigue de flexion plane des éprouvettes disposées   transversalement à l'axe de la carcasse. II n'est pas non    plus besoin de commenter la possibilité de réaliser des épreuves de traction-compression (au moyen d'un bras appliqué au système oscillant dont fait partie la carcasse) et des épreuves composées.



   Le moment de torsion oscillant appliqué à la carcasse peut tre modifié par sauts en construisant les volants démontables et avec continuité en agissant sur la vitesse angulaire de l'arbre 4.



   Les fig. 3 et 4 montrent deux autres formes de réalisation de l'invention, où le mouvement de révolution de l'arbre 5 est indépendant de celui de l'arbre 4. Dans ce cas la composante sinusoïdale de pulsation   co    du couple de précession, sur l'arbre 4 a le module:
 C =   Jww'    où J est le moment d'inertie de l'équipage relatif à l'arbre 5,   co    la vitesse angulaire de l'arbre 4 et   (o' la    vitesse angulaire de l'arbre 5.



   Le rapport entre les vitesses angulaires   co    et   cl'étant    constant (et égal au rapport de transmission du train d'engrenages 7, 8), l'amplitude de la sinusoïde précitée   est proportionnelle au carré de a) :   
 C =   kJoz2    et en conséquence sa variation est obtenue avec continuité en modifiant w et par sauts en variant le moment d'inertie J.



   Etant donné que, comme il a été dit,   co    est également la pulsation du couple alterné disponible sur l'axe principal, la dépendance précitée de C par rapport à   co    peut constituer un inconvénient dans le mécanisme, étant donné qu'elle ne donne pas la possibilité d'effectuer des essais à la fatigue à épreuves diverses, à la mme fréquence.



   Par conséquent, en entraînant l'arbre 5 par un moteur, dans le but d'éliminer le train d'engrenages 7, 8 et en imprimant à   l'arbre    5 une vitesse angulaire constante, le module C est proportionnel à   (o    au lieu de   Ftre    à son carré. Mais, mme avec cette solution, la dépendance entre C et   w    n'est pas éliminée.



   Le problème est au contraire complètement résolu si   l'on    rend indépendantes les vitesses   o    et   ca',    en maintenant constante w, on rend variable   o'.    Ainsi, en effet, sans avoir jamais à modifier le moment d'inertie J, l'ampleur du couple est proportionnelle à   (o'    (variable) tandis que la fréquence de travail est égale à (o (constante).



   Les solutions pour réaliser l'indépendance de o' et   w    et la variabilité de o' sont des détails qui ne touchent pas à l'essence de l'invention. On peut atteindre le but en supprimant le train d'engrenages 7, 8 et en entraînant l'arbre S avec un moteur à vitesse variable (fig. 4), tandis que l'arbre 4 est actionné par un moteur à vitesse constante (au moyen d'un lien flexible ou d'une transmission à élément rigides, si ce moteur est fixé à la carcasse).



   Il est également possible de maintenir inchangée la configuration du dispositif (et donc de conserver le train d'engrenages 7, 8) mais, au lieu de fixer à la carcasse la roue 8, la mettre en rotation - voir fig. 3 - à une vitesse variable Q. Il est clair alors que la vitesse   (o' de    l'arbre 5 résulte de la différence entre les vitesses   a)    et   Q    et est donc variable suivant les variations de   Q.    L'arbre 5 est commandé par un moteur au moyen d'un arbre auxiliaire 10 tournant en alignement avec l'arbre 4.
  

Claims (1)

1. REVENDICATION Dispositif gyroscopique destiné aux essais de matériaux à la fatigue, caractérisé par le fait qu'il comprend une carcasse (1) pouvant osciller autour d'un de ses axes, au moins une masse tournoyante (6), supportée par ladite carcasse (1), et dont l'axe rotatif (5) est perpendiculaire à l'axe d'oscillation (x) de ladite carcasse (1), ledit axe rotatif (5) étant apte à tourner autour d'un axe de révolution (4) perpendiculaire audit axe rotatif (5), des moyens pour communiquer un mouvement de rotation audit axe rotatif (5), et des moyens pour communiquer un mouvement de rotation à ladite masse tournoyante (6).

   SOUS-REVENDICATIONS 1. Dispositif gyroscopique d'après la revendication, caractérisé par le fait que lesdits moyens pour communiquer un mouvement de rotation audit axe rotatif sont constitués par un moteur électrique.

   2. Dispositif gyroscopique d'après la revendication, caractérisé par un axe auxiliaire solidaire de ladite carcasse et coaxiale à l'axe de révolution, et par le fait que lesdits moyens pour communiquer un mouvement de rotation à ladite masse tournoyante sont constitués par une transmission formée par une paire de roues coniques entre ledit axe rotatif et ledit axe auxiliaire.

   3. Dispositif gyroscopique d'après la revendication, caractérisé par un axe auxiliaire supporté par ladite carcasse en alignement avec ledit axe de révolution, et par le fait que lesdits moyens pour communiquer un mouvement rotatif à ladite masse tournoyante sont une transmission formée par une paire de roues coniques entre ledit axe rotatif et ledit axe auxiliaire entraîné par un moteur électrique.

   4. Dispositif gyroscopique d'après la revendication, caractérisé en ce que lesdits moyens pour communiquer un mouvement rotatif à ladite masse tournoyante comprennent un moteur électrique supporté sur ledit axe rotatif.