Dispositif <B>pour faciliter la</B> détermination des forces perturbatrices de masses rotatives non équilibrées. Il est connu que pour rendre équilibré ni) organe de inacliiiie destiné à tourner à vitesse élevée, tel que les rotors de tur bines, des dynamos etc. il convient de déter miner la phase et l'amplitude du mouvement oscillatoire harmonique que l'organe même, avant d'être *équilibré, acquiert pendant sa rotation, et cela dans le but de pouvoir se rendre compte des forces perturbatrices qui doivent être compensées par l'addition de masses appropriées:
Pour effectuer cette opération l'organe à équilibrer est. de préférence, mis en rotation à nue vitesse à laquelle les mouvements oscillatoires produits par les forces perturba trices passent par un maximum (vitesse de résonnance), l'organe étant monté sur un appa reil d'équilibrage comprenant deux paliers mobiles, par exemple horizontalement, sur des rouleaux ou billes, et maintenu dans i' me position "yenne par des ressorts, de façon que lesdits paliers oscillent, avec l'axe de l'organe en rotation, sous,
l'effet des forces perturbatrices dûes au deséquilibre de la masse en<B>rotation.</B> La présente invention a pour objet un dispositif (lui facilite la détermination de ces forces perturbatrices par la mesure des élé- ments des mouvements oscillatoires desdites masses.
Le dispositif comprend un disque opaq(ie, fixé à une extrémité de l'axe de rotation et dans un plan perpendiculaire à l'axe même, disque qui est traversé par au moins urne fentè en forme de spirale d'Archimède ayant son pôle sur l'axe même, et un repère pre- iiant part au mouvement oscillatoire d*riri point de l'appareil.
La phase et hainplitude du mouvement oscillatoire sont mesurées eu observant le repère à: travers le disque pendant la rotation de la masse.
Sur le dessin annexé sont montrées à titre d'exemple des formes de réalisation de (invention : les fig. 1, 2 et 3, montrent en plan, élévation frontale et latérale le schéma d'un appareil d'équilibrage auquel est appliquée urne première forme d'exécution du dispositif ;
la fig. 4 en montre à plus grande échelle le disque ; les fig. 5, 6 et<B>7</B> sont respectivement l'élévation frontale, le plan et la vue latérale à une échelle agrandie des organes indica teurs; les fig. 8, 9 et 10 montrent respec tivement en plan, élévation frontale et latérale une portion de l'appareil d'équilibrage pourvu d'une autre forme d'exécution du dispositif;
fig. 11 montre une variante du disque; fig. 12 montre l'écran portant le repère ; fig. '13 mon tre l'image stroboscopique perçue par l'obser vateur lorsque l'appareil (pourvu d'un disque selon la fig. 11 et d'u:r repère selon la fig. 12) est en fonction<B>;</B> les fig. 14 et 15 représentent un détail de l'extrémité de l'axe de l'appareil d'équilibrage, montrant un :
zon- tage de l'écran portant le repère, amplifiant les déplacements oscillatoires horizontaux du palier, et; par conséquent, amplifiant les di mensions borizontales de la figure perçue par l'observateur, selon la fig. 13.
Comme on le voit aux fig. 1-3 et 8-10, l'appareil d'équilibrage est constitué par deux paliers 1 montés mobiles horizontalement, par exemple à l'aide de billes 2; sur les supports 3 et maintenus dans une position intermédiaire par des ressorts 4.
La masse rotative 5 dont on veut relever les mouvements provenant de l'action des forces perturbatrices (par exemple le rotor d'une tur bine à vapeur) est montée avec son axe horizon tal dans les paliers 1, et elle est mise en ro tation de toute façon appropriée, par exemple à l'aide d'une courroie 6 à ligne d'action ver ticale.
chaque extrémité de l'axe 7 de la masse 5 est fixé (avec soir plan normal à l'axe et soir centre sur l'axe même) un dis que mince et opaque 8, traversé par une fente 9 (fig. 3 et 4), respectivement un dis que 8' traversé par deux fentes 9 et 9' (frg. 10 et 11);
ces fentes sont tracées cri spirale d'Archimède, et derrière ce disque est monté., sur le palier mobile 1 correspondant, titi repère quï de la sorte prend part au moUVe.nent oscillatoire-de la niasse rotative et dont l'observation à travers le disque rota tif (<B>S</B> oui 8') fournit les éléments cherchés.
Dans la forme d'exécution d'après fig. 1-7, le pas<I>OH</I> c <B><I>le</I></B> la fente unique 9 du disque 8 (interrompue par intervalles, en vue de ne pas trop affaiblir le disque) est divisé en titi nombre de portions égales (à fig. 4 en 12 portions, à chacune desquelles correspond un angle de 30 ) par des cercles cancentriques 10.
Ces cercles auront préférablement épaisseur et couleurs- différentes pour les distinguer plus facilement, et la fente s'étend, à ss deux extrémités, au delà des points<I>0 et H,</I> pour rendre faciles les lectures près des extrémités.
Derrière le disque 8, et solidaire du pa lier 1, est montée une petite plaque 11 portant une marque en index et mobile par rapport à une reglette 12, horizontale et normale à l'axe de rotation, laquelle est pourvue d'une échelle en millimètres et fixée à la base immobile d,# l'appareil (fig. .5-7).
Une lampe 13 est montée en position telle à éclairer vivement la plaque 11 et la réglette 12, cri laissant le disque 8 dans l'ombre.
Le disque doit être calé de faon quv son rayon O-H se trouve dans un plate axial de la triasse rotative fixé sur celle-ci par des repères.
Pour mesurer les éléments du mouvement oscillatoire on fait tourner la masse par exemple à sa vitesse de résonnance et on observe l'index de la plaque 11, en restant avec l'oeil dans le plan vertical passant par l'axe de la masse rotative lorsque celle-ci est dan @ soir état de repos. En déplaçant verticalement l'oeil, on cherchera unc position d'où l'image de l'index résulte immobile dans la position moyenne de repos, c'est-à-dire au centre de l'échelle tracée sur la réglette 12.
Le point P du disque (fig. 3) où se projette (pour ladite position de l'oeil) l'image de l'index, indique, sur l'échelle forme par les cercles concentriques 10, la distance angulaire à laquelle le rayon<I>0-11</I> se trouve de la verticale aux moments auxquels la fente 9 découvre à l'observateur l'index 11.
En parcourant avec l'oeil tout le pas 0--H de la spirale, on trouvera deux points P en correspondance desquels l'index sera vu dans sa position de déplacement nul, points écartés l'une moitié du pas, de faon que les lec tures faites sur l'échelle angulaire (des cer cles l0) en ces points l', diffèrent de 180 .
Si l'obset@;,ateur. en regardant un de ces points P. déplace l'mil vers le haut, l'image de l'index de la plaque 11 se déplace vers droite, tandis qu'en regardant l'autre des deux points P, pour le même déplacement de l'oeil, l'image de l'index se déplace. vers gauche.
En supposant que la fente soit une spirale droite par rapport à l'observateur, la phase du mouvement harmonique comptée à partir du rayon<I>0-H</I> du disque (c'est-à-dire l'angle, compté dans le sens du mouvement des aiguilles d'une m-)ntre et compris entre le rayon<I>0-H</I> et le vecteur de déplacement maximum tournant avec la mas'se), est égale à la lecture indiquée sur le disque par celui des deux points P, pour lequel l'observateur,
EMI0003.0013
<B>lagaut</B> <SEP> 1'oeil <SEP> vers <SEP> le <SEP> haut, <SEP> voit <SEP> l'image
<tb> de <SEP> l'index <SEP> 11 <SEP> se <SEP> déplacer <SEP> vers <SEP> gauche. <SEP> Il sera le contraire si la.spirale est gauche par rapport à l'observateur.
Si l'observateur place soit mil de façon que, l'index étant projeté sur le rayon ver tical, il effectué sur l'échelle du disque une lecture s'écartant d'à peu près 90 de la phase trouvée précédemmeqt, l'image de l'in dex aura subi le déplacement. maximum de la position moyenne; l'amplitude de ce dé placement pourra donc être lue directement sur l'échelle de la réglette 12.
La forme d'exécution du dispositif montré à fig. 8-12 diffère conatructivement de celui précédemment décrit par ce fait que le dis que 8\ comporte deux spirales 9'; 9" décalées de 180 entr'elles et .ayant une extension différente aux deux extrémités, . et le repère solidaire du palier mobile 1 est tracé sur un écran translucide 14 arrangé derrière le dis que 8, le plus prés possible de celui-ci.
Sur cet écran 14 est marquée une ligue droit4 'Ï5 .orientée suivant le diamètre ver tical -du disque et préférablement flanquée d'autres lignes parallèles forrriant une échelle de3tinée à la mesure de l'amplitude du mou vement oscillatoire.
Ait lieu d'avoir sur le disque'8 des cercles concentriques 10 (comme dans la fig. 4) qui constituen l'échelle, celle-ci peut être marquée sur la ligue 15 (fig. 12) dans lequel cas le disque 8 petit "être dépourvu des cercles con centriques 10 (fig. 11).
L'écran translucide 14 petit être monté sur un levier 16 qui petit osciller en tour nant autour d'tirt pivot fixe 17 à axe ver tical et articulé ait palier 1 en 18 (fig. 14 et 15) de façon à amplifier, dans la mesure voulue, les déplacements de l'écran. Dans les cas des fig. 8-12, derrière l'écran 1-1 est logée une lampe 13 qui en éclaire vive- tuent la face postérieure.
En observant la ligne 15 à travers le disque 8 lorsque celui-ci est mis en rotation avec la masse 5, le disque paraîtra trans parent à cause du phénomène de la perma- uence des images sur la rétine, et l'observateur perçoit de la ligue 15 autant d'images qu'il y a de fentes à spirale; chacune de ces ima ges étant le lieu des positions occupées par des points différents de la ligne 15 aux iris= tants successifs oie ils sont découverts par la fente et deviennent par là visibles à travers le disque.
Par conséquent, si l'écran 14 demeure immobile, c'est-à-dire si la tuasse est équi librée et le palier ne subit aucune oscillation, l'image de la ligne 15, duel que soit le nombre des fentes, est une droite; si par contre le palier 1 oscille sous l*influence du forces perturbatrices de la masse 5, pour chaque fente spirale paraîtra une image de la ligne 15 en forme de sinusoide (diagramme des espaces-temps dut mouvement harmonique), et, dans le cas pris en examen de deux spi rales décalées de 180 , paraîtront deux sintisoides égales et déplacées entr'elles, sur l'axe vertical,
d'une longueur égale à la moitié du pas des deux spirales (demi-longueur d'onde). Les deux sinusoides s'entrecoupent dans les points de déplacement nul (noeuds) et l'ampleur des ventres est double du dé placement maximum que la ligne de repère 15 accomplit par rapport à sa position médiane.
<B>11</B> en est de mérne des autres ligues flanquant celle 1:,. de sorte qu'il y aura les images sinusoidale.s de la ligne 15 pourvues du gi-adiiations (fi-. 13).
t.'oninie les: deux spirales 9' et 9" pré sentent une étendue différente aux deux extrémités, les deux faisceaux d'images sinu- @oitlale@ se terminent à des hauteurs diffé- rentes, ce qui permet de distinguer facilement les imiges d'tiue même ligne dîtes à l'une ou < t l'autre dedeux spirales.
1.'uui- rapporter correctement à la masse rotative les éléments du mouvement oscillatoire mesurés à l'aide du dispositif, il faut se rapporter toujours à la même fente spirale. Les deux fentes peuvent être facilement reconnues à cause de leur différente étendue aux extrémités.
Il faut établir ensuite le sens positif des angles que les rayons du disque forment avec titi rayon pris comme origine ; on peut choisir le sens dans lequel augmentent les rayons vecteurs des spirales d'Archiméde (sens droit ou conforme à celui du mouvement des aiguilles d'une montre pour les spirales droites et sorts gauche pour les spirales gau ches).
Enfin on doit établir le sens positif correspondant pour les lectures sur-la gra- duatioii de 15 et qui, en conformité du choix ci-dessus mentionné, sera celui procédant du centre vers la périphérie du disque. Cela établi.
il faut caler le disque de façon qu'avec la nia#5e immobile dans une position déter- ininéu. à travers la fente choisie et dans le sens fixé, on lise sur la graduation de 15 le inénitc angle qui, dans le sens fixé, est compris entre l'origine dc=s angles et le rayon vertical du disque couvrant, dans cette position, la ligne 1;ï.
Une fois l'appareil mis ainsi à point (à zéro) on peut Futiliser comme suit. On fait tourner la finasse -'t tune vitesse progressivement variable. Si elle n'est pas parfaitement équi librée.
c'est-à-dire si l'axe de rotation n'est pas un de ses axes principaux d'inertie, la ina@se prend titi mouvement harmonique ho rizontal qui est synchrone avec le mouvement de rotation;
ce mouvement atteignant son maximum à une vitesse dite de résonnance, pour laquelle les ventres des sinusoides qu'on relève en regardant l'écran 1.1 à travers le disque 8' présentent donc leur ampleur ma ximum.
Alors la phase du mouvement harmonique est donnée par la lecture faite sur la gra duation dans le noeud de l'image de la ligne 1 où la sinusoide dîie à la spirale 9, à laquelle se rapporte la graduation, descend de gauche à droite. Cela dans le cas représenté oii les spirales sont droites, tandis qu'il serait le contraire si les spirales étaient gauches.
Naturellement les conditions sont renver sées dans le cas où l'écran est monté sur un levier amplificateur qui intervertit le sens des déplacements du palier l..
L'aniplituae du mouvement harin unique est égale à la moitié de l'ampleur des ventres qui est Me directement sur l'échelle formée par des ligues marquées sur l'écran 14 pa rallèlement à celle 15.
La forme d'exécution dit dispositif pourvue de levier amplificateur facilite d'une faon particulière la détermination des éléments nécessaires pour l'équilibrage des masses ro tatives.