Brevet FR2292966A1 — publié le 19760625

ta présente invention a pour objet un dispositif destiné à expérimenter des ressorts hélicoïdaux. bans ce domaine, pour connaître la résistance a la fatique de ressorts hélicoïdaux, on procède généralement en soumettant un ressort choisi ciels sollicitations sinusoldales par l'inter mediaire d'un vérin, le ressort étant préalablement pré-comprimé Sous une charge statique donnée. En pratique, le ressort à expérimenter est placé en butée contre un appui, et un vérin est adapté à imprimer au ressort pré-comprimé des efforts reproduisant sensiblement les conditions de son utilisation ultérieure. Avec un tel dispositif il est donc possible de rechercher, pour une catégorie de ressort, soit l'endurance (rupture suite à un certain nombre d'oscillations) soit encore ses caractéristiquB mécaniques après un nombre de sollicitations déterminées. Mais cette façon de faire ne donne pas entière satisfaction pour les raisons qui vont etre énoncées succinctement ci-dessous. Dout d'abord, étant donné le nombre important de sollicitations que le ressort à expérimenter doit subir, le vérin du dispositif d'essai utilise une grande consommation d'énergie. Ensuite un seul ressort est essayé à la fois ce qui est in- contestablement une gêne. De plus, les moyens d'asservissement du vérin nécessitent une installation complexe. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénient s et propose à cet effet un dispositif de réalisation simple et fiable, n'utilisant qu'un minimum d'énergie. Le dispositif suivant l'invention, destiné à expérimenter la résistance de ressorts hélicoïdaux par.sollicitations sinusolda- les successives, se caractérise en ce qu'il comprend au moins deux paires de plateaux, les plateaux de chaque paire étant écartés et en regard des plateaux de. l'autre paire, en étant associés, pour une paire à un balancier, et pour l'autre paire à un support fixe, et en ce que le balancier et/ou le support fixe portent des moyens de pré-compression pour des ressorts installés entre deux plateaux se faisant vis-à-vis, tandis que des moyens préférentiellement électro-magnétiques sont prévus pour entretenir les oscil lationpendant une donnée préalablement choisie en sorte que deux ressorts au moins se trouvent simultanément expérimentés. Grâce à un tel dispositif, au moins deux ressorts peuvent être ex-perimentés simultanément, sous une pr-compression donnée, avec une consommation d'énergie minimale. En effet, après le démarrage du dispositif il ne suffit plus que d'entretenir les oscillations qui sont effectuées par l'uti- lisation d'une masse pendulaire ; cet entretien des oscillations données et permanentes, ne demande qu'une faible énergie,-puisque en fait il ne s'agit que de. relancer cette masse lorsque l'amplitude des oscillations décroît du fait notamment de frottements parasites. L'expérience peut etre poursuivie'aussi longtemps qu' on le désire, les ressorts peuvent en effet être soumis soit à un nombre de sollicitations données, après quoi il est possible de vérifier leurs caractéristiques mécaniques, soit encore être sollicités jusqu'à rupture de ces derniers. Dans une forme préférentielle de réalisation le dispositif est prévu pour expérimenter deux ressorts, les moyens pour placerces ressorts sous une pré-compression, correspondant à une charge statique déterminée, sont des vérins portés par le support, et. l'entretien des oscillations est assurée par un dispositif électromagnétique, en coopération avec la masse pendulaire. Dans une autre forme de réalisation, la masse pendulaire est constituée par un châssis portant des vérins de pré-compression, qui est susceptible d'oscillations sur une potence de support fixe, comportant deux bras, aux extrémités desquels sont prévus des plateaux, sur lesquels les ressorts prennent appui par une extrémité tandis que par leurs autres extrémités ces des sorts sont en appui sur des plateaux liés aux vérins. A la masse pendulaire ainsi constituée sontassociés des moyens de mise en marche et d'entretien des oscillations. Deux ou plusieurs ressorts peuvent être disposés de part et d'autre de l'axe d'articulation du chassis sur la potence. Suivant encore une autre réalisation les traverses respectivement inférieure et supérieure, diun châssis en forme de cadre portent des vérins, tandis que le balancier est monté oscillant entre ces traverses sur un support approprié -de manière telle que deux ressorts placés en diagonale sont comprimés simultanément tandis que les deux autres se détendent. Des moyens d'entretien des oscillations sont également prévus sous forme d'une masse pendulaire et d'un dispositif électro magnétique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention res sortiront d'ailleurs de la description qui va suivre donnée à titre d'exemple en référence à la planche de dessins annexée dans laquelle la figure I illustre schématiquement en élévation un dispositif suivant l'invention la figure 2 est une vue de côté du dispositif suivant la flèche F de la figure 1 ; la figure 3 montre une variante possible de réalisation la figure 4 est une vue de côté suivant la flèche Fl de cette variante les figures 5 et 6 montrent deux autres variantes de réalisation dans lesquelles les moyens pour entretenir les oscillations n'ont pas été représentéE. Dans l'exemple de réalisation choisi et représenté aux figures 1 et 2, le dispositif suivant l'invention comprend un bâti 10 formé essentiellement dlun cadre comportant des traverses haute 11, médiane 12 et basse 13, respectivement reliées par des montants 14, 15. La trayerse superieure 11 porte, par l'intermédiaire d'un palier 17 et d'un axe 18, un balancier 19 dont les bras 20, 21 sont dotés à leurs extrémités respectives, par articulations 22 23 de plateaux 24, 25. Le bras supérieur 11 porte aussi une masse indiquée globalement par M qui est calée sur l'axe 18. Gette masse qui s 'détend vers le bas présente un aspect sensiblement triangulaire avec une partie inferieure 26 en arc de cercle. Dans une zone centrale cette partie inférieure qui est en matériau non magnétique, par exemple en bronze, porte une masse polaire 27 en matériau magnétique est destinée à circuler dans un dispositif électromagnétique 28-comportant une pluralité de bobines excitatrices fixées sur-un support approprié 30 ; ces bobines sont disposées de part et d'autre de la masse polaire au repos. La traverse inférieure 13 porte aussi deux vérins 34, 35 de type quelconque pneumatique, ou hydraulique, disposés au droit des plateaux 24, 25 et dont les tiges de piston 36, 37 passent à travers la traverse médiane 12, sont munies à leurs extrémités libres de plateaux 38, 39. Le bras 20, du balancier 19, est muni à son extrémité d'un prolongement 40 adapté à coopérer avec des capteurs de position 41, 42 dont l'utilité apparaîtra dans ce qui va suivre. Le fonctionnement d'un tel dispositif peut s'analyser de la manière suivante, ce dispositif étant destiné à expérimenter deux ressorts X, R1 placés entre les plateaux 24, 25 du balancier et les Plateaux 38 39 des vérins 28 29 de Dré-comDression. entre Les ressorts R, RI étant mis en place/les éléments précités, une première phase consiste à appliquer à ces ressorts une charge statique déterminée en fonction de leur. utilisation ultérieure cette charge est obtenue par la mise sous pression des vérins 34, 35. Les ressorts R, R1 se trouvent donc soumis à une pré-compression déterminée, reproduisant la charge statique auxquels ils. sont destinés. Un équilibre stable est ainsi obtenu. Pour expérimenter ces ressorts on leur imprime sous la charge statique, un certain nombre de sollicitations sinusoïdales qui peuvent aller Jusqu'à la rupture. A cet effet, au démarrage le dispositif électromagnétique d' entraînement 28 est mis sous tension pour entretenir les oscillations de la masse M et par suite de balancier 19 qui'oscille ainsi autour de l'axe 18. Au cours de ses oscillations le balancier 19 comprime alternativement les ressorts R, R1. L'entretien des oscillations de la masse pendulaire est assuré par deux électro-aimants 28A, 28B excités à tour de rale et attirant la masse polaire 27 solidaire de la masse pendulaire M. Le courant d'excitation des bobines des életro-aimants est périodiquement établi et interrompu par commutation électronique (non représentée sur les dessins). A cet effet les capteurs 41, 42 détectent les positions extrêmes de la masse pendulaire par 1' intermediaire du prolongement 40, et par l'intermédiaire d'un circuit logique, pilotent la commutation de cette masse pendulaire, de manière à alimenter alternativement chacune-des bobines, pour maintenir constante l'amplitude des oscillations du balancier et par suite, la compression de chacun des ressorts R, R1. L'opération est poursuivie jusqu'au résultat recherché et ce, avec une consommation minimale de puissance, du fait qu'un tel dispositif utilise la résonance d'un système pendulaire, adapté" à appliquer des sollicitations sinusoïdales à deux ressorts sou mis > une charge statique. Cn se référera maintenant à la figure 3 suivant laquelle la masse pendulaire 1;;1 est constituée essentiellement par un châssis portant les ressorts X, R1. cet effet, le dispositif suivant cette variante comprend un cadre 50, sensiblement analogue à celui de la précédente réalisation qu est suspendu par un axe 49, une chape 51 et un palier 5, à une potence fixe 53. Le cadre 50 porte, par sa traverse inférieure deux vérins 54, 55 de pré-compression, tandis que la potence est, à sa partie supérieure conformée pour présenter deux bras 56, 57 s'étendant parallèlement au plan du cadre 50, de part et d'autre de l'axe d'articulation 49, l'extrémité de ces bras étant pourvue de plateaux 58, 59. Dans une telle réalisation, la potence 53 qui est fixe porte en partie inférieure, et suivant un arc de cercle, un dispositif électro-magnétique 60 analogue à celui qui a été décrit en regain des figures I et 2, tandis que le cadre 50 (voir-aussi figure 2) porte une masse polaire 61. En fonctionnement crest donc le cadre 50 qui oscille autour de l'axe 49, et assure la compression alternative des ressorts R, R1. L'entretien des oscillations est effectué de manière similaire à la réalisation précédemment décrite. Dans ce qui précède, pour une meilleure compréhénsion il a été décrit deux formes de réalisation d'un dispositif suivant 1' invention agencés, pour expérimenter deux ressorts de façon si- multanée. Toutefois de tels exemples ne sont pas limitatifs et on pourrait envisager un dispositif apte à expérimenter simultanémxe un nombre supérieur de ressorts, ainsi qu'il est indiqué à la figure 5. Sur cette figure afin de ne pas compliquer inutilement le dessin les moyens dtentretien des oscillations n'ont pas été représentés. mn 65 on voit un cadre fixe dont la traverse supérieure 66, porte des vérins de pré-compression 68, 6G avec plateaux 70, 71 tandis que la traverse inférieure 72 porte des vérins 73, 74 avec plateaux 75, 76. La traverse supérieure 66 par exemple, porte une chape 77 parallèle au plan du cadre 65 et dont l'extrémité -située dans une zone centrale de ce dernier - reçoit par axe 78, un bras 79 constituant un balancier. L'axe 78 est associé a des moyens d'entraînement et d'entretien des oscillations par exemple analogues à ceux décrits plus haut. Avec un tel dispositif quatre ressorts X, Rl, R", R'1 peuvent être expérimentés par une mise en mouvement du balancier, ces ressorts étant placés. entre les plateaux et le balancier, puis pré-comprimés chacun à une valeur déterminée par l'intermé- diaire des vérins. On comprendra que dans cet exemple deux ressorts en diagonale par exemple les ressorts 21, R' se trouvent comprimés au cours d'une oscillation du blancier suivant la flèche F3, tandis que les deux autres se détendent, et inversement lorsque le balancier oscille suivant la flèche F4. Â la figure 6 la traverse supérieure 80 du cadre 81 porte une chape 82 sur laquelle un balancier 83 est monté articulé par un-axe 84 relié à un moyen de mise en marche et d'entretien des oscillations. La traverse inférieure 85 porte des vérins 869 87 de pré- compression. Dans cette réalisation les plateaux 88, 89 associés aux tiges de vérin, etles plateaux 90, 91 liés aux extrémités du balancier 83 sont prévus de manière à constituer une butée aux extrémités d'au moins deux ressorts R, R', R1, R'1 placés côte à côte. On voit donc que ce dispositif est apte à essayer quatre res-sorts de manière simultanée. Dans tous les exemples qui viennent d'être décrits le sys tème pendulaire permet d'appliquer des sollicitations sinusolda-les a un certain nombre de ressorts maintenus comprimés (au moins deux) pour refléter une charge statique et ce, avec une consommation minimale de puissance, puisque en fait, après lancement, l'entretien des oscillations est assuré par l'intermédiaire d' impulsions imprimées au système pendulaire lorsque ce dernier, par suite notamment des frottements, perd de son amplitude. Bien entendu l'invention n'est pas limitée à la forme d'exécution choisie et représente, laquelle est au contraire susceptible de recevoir de nombreuses variantes, sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. Xh DICATIONS 1. Dispositif destiné à expérimenter la résistance de ressorts hélicoïdaux par sollicitations sinusoïdales successives caracterisé essentiellement en ce qu'il comprend au moins deux paires de plateaux, les plateaux de chaque paire étant écartés et en regard des plateaux de l'autre paire, en étant associés, pour une paire, à un balancier et pour l'autre paire, à un support fixe, et en ce que le balancier et/ou le support fixe portent des moyens de pré-compression pour des ressorts installés entre deux plateaux se faisant vis-à-vis, tandis que des moyens préférentiellement électromagnétiques sont prévus pour, entretenir les oscillations pendant une durée préalablement choisie, en sorte que deux ressorts au moins se trouvent simultanément expérimentés. 2 Dispositif suivant la revendication 1, caractérise en ce que, dans une forme préférée de réalisation le dispositif comprend un châssis en forme de cadre s'étendant sur la verticale, la traverse supérieure dudit cadre portant, par l'intermédiaire a'une chape, le balancier avec sa paire de plateaux fixés par ar- ticulation aux extrémités libres, ainsi qu'une masse pendulaire si étendant vers le bas en coopérant avec un dispositif électromagnétique, tandis que la traverse inférieure porte les moyens de pré-compression constitués par des vérins. 3 Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les plateaux de chaque paire sont prévus pour recevoir chacun les extrémités de plusieurs ressorts à expérimenter. 4 Dispositif suivant l'une quelconque des revendications, caractérisé en ce que les traverses inférieure et supérieure du cadre portent des vérins de pré-compression tandis que le balancier est monté oscillant sur un support dans une zone centrale du cadre suivant son plan général, l'axe d'oscillation étant ac ccuplé à des moyens d'entraînement et d'entretien des oscillations. 5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que c'est le châssis qui constitue le balancier et la masse pendulaire et est, à cet effet monté pivotant sur une potance. 6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 5, caractérisé en ce que la traverse inférieure du châssis porte des vérins de pré-coepression ainsi qu'une masse polaire adaptée à coopérer avec des bobines excitatrices qui sont, elles, portées par la potence. 7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe oscillant, qu'il s' agisse du châssis ou du balancier porte un contacteur adapté à coopérer avec deux capteurs détecteurs des positions de la masse pendulaire, ces capteurs étant adaptés à piloter la commutation de manière à alimenter alternativement les bobines excitatrices. 8. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications, caractérisé en ce que le dispositif électromagnétique est prévu pour entretenir les oscillations.