Brevet FR2476977A1 — publié le 19810904

La présente invention concerne une transmission, en vue de ltentraînement économisant l'énergie, d'éléments opérant par déplacement rotatif ou oscillant, de dispositifs, en particulier de broyeurs et de batteurs agricoles, qui est installée dans la chaîne de traction disposée entre la source d'énergie et 1'é1é- ment actif du dispositif. Non seulement les recherches, mais également les expériences pratiques ont prouvé que lorsque les aciers effectuant le broyage sont entraînés, en plus du mouvement principal perpendiculaire à la lame d'acier, selon un mouvement auxiliaire le long de la lame, le broyage s'effectue par coupe au lieu de se faire par cisaillement, et le besoin en énergie décroît considérablement. Dans l'industrie des machines agricoles, eette connaissance a été mise à profit, entre autres choses, de telle manière que sur les tambours de broyage les lames d'acier soient fixées légèrement tournées par rapport aux génératrices de la surface latérale du tambour, c'est-à-dire que les génératrices et les lames d'acier fassent entre elles un angle aigu. L'inconvénient de cette solution largement utilisée réside dans le fait que le mouvement auxiliai re ntest qu'un décalage relatif par rapport au matériau à broyer et que par conséquent les lames d'acier jusqu'à la coupe, ne font que comprimer exclusivement le matériau à broyer avec une consommation d'environ 30 à 400/o de l'énergie totale. Du fait de la compression, la fatigue des lames d'acier croît sensiblement, si bien qu'un inconvénient supplémentaire est la réduction de la longévité des lames. En vue de remédier à ces inconvénients, il serait concevable de réaliser le mouvement auxiliaire en tant que mouvement absolu, notamment en tant que mouvement oscillant. Les solutions reposant sur cette déduction sont munies, sans exception, de dispositifs vibratoires autonomes, exigeant une énergie extérieure. Mais ces appareils ne répondent pas aux exigences pratiques, en raison de leur coût élevé à l'achat et en exploitation, ainsi que de leur fonctionnement non sûr, et ne se sont par conséquent pas répandus. La réduction de la consommation d'énergie a été envisagée au cours des recherches effectuées avec de tels batteurs, dans lesquels au mouvement circulaire uniforme du battoir a été superposé un mouvement oscillant, mais ces machines n'ont pas non plus été réalisées pratiquement. La présente invention a pour but la réalisation d'une solution utilisable en pratique, grâce à laquelle au mouvement principal actif peut être superposé, en tant que mouvement auxiliaire, un mouvement oscillant sans dépense d'énergie. Ce problème est, selon l'invention, résolu par le fait que la transmission est constituée par un mécanisme élastique emmagasinant et cédant de l'énergie, qui est excité par les variations instantanées du besoin en énergie du matériau chargé dans le dispositif. L'invention repose sur la connaissance que le besoin instantané en énergie qui, dans l'exemple, est celui en énergie de broyage du matériau chargé dans le dispositif, par exemple du produit à hâcher, varie constamment et que l'écart correspondant peut être utilisé en vue de la création du mouvement auxiliaire. Par mécanisme élastique, on entend dans le contexte de la présente description, un dispositif mécanique incorporé à la chaîne de traction, en comparaison duquel les autres éléments de la chaîne de trac- tion sont rigides au sens pris en résistance des matériaux, indépendamment du fait qu'ils sont réalisés en matériau élastique. Les propriétés élastiques du mécanisme utilisable pour le dispositif indiqué doivent être déterminées lors de la réalisation ou de la pose, de telle manière que le mécanisme puisse être excité, qu'il ne puisse pas modifier sensiblement l'équilibre de l'élément actif, par exemple du tambour hâcheur, ne puisse en outre provoquer aucune variation de qualité du produit, de telle sorte par exemple que la dimension longitudinale du produit hâché demeure en deçà de la plage de dimension voulue. L'attribut "économisant et cédant de l'énergie" caractérise d'une part un mécanisme se comportant de manière opposée aux jambes de force élastiques connues, c'est-à-dire un mécanisme qui n' est pas précisément caractérisé par l'amortissement complet de l'excitation, c'est-à-dire la consommation de l'énergie potentielle, ledit attribut désignant par ailleurs le fait que le mécanisme fonctionne sans apport d'énergie extérieure, c'est-à-dire sans source d'énergie particulière. L'invention est ci-après décrite en détail à l'aide des dessins représentant une variante de réa lisation sous la forme d'une machine à hâcher autoentraînée. Sur les dessins La figure 1 est une élévation latérale partielle. La figure 2 représente la coupe selon la ligne II-II de la figure 1. La figure 3 représente la coupe selon la ligne III-III de la figure 1. La variante de réalisation représentée sur les dessins a été réalisée sous la forme d'une machine à hâcher auto-entraînée de type E 280. fabriquée en Ré-. publique Démocratique d'bllemagne, dont le mécanisme élastique emmagasinant et cédant de l'énergie qui est la poulie à gorge 1 entraînant le tambour de hachage en tant que dernier élément de la chaîne de traction, poulie qui est clavetée sur l'axe du tambour. La caractéristique distinctive de la poulie à gorge 1 réside dans le fait que son moyeu 3 et le rayon 4 sont réalisés d'une seule pièce, tandis que la couronne 5 est réalisée de façon autonome. Les éléments élastiques, pris au sens le plus strict, sont installés entre les rayons 4 et la couronne 5.Il faut remarquer que d'une part la source d'énergie et la chaîne de traction de la machine à hâcher, ou la courroie trapé zoidale incorporée à la chaîne de traction et entraînant la poulie à gorge 1 ne sont pas représentées sur les dessins, d'autre part que la courroie trapézoidale travaillant avec une précontrainte déterminée selon ce qui a été dit plus haut, se comporte comme un élément rigide en comparaison du mécanisme élastique selon l'invention. Les rayons 4 de la poulie à gorge 1 selon l'invention sont déplacés isolément, -le long de la périphérie, entre une paire de rails de guidage 6 fixés à la surface interne de la couronne 5 dans un plan perpen diculaire à l'axe 2. Un socle 7 est fixé à une distance des rails de guidage 6, à gauche, indiquée.sur la fig. 1, à travers l'alésage duquel est guidée une tige filetée 8. La tige filetée 8 est fixée à l'aide d'une rondelle de retenue 9 et d'un écrou 10 au socle 7. Sur la tige filetée 8, entre les joues du socle 7 est montée, de façon à pouvoir basculer, la tête de la tige de guidage 11, qui est guidée par l'alésage longitudinal pratiqué dans le rayon. Entre l'épaule- ment 13 réalisé sur la tige de guidage 11 et la rondelle de retenue 14 supportée par le rayon 4, est disposé le rayon 15. Sur la partie saillante au delà du rayon 4 de la tige filetée 8 est montée une rondelle de retenue élastique 16. Le jeu entre la couronne 5 et le rayon 6, ainsi que la précontrainte du ressort 15 déterminée par calcul, sont réglables par l'écrou 17 et le contre-écrou 18. Il faut mentionner que l'on peut imaginer une variante de la forme de réalisation représentée ici, dans laquelle la poulie à gorge 1 n'est pas réalisée avec des rayons, mais "pleine", c'est-à-dire que la couronne est déplacée directement, ou au moins avec interposition d'un ressort 5 sur le moyeu 3. Au cours des recherches, une variante a également été examinée, dans laquelle le rayon 4 est bloqué entre deux ressorts 15 introduits sur la tige de guidage 11. Mais les essais de la demanderesse ont prouvé qu'également la variante proposée est parfaitement apte à fonctionner. Lors du dimensionnement du ressort 15, on est parti de deux hypothèses. Il a été d'une part constaté que dans le cas de tambours hacheurs de 500 mm de diamètre opérant à une vitesse de rotation comprise entre 600 et 1500 tours/minute, et d'une position de lame de 15 à 200, l'amplitude du mouvement oscillatoire superposé doit être mesuré à la périphérie entre les valeurs limites de 3 à 3,5 mm. Grâce au respect de l'amplitude permise, les rapports d'équilibre de l'élément actif et la satisfaction des exigences de qualité du produit peuvent être assurés. Selon les recherches, une relation linéaire ou quasi linéaire existe entre le diamètre du tambour hâcheur et l'amplitude permise. L'amplitude est déterminante pour la compression maximale du ressort 15. D'autre part, la fluctuation instantanée mesurable sur le tambour hâcheur a été déterminée par des mesures expérimentales, à partir desquelles l'effet ou la plage de fonctionnement du ressort 15 peut être calculée. Il ressort des calculs, dans la variante de réalisation présentée, une raideur de ressort de S = 200 N/mm. Sur la machine à hâcher auto-entraînée équipée du mécanisme selon l'invention, la poulie à gorge 1 selon l'invention a été entraînée dans le sens des aiguilles d'une montre. La longueur de construction du ressort 15 se modifiait toujours selon l'écart du besoin en énergie de broyage du matériau chargé, c'està-dire en proportion du mouvement de rotation uniforme de la couronne 5, l'axe 2 et le tambour hâcheur avancent ou retardent toujours, si bien qu'un mouvement oscillant se superpose au mouvement principal. D'après les mesures de la demanderesse, la fréquence d'excitation de la poulie à gorge 1 était comprise entre 20 et 40 Hz, en se fondant sur la courbe de couple enregistrée. L'avantage majeur de la forme de réalisation représentée réside dans l'économie d'environ 15% d'énergie. Un avantage obtenu en ce qui concerne la réa lisation pratique réside dans le fait que d'une part le dispositif existant, c'est-à-dire dans le cas présent, la machine à hâcher auto-entraînée, peut être transformé par le remplacement d'à peine un constituant, la poulie à gorge, et le traitement ainsi que le fonctionnement de l'appareil modifié demeurent inchangés, c'est-à-dire que l'opérateur peut ainsi opérer sans formation particulière. D'autre part, il est avantageux que la poulie à gorge selon l'invention soit simple et d'un fonctionnement sûr, et la fiåbili- té de l'appareil modifié demeure également inchangée. Dans d'autres formes de réalisation de la solution selon l'invention, les avantages précités sont obtenus, selon les hypothèses de la demanderesse, avec un écart plus ou moins grand De nombreuses variantes de la solution selon l'invention peuvent être imaginées dans le cadre de l'invention, si bien que seulement à titre d'exemple, parmi les éléments pouvant être insérés dans la chaîne d'entraînement, les poulies à gorge des types Bibby, Forst, Elcard, ainsi que les poulies à gorge munies de blocs de caoutchouc ou de tuyaux souples en caoutchouc, sont citées en plus des courroies dentées. La raideur ou la constante de ressort de ceux-ci doit évidemment être déterminée selon les exigences du dispositif donné et du domaine d'application. Comme domaine d'utilisation possible de la solution selon l'invention, il faut mentionner, en plus des machines agricoles, l'opération de tri, par exemple en vue de l'entraînement économisant l'énergie de cribles à secousses ou de tamis oscillants. REVENDICATIONS 1) Transmission en vue de l'entraînement économisant l'énergie d'éléments opérant avec déplacement rotatif ou oscillant, de dispositifs, en particulier de broyeurs et de batteurs agricoles, qui est installée dans la chaîne de traction disposée entre la source d'énergie et l'élément actif du dispositif, carac-térisée en ce qu'elle est constituée par un mécanisme élastique, emmagasinant et cédant de l'énergie, qui est excité par les variations instantanées du besoin en énergie du matériau chargé dans le dispositif. 2) Transmission selon la revendication 1, carac tériséen ce qu'elle est constituée par une poulie à gorge (1) dont la couronne (5) est déplaçable le long de la périphérie sur le moyeu (3) avec interposition d'au moins un ressort (15) ou est déplacée sur le rayon (4).