Applications de la roue mandrinée
II suffit de pénétrer dans la chambre aux machines d'une usine pour se rendre compte du rôle indispensable qu'y remplissent les roues mandrinées. Partout on y aperçoit des roues de toutes dimensions, de toutes formes. La plupart servent à ouvrir ou fermer des soupapes — on les appelle volants (fig. 32). Le volant d'une soupape actionne un axe à vis qui permet d'ouvrir ou de fermer un clapet; du fait qu'une soupape doit: être absolument étanche à l'eau, à l'air ou à la vapeur, tous ses organes doivent cire parfaitement ajustés. 11 serait pratiquement impossible de faire tourner la tige de la plupart des soupapes sans l'aide d'un volant, qui assure à l'opérateur l'avantage mécanique essentiel.
Ceux qui ont eu à travailler dans un atelier d'usinage, savent ce qu'on entend par une clé (wrench). Toute clé à écrou, clé anglaise, clé à molette, clé ouverte, clé à douille, est en fait une machine élémentaire basée sur le principe de la roue mandrinée. La poignée s'assimile à Tune des raies de la roue, et l'endroit où l'ouvrier empoigne l'outil constitue le point d'application de l'effort, cependant que l'écrou retenu par les mâchoires de la clé se compare à l'axe.
Plus long est le manche d'une clé, plus on peut, grâce à elle, visser un écrou serré. Mais il ne faut pas exagérer sous ce rapport, car on risquerait de foirer les filets de l'écrou et de les rendre absolument inutiles. De manière à ce que les écrous de certains organes de machine soient uniformément serrés, on se sert d'une clé spéciale appelée clé indicatrice du couple (torque wrench) que fait voir notre fig. 35.
C'est un instrument relativement simple. Lorsque vous tirez sur la poignée, après avoir assujetti la douille sur la tête de l'écrou, le manche de l'outil plie. La tige à l'extrémité de laquelle se trouve l'aiguille indicatrice demeurant rigide, elle indique sur l'échelle la force du couple appliqué contre l'écrou. Cette échelle est graduée en livres, malgré qu'en réalité elle indique les pieds/livres du couple. Si un écrou doit être serré à 90 pieds/livres, il suffit de faire agir la clé jusqu'à ce que l'aiguille indique 90 pieds/ livres sur l'échelle graduée.
Les manuels d'instruction qui accompagnent généralement toutes les machines de précision indiquent quel doit être le couple, ou moment de torsion, qu'il convient d'appliquer à chaque groupe d'écrous ou de boulons pendant le montage ou le remontage des divers organes.
Les armements modernes mettent à profit tous les principes possibles de machines élémentaires. Dans l'artillerie, notamment, où les armes sont lourdes et peu faciles à déplacer, on parvient à effectuer très rapidement certaines opérations. Chaque seconde compte sur le champ de bataille, et le gain de quelques fractions de minute peut parfois marquer le tournant d'une bataille. Le canonnier se sert d'un couple de torsion pour élever ou abaisser son arme. Il utilise à ces fins un volant double pourvu de deux manivelles. La manivelle de droite est à l'opposé de l'axe par rapport à celle de gauche, de sorte que les deux sont séparées par un angle de 180°. Examinez bien la fig. 36
lorsque le canonnier tire sur l'une des manivelles et pousse sur l'autre, il crée un couple de torsion, mais s'il laisse aller la poignée de gauche, par exemple pour chasser une poussière qui embrouille sa mire, et ne se sert plus que de sa main droite, il n'a plus un couple, mais seulement un levier du premier genre. Et il lui faudra appliquer deux fois plus d'effort de sa main droite.
Un système de roues dentées, appelé train d'engrenages, transmet le mouvement au canon proprement dit. L'étude de la fig. 37, vous aidera à calculer les forces mises en œuvre.
Le rayon du volant est de 6 pouces, soit ½ pied, et chaque poignée reçoit un effort appliqué de, disons, 20 livres. Le moment de torsion qui, au sommet, exerce sur le volant un effort de rotation positif, correspond à ½ X 20, soit à 10 pieds/livres. La poignée du bas exerce également sur le volant un effort de rotation d'un moment équivalent, de sorte que le couple total de torsion qui s'exerce sur ce volant double est de 10 + 10 = 20 pieds/livres. Pour obtenir le même couple d'une seule main en appliquant toujours le même effort, le rayon du volant devrait être deux fois plus grand ou avoir 12 pouces (1 pied).
