balancier

Dans une machine à vapeur, le balancier est un levier en fer massif, pivotant en son milieu, agissant comme le lien mécanique entre le piston alternatif et le vilebrequin rotatif. Une extrémité se connecte à la tige du piston; l'autre au maneton. Lorsque la pression de la vapeur pousse le piston en ligne droite, le balancier oscille d'avant en arrière sur son point d'appui central, convertissant ce mouvement linéaire en mouvement de rotation nécessaire pour faire tourner la roue.

Le balancier lui-même est généralement en fonte, parfois en fer forgé dans les conceptions ultérieures, et a la forme d'un T ou d'un I allongé vu de dessus. Le point d'équilibre, ou point d'appui, se situe au centre géométrique ou à proximité; déplacer ce pivot légèrement vers l'avant ou vers l'arrière permet d'ajuster l'avantage mécanique entre les côtés piston et manivelle. Dans les grandes machines fixes, les balanciers pouvaient s'étendre sur 6 mètres ou plus et peser plusieurs tonnes.

Les premières machines à balancier étaient des machines de moulin fixes, des pompes de mine et des machines marines, où le balancier était souvent logé en partie à l'extérieur. La machine de Cornouailles, conçue pour le pompage en profondeur des mines, utilisait largement le principe du balancier. Certaines machines marines montaient le balancier verticalement à l'intérieur de la salle des machines, avec le mécanisme de manivelle sous le pont. D'autres conceptions le plaçaient horizontalement au-dessus des cylindres, visible de côté.

Points de contrainte et d'usure

Le palier du point d'appui subit d'énormes contraintes de flexion lorsque le balancier oscille, en particulier à pleine puissance. Les balanciers en fonte pouvaient développer des fissures près du pivot, surtout si la pièce moulée présentait des défauts internes. La connexion entre le balancier et la tige de piston utilisait généralement une sangle en forme de U appelée tête de bielle ou axe de goupille, qui s'usait rapidement et nécessitait un renouvellement fréquent. L'articulation du maneton à l'autre extrémité subissait également un frottement de glissement important et nécessitait des surfaces de roulement en laiton ou en métal blanc.

Lorsque les machines compound et à triple expansion sont devenues la norme à la fin du 19e siècle, plusieurs balanciers ou bras oscillants de type balancier transmettaient le mouvement de cylindres séparés. Cependant, le balancier oscillant traditionnel est progressivement tombé en désuétude pour la plupart des applications, remplacé par des entraînements directs par manivelle une fois que les vitesses de piston et les pressions de vapeur ont augmenté. Le balancier a persisté le plus longtemps dans le service maritime, où sa masse inertielle massive aidait à lisser la puissance délivrée dans les navires utilisant des cycles de vapeur expansifs.