MM
Larmenjat
kil.
fp.
Loiseau
Roui.
Fabre et Kulmann
AUan
L'on voit donc qu'en ne tenant compte que de la consommation en zinc les machines électriques donnent lieu aune dépense beaucoup plus considérable que de petites machines à vapeur consommant 3 kil. de houille par foice de cheval et par heure.
Calcul des dimensions principales des organes d'une machine à vapeur.
314. Vitesse du piston des MACfflNES a vapeur. La vitesse moyenne du piston des machines à vapeur ne varie qu*entre des limites très-rapprochées. Les règles de Watt admettent un moavement de 0»90, et ne permettent pas de dépasser 1" 30 comme maximum.
Dans les locomotives, la vitesse du piston dépasse rarement 1" 80, et dans les machines à grande vitesse, qui, préconisées à l'excès pendant quelque temps, se rapprochent déjà beaucoup de ce même chifTre, on considère aujourd'hui comme un maximum la vitesse de 2 mètres.
Nous en conclurons d*une manière générale que la vitesse moyenne du piston doit être comprise entre l'^OO et l'^ôO; il est préférable de calculer tous les éléments des machines à vapeur d'après le premier de ces chiffres.
518. Nombre de tours du yolant par minute. Ce nombre de tours qui est égal à 60 fois la vitesse moyenne du piston, divisée par la course ou par le double du rayon de la manivelle, diminue à mesure que la course augmente. On est donc obligé, pour ne pas avoir des nombres de tours trop petits, de diminuer le rapport de la course au diamètre du piston à mesure que la force de la machine augmente. L'inertie des pièces e1 son influence dans les chargements de direction doit engager les constructeurs à diminuer dans les grandes machines le nombre de tours par minute.
Il n'est pas rare de faire fonctionner les petites machines locomobiles à 120 ou 150 tours par minute; les pistons des machines locomotives qui, eu égard à la pression élevée de la vapeur, transmettent jusqu'à 50 et même 60 chevaux effectifs, font faire à l'arbre 150 et 160 tours. Les machines fixes de 25 à 100 chevaux font en généml 50 à 60 tours par minute; enfin dans les machines de bateau les plus paissantes on ne fonctionne plus qu'à 30 tours environ par minute.
Bien que ces règles ne puissent être considérées comme précises, les constructeurs feront bien de prendre en sérieuse considération les indications qui résultent à-cet égard d'une pratique basée sur l'observation du bon fonctionnement des machines existantes.
516. Volume du cylindre. Lorsque Ton étudie le projet d'une machine à vapeur, et qu'on est fixé sur la pression, sur la détente et sur le nombre des tours par minute, le premier élément à calculer est le volume qu'il convient de donner à la pièce principale, c'est-à-dire au cylindre de la machine.
On calculera d'abord le volume de vapeur à admettre par coup de piston. Ce volume est donné en fonction du volume à dépenser par heure par la relation
286 DBS MAGHIMBS A VAPEUR.
en désignant par Y le volume total de fapeur à dépenser par heure. Le volume d'eau correspondant varie, ainsi que nous Tavons vu, de 15 à 30 litres, et les tables relatives aux denâtés de la vapeur indiqueront pour chaque circonstance de pression le volume réel Y de la vapeur elle-même.
Quant au nombre t il représente, dans la formule précédente, le nombre des tours de la machine par minute.
Le volume Y' du cylindre sera obtenu en multipliant la valeur de V par le chiffre qui exprime que la détente sera prolongée jusqu'à un certain multiple du volume primitif.
517. Dimensions du cylindre. Le volume du cylindre étant connu, il est nécessaire de déterminer son diamètre D et sa hauteur H de manière à satisfaire à la relation
icD'H
et le problème sera résolu lorsqu'on saura déterminer, pour
chaque cas particulier, la relation la plus favorable entre D etH.
Si par exemple on voulait faire D = H la relation précédente
reviendrait à
Celte valeur du diamètre est celle qui convient le mieui aui grandes machines et particulièrement aux machines de bateaux, pour lesquelles on est toujours gêné pour la longueur de la course.
Pour les petites machines on fait au maximum H = 2 D, valeur qui substituée dans la relation ci-dessus conduit à
C'est entre ces deux valeurs que sera toujours compris le diamètre du cylindre et celle de la hauteur de ce même cyliodre s'en déduira immédiatement.
518. Orifices d'adheission. Watt donnait aux orifices d*admission de ses machines une section égale au vingt-cinquième
de la section transversale du cylindre. Cette proportion est encore employée par quelques constructeurs, tandis que d'autres préfèrent avec raison augmenter ces orifices jusqu'au quinzième de la section du cylindre.
Dans les locomotives et dans toutes les machines dont la marche est rapide, les orifices et les conduits sont quelquefois portés jusqu'au cinquième de la section du cylindre.
11 faut toutefois remarquer que les grands orifices entraînent une augmentation proportionnelle dans les espaces nuisibles, inconvénient qui est moins important dans les machines à grande détente et que, dans celles qui détendent à moitié course, on peut encore corriger, d'une manière fort utile, en déterminant par une disposition particulière des organes de distribution une grande période de compression.
519. Orifices d'émission. Les orifices d'émission doivent être au moins égaux aux orifices d'admission, mais toutes les fois que les circonstances le permettront, il sera bon de les augmenter d'un tiers ou d'un quart pour réduire au maximum la perte de travail résultant de la contre-pression.
320. Pompe alimentaire. Le volume engendré par le piston de la pompe alimentaire devrait théoriquement être déterminé par le volume d'eau à introduire, mais on n'alimente pas d'une manière continue, et il est préférable pour cette raison de donner à la pompe alimentaire des dimensions plus grandes. On peut admettre en moyenne que ce volume est environ égal
au jtq du volume engendré par le piston de la machine à vapeur que cette pompe doit desservir.
521. Pompe a bau froide. Le volume d'eau froide nécessaire à la condensation étant d'environ 300 litres par heure pour une machine qui dépense 15 litres d'eau pendant le même temps pour la production de la vapeur, on yoit que le volume engendré par la pompe à eau froide devrait être 20 fois aussi grand que celui de la pompe alimentaire; mais comme elle fonctionne d'une manière continue, on se contente dans la pratique du rapport de 10 à 1, et l'on donne au volume engendré
par la pompe à eau froide — du volume engendré par le pistou
de la machine à vapeur. Il importe d'ailleurs de se ménager le moyen de diminuer la quantité d'eau d'injection en se réglant d'après les indications du manomètre destiné à faire connaître à chaque instant le degré du vide.
3S2. Pompe a air. La pompe à air est généralement à simple eflcty et le volume développé par son piston doit être suffisant pour représenter le volume de l'eau condensée, celui de l'eau de condensation et celui de l'air qui ne peut se dégager pendant la condensation.
On estime en général que le volume engendré par le piston de la pompe à air, dans une course simple doit être le diAième environ du volume développé par le piston de la machine à vapeur pendant un tour entier. On pourra descendre au dessous de ces chiffres pour les machines à grande détente.
525. Condenseur. La capacité du condenseur est ordinairement égale au tiers du volume engendré par le piston à vapeur dans une course simple, mais il n'y a pas d'inconvénient à augmenter cette proportion quand les circonstances le permettent.
DES PBINCIPALES
Des courroies.
324. On emploie souvent, pour transmettre le mouvement d'un axe de rotation à un autre qui en est éloigné, des courroies en cuir corroyé noir passant sur des poulies ou tambours. La théorie et l'expérience montrent * :
P Que, quand ces courroies sont convenablement tendues, elles ne glissent point et transmettent la vitesse dans un rapport constant et inverse de celui des diamètres des tambours;
S"" Que, dans la transmission du mouvement d'un axe à un autre par des. cordes ou courroies sans fin, la somme des tensions des deux brins reste constante ; de sorte que, quand le brin conducteur se surtend, le brin conduit se détend de la même quantité, et que la somme des tensions de ces deux brins est la même que quand la machine est au repos ;
3« Que Teffort T nécessaire pour faire glisser sur un tambour une courroie dont la tension est ^ ou une corde sur la gorge d'une poulie, est donné par la formule
log T = log« + 0,434 /^|,
expression dans laquelle les logarithmes sont ceux des tables, et où l'on représente par
f le rapport du frottement à la pression pour les courroies et les
* Expériences sur le frottement des axes de rotation, sur les yariations de tension et sur le frottement des courroies de transmission du mouvement , etc , faites à Metz en 1S34, par A. Horin, lieutenant-colonel d'artillerie.
AmE-lféMOIRE. 19
tambours, et dont la valeur devra être prise, d'après les expériences citées, égale à
0,47 pour des courroies à l'état ordinaire d'onctuosité sur des tambours en bois,
0,50 pour des courroies neuves sur des tamboui*s en bois,
0,28 pour des courroies à l'état ordinaire d'onctuosité sur des
poulies en fonte,
0,38 pour des courroies humides sur des poulies en fonte,
0,50 pour des cordes de chanvre sur des poulies ou tambours en bois,
S l'arc embrassé à la circonférence du tambour ou de la poulie,
R le rayon du tambour ou de la poulie. La formule précédente revient à la règle suivante :
Powr calculer la tension que doit avoir le brin conducteur fun^ corde ou courroie enroulée sur un twnbour pour faire glisser à sa swrface le brin conduit soumis à une tension donnée ,
Multipliez le rapport de Varc embrassé au rayon du tambour par 0,434 fois le rapport du frottement à la pression; ajoutez le produit au logarithme de la tension donnée chà brin conduit :
La somme sera le logarithme de la tension cherchée.
Nota. Cette règle montre qu'il est inutile d'augmenter démesurément le diamètre des tambours, dans la vue d'empêcher k glissement des courroies.
Exemple. Quelle doit être la tension du brin conducteur d'une courroie de cuir qui embrasse la demi-circonférence d'un tambour en bois de 0"',35 de rayon, pour faire glisser le brin conduit soumis à une tension de 50 kilogrammes ?
La formule donne
logT = log 50 -f 0,434 X 0,47 X 3,14 = 2,33947,
et par conséquent
58iS. RÈGLE ET TABLE PRATIQUE. La règle précédente exigeant Fusage des tables de logarithmes, on a calculé la table suivante, qui donne la valeur de l'effort T capable de faire glisser une corde ou courroie sur une poulie ou tambour quand on connaît la tension t du brin à entraîner, ou la résistance à vaincre, et le rapport de l'arc de la circonférence embrassé par cette corde ou courroie à la circonférence entière, ordinairement donnée par le tracé. En nommant K le rapport de la tension T à la résistance t, on a T = Kt, et l'on trouvera les valeurs dé E dans la table.
RAPPORT
de rare
Valeur dd
