Grilles. On brûle facilement 40 à 45 kil. de houillej

PROPORTIONS DES MACHINES A VAPEUR

par mètre carré de surface de grille , et l’on peut pousser la consommation jusqu’à 80 kil. Comme on a déterminé la production de vapeur pour le cas d’un maximum de force des machines, on pourra aussi admettre cette dernière consommation.

Pour les machines à haute pression et à détente à moitié de la course sans condensation, l’on donnera 0ra|i.0657 de surface de grille par force de cheval.

Pour les machines à détente et à condensation , il suffira de 0n*i.062S par force de cheval, ce qui dépasse même les proportions habituelles.

La largeur des grilles doit être à peu près égale au diamètre des chaudières, un peu moindre pour les petites chaudières, un peu supérieure pour les grandes.

Leur longueur ne doit pas excéder lm.75, ce qui est déjà beaucoup pour la facilité du service.

La surface libre à laisser entre les barreaux dépend de la nature des houilles à brûler, et varie de 7 à de la surface totale de la grille.

' 292. Nombre de chaudières a emploter. Le diamètre maximum que l’on puisse donner aux chaudières étant de 1“ à lm.10, on sera obligé d’employer plusieurs chaudières à la fois, quand les quantités de vapeur à produire seront considérables.

293. Épaisseur du métal des chaudières. D’après une ordonnance de police du 25 mai 1828, les épaisseurs à donner aux chaudières en tôle, qui sont aujourd’hui le plus généralement employées, sont fixées par la formule pratique suivante :

e= 0.001 8 nd-f-0m.003 ,

dans laquelle

e représente l’épaisseur du métal, d le diamètre intérieur,

n le nombre d’atmosphères qui indique la plus forte pression

de la vapeur que la machine doit supporter en sus de celle

de l’air.

Les résultats de cette formule sont consignés dans le tableau suivant.

machines a yapeür.

Table des épaisseurs a donnée acx ciiai-diEees en tôle,

PODE LES MACHINES A VAPEÜR.

Diamètre

des

chaudières.

Pression de la vapeur en atmospli

ères.

millim.

294. Soupapes de sûreté. Une ordonnance du 22 mai 1843 fixe les dimensions des deux soupapes de sûreté dont toute chaudière à vapeur doit être pourvue.

En appelant

S la surface totale de chauffe de la chaudière, p la pression effective ou l’excès de la pression intérieure sur la pression atmosphérique, exprimée en atmosphères, d le diamètre de l’ouverture couverte par la soupape, exprimé en centimètres,

on aura, pour déterminer le diamètre d, la formule

/ Sm(i

dct'" = 2.61/ — 7— r .

Les résultats fournis par celte formule sont consignés dans le tableau suivant :

PROPORTIONS DES MACHINES A VAPEUR. 253

Table des diamètres a donnbr aux orificf.s de sûreté*’.

Surfac* de chauffe des chaudières.

NUMÉROS DES TIMBRES INDIQUANT LES TENSIONS DE LA VAPEUR, pour les atmosphères :

Jm. q.

cent.

cenl.

cent.

ccnt.

cenL

cent.

i.iod

* Pour déterminer les diamètres des soupapes de sûreté, il faut diviser la surface de chauffe de la chaudière, exprimée en mètres carrés, par le nombre qui indique la tension maximum de la vapeur dans la chaudière, préalablement diminué du nombre 0,412; prendre la racine carrée do quotient ainsi obtenu, et la multiplier par 2,6: le résultat exprimera, en centimètres et en fractions décimales du centimètre, le diamètre cherché.

MACHINES A VAPEUR

Les surfaces annulaires de recouvrement des soupapes doivent avoir les proportions suivantes :

mili

mil)

mill

Diamètre des orifices.

60 et au-dessus

Largeur limite des recouvrements

295. Appareils exigés pour les chaudières a vapeur. Les chaudières doivent être pourvues : 1° D’un manomètre à air libre, c’est-à-dire ouvert à sa partie supérieure toutes les fois que la pression effective de la vapeur ne dépassera pas quatre atmosphères;

2° D’une pompe d’alimentation ;

3° D’un flotteur d’alarme ;

4“ D’au moins un appareil indicateur du niveau.

296. Cheminées et carneaux. Quand les cheminées sont en tôle, on leur donne 0n,i.01 de section à raison de 33 kil. de vapeur à produire, ou environ j de la surface de la grille.

Pour les cheminées en briques, la proportion de Watt est de £ de l'aire de la grille.

L’aire des carneaux est à peu près la même, mais un peu moindre, que celle de la section de la cheminée.

BASES DES PROPORTIONS DES PRINCIPAUX ORGANES DE TRANSMISSION DO MOUVEMENT DES MACHINES A VAPEUR.

297. Balancier. La distance horizontale entre la verticale de la tige du piston et celle qui passe par l’axe de la manivelle doit

être égale à trois fois la course du piston.

La distance entre les centres des articulations des extrémités du balancier doit être égale à 3.0825 fois la longueur de la course du piston.

Parallélogramme. L’articulation G doit être au milieu de la demi-longueur AB du balancier. La longueur des anneaux BF et CI) doit être égale à | ou f de la course du piston.

PROPORTIONS DES MACHINES A VAPEDR

Watt plaçait le centre de rotation de la bride CD sur la verticale de la tige du piston , en un point situé à hauteur de la moitié de la corde de l’arc décrit par le point D ; mais il peut être pris à la même hauteur en dehors de la verticale de la tige.

On trouvera dans les formules relatives à la résistance des matériaux la règle à suivre pour donner aux balanciers la résistance suffisante.

290. Anneaux dd parallélogramme. Ces anneaux ne doivent être soumis qu’à une charge de 140 à 150 kil. par centimètre carré de leur section transversale. Les barres méplates dont ils se composent ont habituellement une largeur égale à quatre fois leur épaisseur. *

Les boulons transversaux qui fixent les anneaux du parallélogramme peuvent être chargés de 380 à 400 kil. par centimètre carré de leur section transversale.

299. Tige dd piston. Watt, dans ses machines à balanciers et à basse pression, donnait à la tige du piston un diamètre égal à de celle du piston. En admettant que la vapeur soit à la pression de l*,m.25 dans la chaudière, et que la pression résistante derrière le piston soit de 0*l"*.25, cela revient à une charge d’environ 100 kil. par centimètre carré de la tige du piston. Celte proportion est aussi celle que l'on suit pour les machines des bateaux marins.

Dans les machines sans balanciers où la tige, quelquefois faite en acier, communique directement le mouvement à la bielle et est guidée par des pièces fixes, on la charge de 150 à 180 kil. par centimètre carré. Quelques constructeurs vont même, pour les fortes machines à tiges d’acier, jusqu’à 260 kil.

La tige des machines oscillantes est assez ordinairement chargée de 200 kil. par centimètre carré.

500. Bielle. D’après la pratique de Watt, l’aire de la section transversale de la bielle des machines à basse pression en son milieu doit être fa de celle du piston , ce qui correspond à une charge de 28kil environ par

MACHINES A VAPEUR

centimètre carré de section. Cette bielle a des nervures, et présente au milieu le profil ci-contre. Les côtés du carré circonscrit à ce profil sont égaux à ^ de la longueur de la bielle.

Les extrémités de la bielle ont une section dont l’aire doit être ^ de celle du piston, ce qui correspond à une charge de 35kil par centimètre carré.

Lorsque la bielle sera en fer forgé, on pourra lui faire supporter une charge de 60 kil. par centimètre carré de section au milieu, et de 90 kil. aux bouts. Quelques constructeurs vont jusqu’à 100 kil. au milieu et 200 aux bouts. Je pense qu’on ne devrait pas aller au delà de 80 kil. et de 120 kil. respectivement.

Pour les bateaux à vapeur marins dont la bielle est en fer, on adopte habituellement la charge de 50 à 60 kil. par centimètre cârré au milieu, et celle de 100 kil. aux bouts.

Les petites bielles, dites bielles pendantes, supportent à peu près la même charge par mètre carré, et quelquefois moins.

301. Arbre du volant. Si l’on nomme P l’effort transmis à la circonférence de la roue d’engrenage montée sur l’arbre du volant, ou à la circonférence moyenne de la roue à aubes, s’il s’agit d’un bateau à vapeur,

R le bras de levier de cet effort ou le rayon moyen de la roue, on calculera le diamètre des tourillons de l’arbre du volant par l’une ou l’autre formule

en nommant

N la force effective des chevaux, et m le nombre de tours de l’arbre du volant en 1'.

Dans ces formules, K représente un coefficient numérique constant qu’il convient de prendre égal à K = 132000 kil. au plus pour les machines fixes et de bateaux de rivière;

K = 120000 pour les machines de bateaux marins.

302. Bouton de la manivelle. La charge que doit supporter le bouton de la manivelle est assez ordinairement de 50 kil. par centimètre carré de section.

VOLANTS

305. Manivblle. Le diamètre du tourillon de l’arbre du volant et celui du bouton de la manivelle étant déterminés parles règles précédentes, les autres dimensions de la manivelle en sont la conséquence.

L’épaisseur du métal autour du bouton de la manivelle est égale au rayon de ce bouton ; et, en représentant le diamètre

Fig. 41. Fig. 42.

du tourillon du volant par 10 et celui du boulon de la manivelle par a, les autres dimensions ont les proportions indiquées par les figures ci-contre.

VOLANTS

304. Objet des volants. Les volants ont pour but de régulariser le mouvement des machines, et de resserrer entre des limites convenables les variations périodiques de leur vitesse.

On ne doit donc les employer que dans les trois cas suivants :

1° Si la puissance a une vitesse périodiquement variable, comme dans les machines à vapeur, les manivelles mues par des hommes, etc.;

2° Si la résistance éprouvée par l'outil est périodiquement variable, ou n’agit qu’à certains instants du mouvement, comme Aide-Mémoire. 17

MACHINES A VAPEUR

dans les laminoirs, les marteaux, les scieries, les machines à découper, etc.;

3° Si la puissance et la résistance sont à la fois variables ou intermittentes.

On doit placer le volant le plus près possible de la pièce dont le mouvement est variable ou l’action intermittente.

Le degré de régularité que doit produire un volant dépend de l’objet auquel on le destine, de la nature des outils à employer, des produits h obtenir, etc.

Pour simplifier la solution de la question de l’établissement des volants , on néglige ordinairement l’influence régulatrice de leurs bras; et on détermine seulement le poids qu'il convient de donner à l’anneau.

En appelant

a la largeur de l’anneau parallèlement à l’axe de rotation, b son épaisseur dans le sens du rayon,

R son rayon moyen, mesuré au milieu de l’anneau.

Le poids de cet anneau en fonte a pour expression

Des considérations locales et particulières à la machine ellemême servent ordinairement à déterminer le rayon du volant, et dans les formules suivantes nous le supposerons connu; mais nous ferons observer qu’on doit le faire aussi grand que possible, tout en ne dépassant pas certaines limites, qui dépendent de la vitesse maximum que la circonférence de cet anneau peut prendre sans que la force centrifuge acquière une intensité trop considérable. Cette vitesse ne doit pas excéder, mais peut atteindre 25 à 30 mètres par seconde.

FORMULES PRATIQUES POUR PROPORTIONNER LES VOLANTS DES MACHINES A VAPEUR.

Si l’on appelle

P le poids de l’anneau du volant,

Y la vitesse de sa circonférence moyenne,

N la force en chevaux de la machine, m le nombre de tours de l’arbre du volant en 1',

VOLANTS

n un nombre qui varie avec le degré de régularité que l’on veut obtenir,

K un coefficient numérique constant pour chaque genre de machine, et dépendant de sa disposition et de la proportion de la détente employée,

on aura, pour déterminer le poids P de l’anneau, la formule suivante :

PV* = K.— ,

dans laquelle on fera » = 32, si l’on veut obtenir le même degré de régularité que Watt dans ses machines à basse pression. Cette formule revient à la règle suivante :

Pour obtenir le poids de Vanneau du volant d'une machine à vapeur , multiplies la force nominale en chevaux par le nombre régulateur n, que Von prend habituellement égal à 32; divises le ' produit par celui du nombre de tours du volant et du carré de la vitesse de sa circonférence moyenne , et multiplies le quotient par le coefficient K , donné dans le tableau suivant :

1 ABLKAU DES VALEURS DBS COEFFICIENTS NUMÉRIQUES DES FORMULES PRATIQUES PODR PROPORTIONNER