CHARGE

VAHCQCBS correspond aol k une diminution d'tpsiiseur de 1 millimètre.

PAUCOUÏIS

entier

d'ua haadafè.

Muthees couplées (machines à marchauilises).

5 à Q tonn.

Motrices couplées (marliiDos luinles)

tai.500

Motrices imiépemJantes. .

l‘“,8Uà2,30

Voilures et wagons

Los différences considérables que présente l’afTaiblissement de l'épaisseur des bandages démontrent suffisamment que cette diminution est fonction du poids porté par les roues, de leur diamètre et de l'effort exercé à leur circonférence.

Si on compare les numéros 1 et 4, le poids n’explique que partiellement la différence qu'ils présentent.

En effet, le poids moyen supporté par les roues couplées de machines à marchandises est de 5‘,5; celui que supportent les roues de wagons est de 2',2S. Si l'affaiblissement du bandage était proportionnel au poids porté par la roue et en raison inverse du diamètre, le parcours correspondant à un affaiblissement de devrait, pour les roues couplées de machines à marchandises, être augmenté en raison directe do la différence des diamètres, et il devrait être réduit en raison inverse du poids; cela élèverait le parcours des roues de ces machines, correspondant à I millimètre de diminution d'épaisseur, à 12,450 kilom. au lieu de 5,000 kilom., d'où on est autorisé i conclure que la différence (8,490 kil.) doit être attribuée à l'effort à la circonférence résultant de la puissance motrice avec accouplement.

Si on compare l'affaiblissement d'épaisseur des roues de wagons, n° 4, avec celui des roues motrices indépendantes, n“ 3, le parcours de 12,500 kilom. de ces dernières s'élèvera à 17,100^, d’où il résulte que l’influence

de l'effort à la circonférence s'exprime par un parcours de 4,600 kilom.' que ces roues feraient en plus si elles n'étaient pas sollicitées par cet effort.

Les comparaisons suivantes nous'donneront des résultats sur les effets de l'accouplement des roues, ajoutés à ceux de l'effort à la circonférence.

Si on compare la diminution d'épaisseur des bandages des roues accouplées des machines mixtes (n“ 2) avec celle des roues motrices indépendantes (n° 3), on trouve que le terme 9,500 est ramené à 10,850, d'où il résulterait que la différence 1,650 kilomètres serait attribuable à l'accouplement.

Enfin, si on compare la diminution d'épaisseur des bandages des roues motrices accouplées des machines mixtes (n° 2] avec celle des roues de wagons, le nombre 9,500, qui exprime le parcours attribuable à la diminution d'un millimètre, devient, en fonction du diamètre et du poids, 15,200, donnant ainsi une différence de près de moitié, attribuable ù l'effort à la circonférence et à l'accouplement.

Résumant ces résultats, nous trouvons que l'effort à la circonférence et celui qui est dû à l'accouplement réduisent le parcours des bandages des roues motrices , dans les proportions suivantes , par millimètre d'usure ;

EJfort à la circonférence.

PARCOURS NORMAL abttracliou faite de refTort à la dreooféreoce et de ^accouplement.

P.tRCOURS RÉDUIT par le» effeU de PefTort moteur k la circonférence et des frottements dus à l’accouplement.

Boues motrices indépendantes

Effort à la circonférence et uccouplentent ,

Roues motrices des machines mixtes

Roues motrices des machines à marchandises. . .

Les effets destructeurs des bandages résultant de l'effort à la circonférence des roues motrices indépendantes, étant un, s’élèvent à 1,31 pour les roues couplées des machines mixtes, et à 2,50 pour celles des machines à voyageurs. Comparées au diamètre des roues, la course et l’aire des pistons des machines ù marchandises l'emportent toujours sur celles des pistons des autres machines. C'est ce qui explique l’importante diffé-

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rciice signalée dans le parcours des bandages des roues des machines à marchandises pour une même diminution d'épaisseur.

Les résultats que fournit le tableau qui précède ne doivent être considérés comme exacts que jusqu'à concurrence de l'exactitude des renseignements que nous avons recueillis. Malgré l'extrême bienveillance que nous rencontrons dans nos recherches , on comprend que les faits manquent là où l’intérêt de les recueillir ne semblait pas apparent. Nous avons cherché une méthode analytique rigoureuse, mais en regrettant le vague des chiffres dont nous faisons usage. Aussi ne considérons-nous cette discussion que comme le canevas d'un travail sur lequel des chiffres plus exacts Jetteront une lumière plus sûre.

De ce que les bandages déjoués motrices se creusent d'autant plus vite qu'elles sont plus chargées et que l'effort à la circonférence est plus grand ; — de ce que l'accouplement des roues est également une cause d'accroissement d'usure, il importe, si l'on veut augmenter la puissance des machines, d'employer, pour les bandages et les rails, des matériaux plus résistants, ou de mettre les matériaux actuels dans de meilleures conditions de résistance. *

Signalons, parce que c’est ici le lieu, que la part qui est attribuée par nos chiffres aux effets de l'accouplement sur l'usure des roues semble trop faible. Il est fort désirable que cela devienne l’objet d'observations décisives.

Ce qui est incontestable, c’est que l'usure des roues motrices correspond à une quantité de matière métallique broyée au point de contact entre les roues et les rails. Ce broiement a deux causes : l’écrasement résultant de la pression verticale , et le glissement résultant de l'effort à la circonférence et de l’accouplement.

L'expérience indique que l’ adhérence des machines à roues accouplées est plus forte, à poids égal, que celle des roues libres; ét, en effet, l’effort de traction qui est habituellement demandé aux premières est, en service courant, proportionnellement plus élevé par rapport au poids porté par les roues motrices, que celui que l'on demande aux secondes. Cela s’explique d’ailleurs. Il faudrait que les roues accouplées eussent un diamètre mathématiquement égal et qu’elles portassent sur les rails par des points situés tangentiellement à la circonférence à une distance mathématiquement égale des centres des roues, pour que l'accouplement u'ajoutàt pas uu effort sensible à celui qui est exerce sur des roues

libres. Mais ces conditions d'identité mathématique , quant au cercle décrit par chaque roue sur le rail, n'existent jamais. A chaque tour de roue vient ici s’ajouter une certaine quantité de frottements (jui peut s’exprimer par les différences du parcours développé par la circonférence de chacune des roues avec la distance dont la machine s'est avancée sur les rails ; alors toutes les dill'érences en moins et toutes les dill’éreiices en plus s'accumulent) toutes constituent un frottement de glissement correspondant à une certaine quantité de matière métallique broyée.

Cette matière esbelle celle du bandage? est-elle celle du rail? Le bandage est dur, le rail l’est beaucoup moins ; le rail devrait donc céder. Or il ne cède pas. La raison apparente de ce phénomène est-elle dans la forme cylindrique des bandages? contact angulaire sur une surface droite, d’un cylindre animé d'un mouvement de rotation et de progression, expose-Hl les molécules situées à la circonférence du cylindre à un départ tangentiel aussitôt que l’écrasement les a détachées? Y a-t-il là aussi l'application d’un ihit très-général, celui de la schistosité, qui se produit par l’écrasement des matières ductiles sous d’énormes pressions? Cela semble vrai pour les métaux comme pour les autres matières minérales. Lorsque le fer en barre est laminé à une haute température, sa texture mste grenue ; à mesure que la température s'abaisse, le laminage prolongé rend le fer nerveux, ce qui est une première disposition des fibres; puis il le rend fibreux, c’est l’état dans lequel le nerf est chevelu et court. Dans ces opérations et transformations, la forme lapiclleuse ne se montre pas parce que la pression est relativement faible ; mais dans le travail de la tôle, sous l’influence de fortes pressions, se produit la schistosité, c’est-à-dire la contexture do l’ardoise. Il faut, il est vrai, pour en arriver là, que le laminage soit poussé à l’excès, soit comme pression, soit comme abaissement de la température du métal, mais c’est un fait bien connu des fabricants.

En résumé, l'adhérenee s’explique par le frottement; le frottement luiméme n’a pas d’autre expression qu’une certaine quantité de matière altérée ou broyée sous l'influence de la pression ; cette matière est celle des surfaces en contact. Que des corps lubrilàcteurs ne puissent pas s’interposer, c’est la matière métallique qui sera broyée; cela se produit dans le mouvement de glissement d’une surface sur une autre.

Mais dans le cas du mouvement des roues sur les rails, le contact so compose d’un mouvement rotatif et d’un mouvement progressif, dont la

combinaison donne lieu au frottement de roulement, qui est bien plus faible que le précédent.

Ce frottement serait encore réduit, si le rail fuyait sous la roue dans le même sens et avec la même vitesse que celle dont la circonférence de 1a roue est animée.

Parmi les divers frottements connus dans la nature, celui du glissement de deux surfaces l’une sur l’autre; celül du mouvement rotatif et progressif d’un cylindre sur une surface plane; et celui de deux cylindres tournant tangenliellement l'un sur l’autre : le dernier est le plus faible à égalité de dureté et de poli des surfaces ; le second est beaucoup moindre que le premier. C’est le dernier qui s’applique en partie aux bottes à graisse à galets de M. Bricogne; le second ne s’applique qu’aux roues des wagons et des voitures; il cesse de s’appliquer exclusivement aux roues motrices toutes les fois i|ue le mouvement progressif ou la vitesse de translation ditlere du mouvement rotatif. La ditl'érence entre ces deux mouvements est un frottement de glissement. Quand la machine patine, le mouvement rotatif est très-supérieur au mouvement de translation de la machine, et il y a glissement.

Pour ramener ces deux mouvements à l’identité ou aussi près que possible de l'identité, on interpose du sable entre les surfaces en contact; le sable est broyé par la pression entre les surfaces ; il a augmenté le frottement de glissement, de sorte que la force nécessaire pour le vaincre dépasse la résistance propre du train, et alors la machine progresse : c’est le broiement d’une matière qui a aidé à ramener l’équilibre entre l’adhérence et l’effort de traction.

Ce moyeu a de nombreux inconvénients, et l’un des plus graves est de nuire au roulement du train après le passage de la machine; mais il est significatif, parce qu’il démontre que s’il était possible de charger instantanément les roues motrices quand elles patinent, l’adhérence serait maintenue saus interposition du sable. Il faudrait simplement que le poids porté par les roues fût proportionnel à la dureté des bandages et des rails, afin que la matière métallique détachée et broyée par la pression tint lieu de sable. Plus cette matière aurait de dureté, plus son action serait elficace, et par cela même une très-faible usure des bandages ou du rail correspondrait à une énorme augmentation d’adhérence.

Supposons, en ell'et, qu'au lieu du sable dont le broiement augmente

l'intensité du frottement de glissement et représente une certaine quantité de travail, on emploie de l'acier en poudre, supposé cent fois plus dur que le sable; le même glissement représenterait alors un travail cent fois plus considérable; de sorte que si la quantité de travail nécessaire pour rétablir l’équilibre entre l'adhérence et la résistance du train est expriméo par le glissement, celui-ci sera d'autant moindre que la matière interposée et broyée sera plus dure.

Hais à la place du sable, supposons que c'est la matière elle-même qui constitue le bandage et le rail qui devra être arrachée et pulvérisée ou lamellée par l'écrasement, aussitôt que le frottement de glissement se substituera au frottement de roulement : ce sera alors l'adhérence qui représentera l'énorme quantité de travail nécessaire pour détacher la matière de la circonférence du bandage ou de la table du rail et pour la broyer; L’adhérence sera ainsi augmentée par l’intensité du frottement de glissement et le mouvement de glissement sera diminué en proportion.

Telles sont les conclusions auxquelles nous arrivons par l'emploi de l'acier aux bandages et aux rails.

Nous les résumons :

1" L’emploi de rails en acier ayant une table plus large que les rails actuels, un champignon plus haut, plus de hauteur totale et un moment d'inertie plus considérable, permettra d'accrottre le poids porté par les roues motrices des machines proportionnellement aux accroissements de dimension donnés à la forme actuelle des rails.

3" Loin de redouter une diminution d'adhérence de la dureté et du poli des surfaces en contact, il y a lieu d'en attendre un accroissement.

3° La durée des bandages et des rails ne peut qu’être augmentée par l’élargissement de la table de roulement.

4* Il n'y a pas, dans l’emploi des rails en acier, de motif de craindre que le point de contact entre le bandage et le rail soit moins étendu transversalement à l’axe du rail ; il y a, au contraire, présomption qu’il sera plus étendu par le fait de l'augmentation de largeur de la table.

Dans ce cas, l’usure des bandages et du rail étant proportionnelle à la pression par m/m’ pourra ne pas être supérieure à l'usure actuelle, et pourra être moindre, à raison de la dureté des surfaces en contact.

5° L'adhérence étant le résultat d'un travail produit par le frottement du glissement, travail ijui consiste à broyer la matière détachée par l’excès de pression, ou interposée, plus cette matière sera dure, plus le travail

accompli en une unité de temps sera considérable , plus sera faible le mouvement de glissement par rapport au travail accompli , plus l’adhérence sera forte *.

FaeiUM d'acerottre la paissance des machines résnliant de l'emploi de rails pins résistants.

Il nous reste à traduire en fait les conséquences des conclusions qui précèdent.

La substitution de rails en acier aux rails en fer serait en elle-même si dispendieuse qu'elle ne peut être provoquée que par un grand intérêt. Cet intérêt se résume dans la nécessité d'accroître la puissance des machines au delà des limites actuelles.

Or, l’intérêt d’accroître la puissance des machines, c’est celui de s’aider, dans le tracé d’un chemin dé fer, de fortes inclinaisons, pour abréger la distance et diminuer la dépense de construction.

On a reculé avec raison, autant que l'on a pu, devant les fortes inclinaisons, parce que l’on considérait qu'elles grevaient à toujours l’exploitation d’un sacrifice qu’il convenait de lui épargner; mais on ignorait la mesure de ce sacrifice, ou plutôt on le supposait proportionnel à l’accroissement de l’effort de traction. C’était là une grande erreur qui n’existe plus que dans un très-petit nombre d’esprits.

La limite à la puissance des machines est aujourd’hui fixée par plusieurs exigences de leur construction.

Les rails ne supportent pas sans inconvénients une charge excédant 5 à 6 tonnes sous des roues de faible diamètre telles que celles des machines à marchandises, et le nombre des roues motrices n’excède pas douze dans les machines qui constituent le pas le plus avancé pour les grandes puissances mécaniques. Le poids maximum de la machine la plus puissante, celle du Nord, n'excède pas 60 tonnes, et l’adhérence est alors :

à 6 kil. de poids pour 1 kil. d'effort de traction, 10000 kilog.

id.

1, Le gUwement des roues motrices n'est, il est vrai, qu'accidentel, mais la tendance au Klisscment et l'eiïorl langentiel qui en résulte est perpétuel. Peu Importe que la puissance

L'adhéretice ne peut être employée, dans nos climats, au sitièmc du poids porté par les roues motrices des machines, qu’aux dépens de la régularité de la marche, quand vient la saison brumeuse.

Supposons donc l’emploi d'une pareille machine sur des rampes de 35 S 45 o/m avec emploi de l’adhérence du 7* au 1 0«. Le tableau suivant nous donnera l’elTort de traction qui restera disponible pour les trains.

POIDA adberr«t 1 pour

1 kiloft.

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1 Iractioa.