CHAPITRE VIII
rtOOPArX OKASES »BS HACMISES À TAPBCft
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Nous aTons. dans les trois chapitres précédents, essayé de faire connaitre. au point de vue de Tensemble, les principaux type< de machines à vapeur. Mainlenant nous devons, sans entrer dans des détails qui st^uls comporteraient déjà un cours trèsétendu, décrire les princi|Kiui oi^'anes des machines, en nous attach;mt plus spécialement aux oriranesdes locomotives.
Sauf de rares exceptions, nous n'aborderons pas l'élude de> dimensions à donner aux princi[>ales pièces.
Les ingénieurs des ponts et chaussées se trouvent dans la même situation qu'un grand nombre de chefs d*in<iustrie : il> n'ont jKis à faire le projet d'une machine, ils ont à en commander aux constructeurs, et le ciioix approfondi d'un modèle approprié à dos liesoins délînis importe infiniment plus que T»'tmie di'tailKv d'une soupajH? ou d'un palier.
Lt^ ingénieurs qui voudront si' livrer aux études de détail el S4* rendre compte des dimensions de chacune des pièces q"' comiHisent une machine trouveront des renseignements trèscomplets dans de nombreu^»s publications, parmi lesquelles nous citerons :
PfllXCIPAlX ORGANES DtS NACHREa A VAPEIR. 3*1
Arraenpaud ainé, Traite théorique et pratique des moteurs à tapeur ;
E, Flachal. Navigalinn à vapeur framocéanienne :
Frém in ville. Cours pratique de machines à vapeur marines;
Gaudry, Traité des machines à vapeur ;
Jullien el Balaille, Traité théorique et pratique de la construction des machines ;
Le Chatelier. Flachat.PetieletPolonceau, Guide du mécanicien ;
Ledieu. Traité éliimenlaire des appareils de naviijalion ;
Général Morin el Tresca, des Machines à vapeur.
■armoale A eanservcr d»«a Ifb tonarn K^néralca d'une ma-
cUiw. — DaTis tous les cas, si on arrive a l'élude délailltio des iirj.'anes d'une machine, il faut calculer, avec le plus grand soin, la valeur des efforisqui sont demandés ù chacun de ses ui^anes. Il arrive souvent que les constructeurs perdent de vue la conliauité de la transmission du travail, et quelquefois à la suite de pièces très-robustes on conserve des pièces très-maigres et Irès-grèles, liien que les unes et les autres transmettent les mcfmcs efforts.
On ne doit pas non plus craindre de donner de la masse aux iiiécps exposées à des vibrations : en agissant ainsi on n'augmente la dépense que dans de très- faibles proportions, el on se place dans des conditions excellentes de résistance et de slahililè.
Mn^llcllë ilana 1» dlKpoaitlonii adoptées. — Enfin, noUS pCU-
sons qu'il imporle à un haut degré d'adopter des dispositions générales d'une extrême simplicité. Un a cessé de considérer comme des perfectionnements utiles des dispositions ingénieuses sans doute, mais dont la compHcalion détermine une résistance intérieure absorbant une partie du travail moteur, et qui sont ainsi en définitive plus nuisibles qu'utiles. Aussi, après de longs tâtonnements les constructeurs les plus expérimentés reviennent-ils à des modèles qui ne sont que la réalisalinri pratique des idées théoriques les plus élémentaires.
3H MES liCBClES A YAPELIL
Ajoutons que les machines à Tapeur peuvent être quelquefuis conduites par des ouvriers peu expérimentés. Il ne faut pas qu'elles soient exposées à la merci d*un ignorant ou d^un fou qui touchera à une pièce délicate et respectera un organe de forme simple et de dimensions robustes.
Sans doute on peut prévoir des exceptions i ces règles oo au moins à ces conseils : on pourra expérimenter sur des machines des appareils délicats, analogues à ceux que présentaieot, à FExposition universelle de 1867, quelques machines anglaises ou américaines, pour couper Fintroduction de la vapeur; mais nous pensons que ces appareils ne pourront être employés que dans des usines renfermant des ouvriers instruits et attentifs. Dans la plupart des cas, il vaudra mieux se contenter des machines simples.
§ 1**. — Chaudière cl appareil de faporûatioa.
^ im rfcMMÉiêre. — Lcs indications théoriques que nous avons données en parlant des chaudières des machines fixes s'appliquent évidemment aux chaudières des machines locomotives. On est d^ailleurs arrivé, en ce qui les concerne, à ud type à peu près uniforme, un corps cylindrique contenant le faisceau tabulaire raccordé d'une part à la boite à feu, d*auire part à la boite à fumée ; la boite à feu, comme son nom Tindique, contient le foyer.
L*en$emble de la chaudière d*une machine locomotive rentre donc complètement dans la catégorie des chaudières à foyer intérieur.
ivatvc ém wmétmM f ployé. — Lcs qucstious relatives au choii et à remploi des métaux qui entrent dans la construction des niachines seront traitées dans le chapitre IX. Nous résumerons ici quelques indications sommaires relatives aux métaux employés dans les chaudières.
PRINCIPAUX OltCANES BES )IACUIi\ES \ VAI'KIR. UJ
On n'aemployù pour la construction dos cliautUèrcsquc trois substances : la fonte, le cuivre, la 161e.
La fonle est aujourd'hui rejelée d'une mauîi^re à peu près générale, elle se prèle mal à la réaltsalion d'assemblarres parfailement étanches ; le coulage peut donner lieu âdes inégalités dans le retrait constituant des tensions moléculaires intérieures qui préparent et déterminent des ruptures imprévues; enfin le défaut à peu près absolu d'élasticité de la fonle la rend impropre à un service qui comporte des variations de température incessantes et d'une grande amplitude.
La fonte est cependant adoptée par quelques inventeurs d'appareils à circulation rapide qui ne contiennent qu'une tn-s-faîble quantité d'eau à la fois et qui, à cause de ta complication de leurs formes, ne peuvent être demandés qu'au coulage d'une matière liquide. Les chaudières sphèriques Harrisson sont des eliaudiéres en fonte; mais ces chaudières et toutes celles qui reposent sur des princi[)es semblables sont en somme très-peu nombreuses et l'emploi de la fonle est exceptionnel, toutes les chaudières en fonte qui existent encore doivent êlre l'objet d'une surveillance particulière.
Le cuivre présenterait toutes les qualités que l'on peut désirer pour le métal d'une chaudière, ductilité, douceur, résistance à l'extension, facilité dans le travail ; malheureusement son prix élevé n'en permet l'emploi que dans des machines de liiie. Tandi» qu'il faut payer le cuivre ô fr. le kilogramme, on 1 [le la trtle de fer pour 0 fr. 50 à 0 fr. 40, et l'industrie ne peut inpporter dépareilles différences.
La tiMe de fer ou d'acier est donc le métal universellement mployé dans la construction des chaudières. Nous verrons qu'on peut l'obtenir à toutes les épaisseurs, la travailler, l'as- Kmbler d'une manière parfaite ; il faut seulement rejeterd'une ■unière absolue les toiles aigres, c'est-à-dire les tfiles qui se rompent brusquement sans accuser par un allongement et une déformation le travail auquel elles sont soumises.
344 DES MACHmES A VAPEUR.
t^9àameur des ciuiadières. — L'épaisscuF qu*il Convient de donner à une chaudière varie avec la pression qu'elle doit supporter. Cette épaisseur peut se déduire d'une formule empirique prescrite autrefois par l'administration supérieure:
^ DP
e^ épaisseur chercliée en centimètres ;
D, diamètre de la chaudière en centimètres ;
P, pression effective, c'est-à-dire la pression sous laquelle la chaudière doit travailler, diminuée de la pression atmosphérique ;
n, étant le timbre de la chaudière, P=: w — 1 ;
Pour les machines locomotives la formule était :
* DP
les quantités additionnelles 0"",3 et O'^^S représentant Ycv ces d'épaisseur à donner pour parer aux effets de l'oxydation.
L'instruction ministérielle publiée en 1845 donnait pour calculer l'épaisseur des chaudières, la formule :
(fr) éj'=l,8d'(w — 1) -h 3.
^ est exprimée en millimètres ; d\ diamètre de la chaudière, en mètres.
Ces deux formules sont identiques, il suftit de rendre homogènes les termes de l'équation (a) et d'effectuer la division dos coefficients numériques.
e'= ;:^ --hù
c' = l,Srf'(»— 1) ■+ 3
PRIh'CIPACX ORCANES IIES M\CHI.f(ES \ VVPEUR. nstniclion ministérielle donne les calculs faits pour les lières cylindriques de 0",50 ù 1 mètre de diamùtrc, et pour ressiunsdc 2 à 7 atmosphères.
icoefBcienls 277 et 414 représentent la résistance parcenre carré. Ces chiffres sont empiriques, .peyron a fait ressortir, peut-être avec un peu de malice, la de déductions qui ont conduit à l'adoption de chilTres si dès de ceux que l'expérience indique comme exprimant la ance absolue du métal :
résistance absolue par centimètre carré
pour la lùle 4.000 kilog.
par suite de Templui des rivets, une dinii-
m d'un tiers, soit 5,060
s alternatives de température basse et élesngagcnt à diminuer ce chiffre d'un tiers. 2,034 continuité de la pression conduit à ne
Ire que 0,40 du chiffre précèdent 809
■s la pratique, enfin, il est prudent de s'ar-
pu tiers ou au quart, soit 250 à 500
■es ces réductions opérées, et l'épaisseur de la tAle cals résistances, il convient encore d'ajouter au chiffre i par le c^ilcul, 2 6 3 milliin., pour tenir compte des al- ■3 dues aux coups de feu et à l'oxydation qui en est la Kence.
ftsumé, les formules ne doivent être considérées que ■ne indication ; il est toujours prudent, dans la pratique, Icer les résultats de rexpôriouce.
Kme réduction d'épaisseur des tèles dans une machine Me n'offre d'ailleurs qu'un très-médiocre intérêt. 11 i la construction d'une macliine ordinaire 5 à 6000 lûle de 1 centimètre environ d'épaisseur. En réduinillimètre on économisera 5 à 600 kilog. , soil en ar- 1240 fr. Cette économie insignifiante peut comproftaudièrc et toute la macliine.
DES NACHINES A VAPEUR.
tivcs. — Le tableau ci-après donne les dimensions principale des chaudières des machines que nous avons indiquées cnmn les types habituellement employés en service courant :
