S Train de 12 toi

te j SOO 1 ,40 lares. Vilesse ! GOO 1 ,ùO

H. ( 300 3 ,90 II de 50 kUam. ( 300 4 ,10

jïBtance totale qne les traini opposent an moaTement 'expériences ancienoea. On a fait sur plusieurs chemios de et anglais, avec le dynamomètre et des diagrammes relevés indicateurde Watt (123), des expériences dans le but deeonsstance que les convois opposent au mouvement. tats obtenus, les auteurs du Guide du Mécanicien (Le Chaïachat, J. Petiet et C. Polonceau) concluent que pour un tonnes (36 pour la machine avec son tender et 34 pour les larcbant h la vitesse de iS kilomètres k l'heure, on peut ^sislance de la manière suivante :

Résistance Résistance

du train ; totale. par tonne.

dus au mouTemcnt des véhicules 3T5'i 6*>,3S

due au frouemeal du mécanisme sans charge . . ISO 3 ,50 due i l'augmentation des trottemenis da mécanisme produite par la pression de la vapeur . . lOS 1 ,7S

Totaux 630" iO'«,50

de la machine auec son tender : Four 26 tonnes. Par tonne.

due aa mouvement comme Téhicule 162^!. 50 &i,i^

dueaux (h)llemenl3duméc(uii3mesanscharge. 149 ,S0 5 ,T3

due i la pression de la vapeur 104 ,00 4 ,00

Totaux 4I6'',00 16'i,00

:iences faites avec le dynamomètre de Uorin, par J. Poirée, lin de fer de Paris à Lyon, d'abord de Paris à Helun, puis de ris, afin que la moyenne représentât le tirage sur niveau, il : pour remorquer une machine mixte de la ligne de Lyon et chargés d'eau et de coite, il a fallu une traction de 1 1 Itilog. la vitesse étant de 45 a 50 Itilomètres à l'heure. Harding, vers 1846, en discutant les différents résultais r la résistance des trains sur un chemin horizontal, a posé empirique suivante, qui peut, dans les cas ordinaires, servir t départ pour calculer les dimensions des machines locomodonne des résultats un peu forts pour les faibles vitesses, invenables pour des vitesses de 60 à 100 kilomètres à l'heure; lesant de 30 à 100 tonnes.

R = 2,72P -1- 0,094uP + 0,00484Aii'.

en kilogrammes-,

Inin en kilomilres par heure;

A surface de front du train ou sa plus grande section, en mètres carrés; en général,

on peut faire À = 5 mètres carrés ; P poids du train en tonnes ;

Le premier terme 2,7â P est dû au coefficient de frottement des véhicules ; Le second, qui est proportionnel k la vitesse^ exprime la résistance qui est due aux chocs et vibrations résultant du passage sur les joints des rails et aux mouvements irréguliers du train ; Le troisième, qui est proportionnel au carré de la vitesse, est dû à la résistance de Tair.

Sur un chemin en pente, on ajouterait lOOOPi à la valeur de R, i étant la pente par raètre (1022).

Cette formule a été établie pour les wagons seulement, et elle donne sensiblement les résultats rapportés page 1357 ; mais on peut aussi rappliquer a tout le train, en considérant la machine et le tender comme des wagons; seulement, comme alors elle ne tient pas compte de la résistance due aux frottements du mécanisme de la machine, il faut, pour avoir la résistance totale T, augmenter R de 25 ou 20 p. 100, selon qu'il s'agit d'un train de voyageurs ou d'un train de marchandises.

En divisant par P la valeur de R ou celle de T, on aurait la résistance par tonne.

1031. Résistance que les wagons à freins opposent au mouvement du train quand les freins sont serrés au point d'empêcher les roues de tourner. Des expériences faites au dynamomètre sur le chemin de fer de Lyon, par Jules Poirée, il résulte :

1" Que pour des petites vitesses cette résistance peut varier de 0,11 à 0,25 du poids du wagon, selon que les rails sont humides ou secs;

2' Que cette résistance diminue avec la vitesse : ce qui montre que le frottement des roues sur les rails diminue avec la vitesse, puisque la résistance de l'air, que l'on avait, du reste, rendue à peu près négligeable par une disposition particulière, augmente avec la vitesse. Dans les limites de poids et de vitesse usuelles, la diminution de résistance résultant de l'augmentation de la vitesse est à peu près indépendante du poids des wagons et de l'état des rails; elle peut être représentée par 25V — 0,35V% de sorte qu'on a :

R résistance des wagons à freins, les freins étant serrés ;

P poids total du wagon ou pression entre les surfaces frottantes;

f coefficient de frottement que Ton peut faire égal à 0,13 pour les rails légèrement

humides, et à 0,30 pour les rails très secs. Dans le calcul de la charge que peut

traîner une locomotive^ on peut faire /*= 0,17 ; y vitesse en mètres par seconde et que la formule suppose comprise entre 5 et

Sa mètres.

BocJiet, en discutant la première série des expériences dePotW^ (55), était arrivé à les représenter assez exactement par l'expression suivante [Annales des minesy 1858) :

b coefficient égal k 0,31 pour les rails très secs, k 0,22 pour les rails moyennement secs, et à 0,14 pour les rails mouillés; b peut même descendre à 0,010 et même 0,008 sous l'influence du brouillard, du verglas, des feuilles sèches, etc.

Plus tard, les expériences personnelles de Bochet (55) l'ont conduit à des conséquences toutes différentes en ce qui concerne l'influence du degré d'humidité des rails. Il a reconnu aussi que ses résultats ne pouvaient être représentés par une simple fonction numérique de la vitesse, et qu'ils peuvent l'être seulement par une expression de la forme suivante, dans laquelle aucun des coeflScients n'est constant; a varie, peu il est vrai, sous des influences qui n'ont pu être discernées, tandis que A: et y sont fonctions de la nature des matières frottantes, de celle de l'enduit, du degré de poli des surfaces et de la pression par unité de surface :

+aV

R, P et V ont les mêmes significations que dans les formules précédentes ;

A et Y sont deux coefficients variables séparément avec les circonstances, la valeur de k étant toujours plus ou moins supérieure & celle de y*

Pour des bois tendres, du cuir et de la gutta-perchay sur rails secs, sans enduit, k s'est élevé quelquefois jusqu'à 0,70, sans avoir jamais été inférieur à 0,40 ; le plus souvent il a été de 0,60 pour les bois tendres et de 0,53 pour les bois durs; dans les mêmes circonstances, y a été le plus souvent deO,30pourles bois tendres et de 0,25 pour les bois durs.

Pour le fer à surface très grossière et rugueuse, k s'est élevé jusqu'il 0,60, mais il n'a pas été habituellement ^e plus de 0,40, et il est quelquefois descendu jusqu'à 0,25; y & été le plus habituellement de 0,10.

Pour le fer à surface polie, même imparfaitement, k ne s'est jamais élevé au-dessus de 0,40, et il est quelquefois descendu jusqu'à 0,17 et même 0,112; ordinairement il a été de 0,20 à 0,30 (suivant l'étendue des surfaces frottantes], Y étant alors de 0,08 à 0,12 : pour le fer, ces valeurs de A; et de y sont les mêmes, que les rails soient secs ou mouiUés, voire même gras, sauf, dans ce dernier cas, quand la surface frottante est relativement petite, c'est-à-dire quand la pression par unité de surface est grande ; alors les coefficients de frottement du fer avec enduit étaient très diminués.

Pour le bois et le cuir avec enduit, quand cet enduit n'a été que de Teau pure, k a été d'environ 0,25 et y d'environ 0,10; quand l'enduit a été de l'eau grasse ou de l'huile, k est tombé habituellement à 0,16, quelquefois à 0,^ et quelquefois jusqu'à 0,05, et Y) qui a'été habituellement de 0,04^ est quelquefois tombé jusqu'à 0,01. L'onduit gras a d'ailleurs toujours, soit pour le bois, soit pour le fer, favorisé beaucoup la prompte production du poli des surfaces frottantes, et par suite la diminution du frottement.

a coefficient que Vùn peut supposer constant et égal à 0,3.

Him pense que le frottement immédiat, c'est-à-dire sans interposition d'aucun enduit entre les corps solides, suit simplement les lois de Coulomb (55); et que l'elfet d'un enduit quelconque est de compliquef beaucoup ces lois en faisant intervenir l'influence, non définie encore, de l'étendue des surfaces en contact et de la vitesse.

Pour de très petites valeurs de V, la formule précédente donne sensiblement R = A;P ; c'est ce qui explique l'égalité entre les valeurs de/' du n 4023 et les précédentes de k relatives au fer imparfaitement poli sur fer.

i 1032. Anciennes expériences de Camille Poloncean commencées en

1857 et continuées par Forquenot et faites an moyen du djmamométre. Voici quelques résultats obtenus :

En temps calme, un train de 35 wagons formant un poids de 317 tonnes, à la vitesse 23 kilomètres à l'heure, a présenté par tonne une résistance

^e3^57,soit■^ = -i-.

Avec vent violent, un train de 35 wagons formant un poids de

363 tonnes, k la vitesse de 23 kilomètres à Theure, a présenté par tonne

«ne résistance de 4»^,93, soit ^ = ^L.

1033. Plans automoteurs. Sur ces plans, pour obtenir la résistance due au frottement de la corde et à sa raideur, et au frottement des axes du tambour, des petites poulies et des rouleaux qui supportent la coràe, on a fait descendre librement un wagon chargé qui en faisait remonter un même vide, et Ton a tiré cette résistance de la formule suivante, établie de la même manière que celle (a) du n*" 1026 :

^ (P+p + c)8in«^(P + p)sin«~^"^^"^J^'^''"*'^->X ~2^ P + p4-c-fP-fp + w + 0,54 (2p +p') ^

Dans cette formule, tout est connu à l'exception de X.

I résistance cherchée;

E espace parcouru pendant le temps T qu'a duré Texpérience ;

P poids du wagon descendant : on suppose qu'il est le même pour le wagon montant;

p poids des roues de chaque wagon ;

p' poids des pièces qui tournent^ autres que les roues de wagons ;

c charge du wagon descendant;

i/240 coefficient de la résistance k la traction des wagons sur le chemin de fer;

iù poids de la corde ;

0,54(2p-}-p'} poids des masses fictives, lesquelles appliquées k la circonférence des pièces qui tournent, roues, tambours, poulies et rouleaux, et ayant par conséquent la vitesse des wagons, auraient, par rapport aux axes de ces pièces, le même moment d'inertie que ces pièces elles-mêmes (1026).

N. Wood, en opérant ainsi, a trouvé X = de j à ^ (p' + co), cette résistance étant appliquée sur les tourillons des petites poulies, et comme

le diamètre de ces tourillons est le r^ de celui des poulies, cette résîs-

tance appliquée au pourtour des poulies est de ^ (p' -f co). D'autres ex-

1 1 périmentalcurs ont trouvé ^ et ^ de (p' + w); mais les expériences

ont été faites avec moins de soin.

1034. Charge que peut traîner un cheval sur un chemin de fer. Supposant que la résistance à la traôtion des wagons remorqués par des

chevaux soit ^^ de la charge brute (chargement et wagons) (1026), la

QUATRIÈME PAATIE.

! traînée par un cheval est donnée par la formule :

^ =70 kilog., d'où X = liO00kilog.

te Iratnée;

ojenne d'un cheial (maiHaat 10 heures parjaor et pïTcourant 33i0iciË' beure (36).

impe, la charge que peut traîner un cheval est donnée par

^ztrXsin,±Q8m, = 70kilog.

fati le plan incliné avec lliariiDn;

la, composante», parallèles au plan Incliné, de la charge trataée et do . cheval ; elles sont positives on négatives snlvant qu'on monte on qa'oD

IlineB fUei pour remorquer les trains. A l'origine des che- , on faisait usage de machines fixes pour remorquer les étaient espacées entre elles de 2000 mètres, et des cordes, n attachait les trains, allaient de l'une à l'autre, anlea dai ingénieurs de l'Est. Ces Tormules ont été établies expériences relatées dans un mémoire adressé à la Soi;énieurs civils en 1867 par HU. Vuillemin, Guebhard et les formules, qui donnent la résistance des trains, tiennent vitesses et établissent une distinction entre les trains de s et ceux de voyageurs. Voici ces formules pour des lignes eu ligne droite, en faisant abstraction de la résistance des

TRAINS DE UAnCHANDUES.

la résistance totale du train.

a des vitesses Inférieures fa 33 kilomètres k l'heure :

S0fa63 R = t,S0 + 0,08V+ "

65 et tii-dessnsR = 1,80 + 0,14 V+ 2*221^^.

les ne présentent pas une continuité satisfaisante, c'est Linsi, pour une même vitesse de 60 kilomètres, elles donsultats différents.

Modification des formules précédentes dans le cas des rampes

et des courbes.

Il faut ajouter ou retrancher dans le calcul des résistances un kilogr. par millimètre de rampe ou de pente et en outre ajouter :

2 kilog. pour les courbes de 500 mètres de rayon.

3 id. 400 id,

4 id, 300 id,

1037. Résistance des locomotiyes à la traction. Dans les formules précédentes, il n'a pas été tenu compte de la locomotive et du tender qui l'accompagne. Quant à ce dernier, on peut Tassîmiler à un wagon ordinaire en tenant compte de son poids. La locomotive présente des conditions particulières au point de vue des fusées dont le diamètre est plus grand que celle des wagons. Pour ces derniers, le rapport

P du rayon de la fusée à celui de la roue est environ 0,10, tandis que,

dans les locomotives, il est souvent de 0,15. Aussi la résistance provenant de ce fait est de 5 à 6 kilogr. par tonne pour les machines de voyageurs à grande vitesse et de 10 à 12 kilogr. pour les machines des trains de marchandises faisant 30 kilomètres à l'heure.

Les mêmes ingénieurs de la compagnie de l'Est cités ci-dessus ont trouvé que la résistance d'une locomotive peut être évaluée ainsi par tonne du poids de la machine :

Machines à roues libres 9 k 10 kilog.

Id. à 4 roues accouplées 1 1 à 12 —

îd. k 6 id. 15 —

Id, à 8 id. 25 —

Si la locomotive et son tender sont comptés ensemble, la résistance par tonne du poids total est mesurée par les moyennes :

Machine Crampton S''8,0 ou — -

Id, à 4 roues accouplées îO'^KjS ou —

îd. à 6 id. \±^\^ ou —

oO

Id. à 8 id, i^i'^O ou --

La résistance du tender seul est évaluée à 6 kilogr. par tonne pour les trains de marchandises et à 7 ou 8 kilogr. pour les trains express.

1038. Adhérence des locomotives. L'adhérence d'une locomotive est l'effort en vertu duquel la roue motrice sollicitée à tourner se met en mouvement sur les rails sans glisser, c'est-à-dire en faisant avancer la locomotive d'une quantité égale au chemin parcouru par le point de contact de la circonférence de roulement.

Celte adhérence s'évalue ainsi : Soit/ le coeflScient de frottement du fer sur le fer, suivant l'état des surfaces en contact, et P le poids que

les roues motrices, ou la charge qu'elles supportent, le produit effort de glissement ou l'adhérence de la locomotive. De noioexpériences ont permis de déterminer le coefflcieut / pour circonstances atmosphériques : ainsi pour les

'emps très sec f^ iji

'empg humides, broulllsrda {tunnels) i/9 S 1/10

'emps de forte pluie ijS i, ijQ

irence augmente avec le poids des machines et avec l'accoupleis roues. On l'augmente artificiellement ou bien on diminue le

effet d'une légère humidité en jetant du sable sur les rails.

à la charge des essieux des locomotives, elle ne dépasse guère is par essieu; d'où il résulte qu'en ayant égard à l'adhérence i de 1/6, par exemple, une paire de roues motrices donne une :e o que l'on peut estimer égale :

a=lîf«ï = 2.70kll.er.

a limite de l'effort de traction que l'on peut demander à la ve, et s'il est nécessaire de produire un plus grand effort pour er de lourdes charges, on accouple deux ou trois essieux. A.

on réunit les extrémités des manivelles par une bielle d'acent qui rend solidaires les mouvements des roues des locomo' qui les oblige à tourner simultanément. D'après cela, on peut jr trois types généraux de machines locomotives : :hine à roue libre dont l'ancienne machine Crampton est un (voir p. 1370, pi. A, ;îif. 6);

bine mixte k deux roues accouplées (fig. 3, p. 1370] ; omolives à trois essieux accouplés {fig. i). ugmenter l'adhérence des machines sur les rails, on en a mSme

i huit, dix et douze roues accouplées. Les machines à roues tdent à disparaître. La machine mixte (à deux essieux accou-

la plus employée '■ c'est la machine à vitesse moyenne et ï e moyenne ; elle est utilisée pour les trains de voyageurs et de dises. Les machines à trois essieux accouplés sont réservées

trains de marchandises et les machines à huit roues sont pour les fortes rampes.

Exemples de machines locomotives.

^liHENTS VE U MlCaiNE

Cramplon.

mouKE

miila

de rOuesl.

t 3 essieni «coopléh

( Euleu d'avant. . . .

lur les esaieui. î Essien du milieu . .

( Essieu d'arrlÈre. . .

lîCOO*!

H3B0" 11500 llîM

MlWi

3ïll0i.<

atiooi.!

Dans ces machines, les puissances en chevaux varient suivant la vitesse et suivant la surface de chaufife, ainsi que le montrent les chiffres suivants :

Vitesses Pais- Puissance

en kilomètres sance par m. carré

i l'heure. totale. de surface.

Machine Crampton 80 kilom, 400'''» 4«'',3

— mixte 55 300 3 ,0

— h 3 essieux, D = l^^iO 30 300 2 ,4

Pour les lignes à fortes rampes, on fait usage de deux machines; mais il faut noter qu'en général on ne double pas ainsi la puissance ou la charge remorquée; il ne faut guère compter que sur une augmentation de 2/3. La plupart des réseaux français font usage de machines à quatre essieux. Elles pèsent de 4^ à 50 tonnes et en charge 51700 kilog. ; elles produisent un effort de traction de 7000 à 7500 kilog. Elles peuvent remorquer des trains de marchandises de 157 tonnes avec des rampes de 25 à 30 millimètres par mètre à la vitesse de 15 kilomètres à Theure, et des trains de voyageurs de 85 tonnes à la vitesse de 30 kilomètres.

Forquenot a construit une machine à cinq essieux accouplés pesant en service 55 tonnes à 60630 kilog., et fonctionnant sur la ligne d'Aurillac à Murât qui présente des rampes de 30 millimètres sur une longueur de 15 kilomètres et des courbes de 300 mètres de rayon {fig, 3, p. 1371).

Signalons une machine de la Compagnie du Nord à six essieux, répartis en deux groupes indépendants ayant chacun son essieu moteur. Elle pèse 60 tonnes et développe un effort de traction de 8590 kilog. [fig. 4, p. 1371).

■ ACHINES LOCOMOTIVES (1037 et 1038)

1039. Classification des machines locomotiTes. D'après la nature de leur service, les locomotives se divisent :

1* En machiTies à voyageurs, affectées exclusivement au transport des voyageurs, et marchant avec une vitesse d*au moins 40 à 50 kilomètres à rheure, en remorquant 14 ou 15 voitures sur un chemin à rampes de O'^jOOS par mètre. Sur certains chemins, des machines spéciales marchent, dans les circonstances régulières du service, à une vitesse de 80 à 100 kilomètres, en remorquant 7 ou 8 voitures. Les roues motrices sont indépendantes des autres roues, et leur diamètre, qui varie de l^jOS à 2*,10, et môme 2",20 à 2*,35 et au delà pour les machines Crampton, se proportionne à la vitesse de translation que l'on veut obtenir. La course des pistons est faible relativement au diamètre des roues. Ces locomotives tendent à disparaître.

i"* En machines à marchandises, qui sont disposées pour remorquer de très fortes charges h des vitesses comprises entre 20 et 30 kilomètres

QUATUIÊME PARTIE.

te.

ri.

à l'heure, les roues motrices ont de 1",20 à 1",50, selon la vitesse, et «lies sont accouplées avec une ou deux autres paires de roues de même diamètre. La course des pistons est grande. Ces machines remorquent 40 wagons (fig. i et 3, p. 1370).

3» En machines mixtes, lesquelles, faisant à la fois le service des deux espèces précédentes, marchent à des vitesses de 35 à 40 kilomètres, et accidentellement 50 kilomètres. Leurs roues motrices ont de 1",50 à 1"*,60 de diamètre, et elles sont accouplées avec une autre paire de roues. Ces machines remorquent, sur un chemin à rampes de 0",005 par mètre, 20 voilures, tant à voyageurs qu'à marchandises. Lorsque la pente dépasse 0"*,005, on est obligé d'avoir recours à ces locomotives pour le service des voyageurs, à cause de la plus grande adhérence sur les rails que donnent les roues accouplées.

4® On construit encore des machines-tenders qui portent elles-mêmes leur eau et leur coke. Elles conviennent pour les petits trajets. Si elles sont appliquées au service des voyageurs dans la banlieue d'une grande ville, les roues motrices sont indépendantes; celles du chemin d'Auteuil sont à 4 roues accouplées quand elles sont utilisées à former les trains dans les gares, ou comme machines de renfort sur une rampe les 6 roues sont accouplées et d'un petit diamètre, et on augmente la course des pistons. En Angleterre, sur quelques embranchements, on a construit des voitures à voyageurs qui portent leur machine et qui marchent isolément.

Les locomotives se divisent aussi en machines à cylindres intérieurs et en machines à cylindres extérieurs. Les premières, ayant les cylindres placés entre deux roues d'un même essieu, et par suite entre les rails de la voie, offrent plus de stabilité et un mouvement plus régulier que les machines à cylindres extérieurs; mais leur essieu moteur, qui est deux fois coudé, présente plus de difficulté de fabrication et de chances de rupture qu'un essieu droit. Les secondes machines ayant leurs cylindres placés en dehors du bâti et en surplomb à l'extérieur de la voie, la construction est simplifiée, l'essieu coudé est supprimé, et les principales pièces motrices sont bien en vue du mécanicien; mais quoique, par cette disposition, le centre de gravité de la machine puisse être placé à 0"*,12 ou0™,15 plus bas, s'il n'était pas possible d'apphqiier un correctif simple à l'instabilité, sous ce rapport, l'avantage serait en faveur des machines à cylindres intérieurs {^g, i et 2,^^. 3 et 4, p. 1370). . Stephenson a construit une machine à trois cylindres, un intérieur et deux extérieurs, dont le travail total est équivalent à celui du premier.

Verpilleux, pour la remonte des wagons de houille sur le chemin de Saint-Etienne, a imaginé de placer deux cylindres supplémentaires sur le tender pour utiliser l'adhérence de ce véhicule sur les rails.

En Piémont, on a transformé la machine de Verpilleux en deux machines-tenders, à 4 roues chacune, accouplées dos à dos.

Il y a des machines à cylindres horizontaux, et d'autres à cylindres inclinés, dispositions motivées par des convenances de constructionj

On peut encore classer les locomotives d'ajrrès le nombre des roues. Les

MACHINES LOCOSIOTIVES. 1369

premières locomotives étaient à 4 roues, comprises entre la boîte à feu et la boîte à fumée. La distance des essieux était de 2 mètres, ce qui permettait aux machines de circuler sur des courbes à petit rayon. On a attribué au peu de stabilité de ces machines différents accidents, qui les (ât fait abandonner pour employer uniquement les machines à 6 roues, qui donnaient la grande puissance qui était réclamée, sans fatiguer davantage les rails. Aujourd'hui que le poids des rails a été augmenté et que la fabrication des essieux a été perfectionnée, en même temps que l'expérience a conduit à leur donner des dimensions plus fortes, on est revenu, dans quelques cas, à l'usage des machines à 4 roues.

£d Amérique et dans quelques États d'Europe, l'avant des machines est supporté par un train à 4 roues de petit diamètre, mobile autour d'une cheville ouvrière pour faciliter le passage dans les courbes de petit rayon; mais lorsqu'elles sont destinées au transport des marchandises, on leur applique deux autres paires de roues motrices que l'on accouple avec les premières.

La même disposition est même appliquée pour des wagons servant pour le transport des bois et des objets ou organes de machines exigeant de grandes dimensions (\ oir fig, 5, p. 1371).

La figure 5 (p. 1371) est un exemple de locomotive du réseau du Nord, de Petiet et Nozo, réservée pour le service à petite vitesse de lourdes charges et de fortes rampes. Le châssis de la machine est intérieur, les cylindres extérieurs.

On peut remarquer d'autres dispositions dans la figure 1 (p. 1371) qui représente une locomotive de la compagnie P.-L.-M., qui est une machine express à deux roues accouplées, occupant la région moyenne. Elle est aussi à cylindres extérieurs. La figure 2 (p. 1371) est la locomotive du Nord dite Outrance^ présentant deux roues accouplées à l'arrière et ea avant un bogie articulé permettant le passage facile de la machine dans les courbes.

Enfin, on 'peut encore classer les locomotives d'après la position des roues. Le besoin d'une grande puissance de vaporisation ayant fait abandonner les machines à 4 roues, on plaça un essieu à l'arrière du foyer, en laissant lesroues accouplées au milieu. En augmentant ainsi le nombre des points d'appui, on put augmenter les dimensions de la chaudière, y placer 111 tubes au lieu de 82, et porter la surface de chauffe de 22"*, ^ à 52*^^. En 1842, tout en conservant le même écartement des essieux extrêmes, on remit le foyer en porte-à-faux; alors la longueur des tubes devint 3"',80, et la surface de chauffe totale 66"'; puis cette surface a été successivement portée à 70"', et même 95"' lorsque les plaques tournantes le permettaient. En 1846, M. Crampton, en portant l'essieu moteur à l'arrière du foyer et en espaçant les essieux extrêmes de 4", 86, a pu donner un très grand diamètre aux roues motrices, augmenter dans une proportion considérable la surface de chauffe directe dans le foyer, porter à 178 le nombre des tubes, et obtenir 102"* de surface de chauffe; depuis, dans certaines machines du type ordinaire, on a porté la surface de chauffe à 135"'. Les essieux moteurs des machines Crampton étant

Planche A. — Types de locomotives.

UiCHINES LOCOMOTIVES.

Planche B, — Type» de locomotives.

&rtj-

peu chargés, ces machines ne peuvent remorquer que de faibles charges; mais leurs grandes roues motrices et leur puissance extraordinaire de vaporisation les rendent très convenables pour marcher à grande vitesse. Les cylindres sont fixés à l'extérieur, contre la chaudière (voir fig. 6, p. 1370). Nous l'avons dit, ces locomotives tendent à disparaître.

1040. Pression de la vapeur dans la chaudière, dans les cylindres et derrière les pistons. Dans les anciennes machines, la pression absolue de la vapeur dans la chaudière était généralement de 4,5 atmosphères; mais dans les nouvelles, on l'a portée successivement à 5, 6, 7 et 8 atmosphères, et quelques ingénieurs ont atteint 12 et 14 kilog. par centimètre carré.

Gouin et Le Chatelier ont reconnu, en 1844, à Taide d'une machine à détente fixe, qu'à la vitesse de 45 kilomètres à l'heure, Touverture du régulateur ayant varié de 15*' à 91*', la pression dans la boîte des tiroirs a varié de 0,64 à 0,96 de celle de la chaudière; ils ont reconnu aussi que la tension dans la boîte des tiroirs ne croissait plus sensiblement en donnant au régulateur une ouverture supérieure à 55*'; lisent en outre constaté que la perte de tension que subissait la vapeur en passant par les lumières des tiroirs et les conduits aboutissant aux cylindres était de 9 à 10 p. 100; de sorte que le régulateur étant complètement ouvert, la tension est à peu près de 15 p. 100 moins élevée dans les cylindres que dans la chaudière. Pour une machine placée dans de bonnes conditions, il y a lieu de prendre 10 p. 100 pour cette différence.

La plus faible pression observée lorsque le régulateur était à peine ouvert, s'est élevée à 0,36 de la pression dans la chaudière.

Quelques expériences spéciales ont permis de constater que le régulateur étant ouvert à la section moyenne de 50*', et le niveau de Teau dans la chaudière étant très élevé', sans qu'il y eût cependant projection d'eau dans la cheminée, la tension dans le cylindre s'abaissait à 0,75 de celle de la chaudière, et que quand la machine primait abondamment, elle s'abaissait à 0,62.

Pour les anciennes machines vaporisant 1"**,7 d'eau par heure, la tuyère qui injectait dans la cheminée la vapeur sortant du cylindre avait 0",057 de diamètre, ce qui fait 25,64 centimètres carrés de section ; pour une autre puissance de vaporisation, cette section varierait dans le même rapport. Avec ces proportions, il résulte des expériences, déjà bien reculées, faites par de Pambour, que la pression derrière le piston, en kilogrammes sur 1 centimètre carré, est représentée par :

V vitesse de la machine en kilomètre par heure.

Celte pression est la force élastique absolue de la vapeur diminuée d'une atmosphère.

Une machine à marchandises, système Polonceau, détente par coulisse Stephenson de 0,23 de la course du piston, a donné pour une

vitesse de 25,2 kilomètres, les résultats suivants, qui sont exprimés en kilogrammes par centimètre carré :

Pression absolue dans la chaudière 5i'K,9g

Id. dans la boîte des tiroirs 5 ,23

Id. dans le cylindre pendant radmission ... 3 ,37

Id, moyenne sur le piston 2 ,36

Pression moyenne derrière le piston 1 ,59

Pression effective moyenne sur le piston 0 ,77

D'après quelques essais de Gouin et Le Chalelier, la pression effective delà vapeur derrière le piston étant de 0",76 de mercure, dans la boîte du tiroir elle n'était plus que de 0",i5, et de 0",07 à 0",08 à Torifice de la tuyère.

1041. Avance et recouvrement. Détente. Pour que la vapeur qui remplit le cylindre commence à s'échapper, et que la vapeur soit admise sur la face opposée du piston un peu avant que ce piston n'arrive à la fin de sa course, on donne une certaine avance au tiroir en calant convenablement l'excentrique, et comme l'avance à l'admission doit être très faible et celle à Téchappement considérable, on réduit la première en élargissant intérieurement les bords du tiroir, c'est-à-dire en leur donnant un certain recouvrement sur les lumières.

L'avance du tiroir fait agir la vapeur par détente pendant une fraclion de la course du piston, fraction qu'on augmente en donnant du recouvrement extérieur au tiroir.

Les éléments de la distribution des machines à voyageurs du chemin de fer du Nord sont les suivants :

Course du piston 0",560

Id. du tiroir 0 ,110

Écartement des bords extérieurs des lumières d'admission. 0 ,196

Id. intérieurs des lumières d'admission. 0 ,116

Avance angulaire 30»

Recouvrement extérieur de chaque côs • 0",024

Id. intérieur de chaque cAt»- 0 ,001

Avance linéaire à Tadmission 0 ,005

Id. à réchappemeiit 0 ,028

Ces proportions fournissent les résultats suivants :

LlntroductloD de la vapeur commence un instant avant que le piston soit arrivé h Peurémité de sa course ; puis le piston exécute son mouvement rétrograde.

La vapeur est introduite sur une fraction de la course du piston, à partir de sou otigine, égale à 0'",438, et la détente a lieu sur le reste O^ylâS de la course.

Lécbappement commence lorsque le piston a encore k parcourir 0",034.

L'échappement est fermé et la vapeur se comprime derrière le piston sur une lougttcor de 0-,042,

La détente produite par avance et recouvrement est la déleniefixe des machines locomotives; elle est aux 4/5 environ dans l'exemple précédent; on la pousse généralement aux 2/3, et quelquefois au 1/2; mais alors on rend le démarrage plus difficile.

On a cherché à appliquer la détente variable aux locomotives, afin que, pendant la marche, le mécanicien pût augmenter ou diminuer la puissance de la machine selon les circonstances; mais jusqu'à pré-

QUATRIÈUE PARTIE.

!un des systèmes essayés, qui sont formés de deux ou trois iperposcîs, n'est devenu d'un usage général, à cause des sujé- ^asionnées par leur grande complication.

ilisse 4e Slephenson permet d'obtenir, avec la distribution ordileux excentriques et à un seul tiroir, une détente variable qui, imparfaite, n'en est pas moins devenue d'un usage 1res général, de sa simplicité et de l'amélioration qui en est résultée dans le me destiné à opérer le changement de marche. Avec cette coui est en arc de cercle, on peut faire varier la détente depuis n'a 1/3 et même 1/5. (Voir fig. 6, p. 1311D. La coulisse de ion permet aussi de déterminer le mouvement du tiroir à vour la marche en avant ou pour la marche en arrière. rhéorie des machines locomotiTes. Cette théorie ancienne est nnée par de Pambour dans son Traité des machines locomcblié en ISiO. La question revient à la solution du problème et de sa réciproque : Étant données les dimensions d'une mavmoHve, trouver la charge qu'elle peut traîner avec une certaine réciproquement, étant donnée ta charge à traîner et la vitesse, '.es dimensions de la machine.

position directe. Pour qu'il y ait équilibre dans une machine Lve, on doit avoir, en rapportant la puissance et les résistaDces e carré de surface de piston :

m de la vapeur sur t mèlre carré de surface de pislân ;

née qu'oppose le traia au mouvement des pistous ;

ace que les frottements de la locomoliTe opposent au mouvement des pistoas;

ice due à la pression atmosphérique; elle esl de 10333 kilog, par mètre'.

uce due k la vitesse avec laquelle la vapeur s'écbappe dans la cheminée.

1 voulait rapporter la puissance et les différentes résistances aces des deuï pistons, il suffirait de multiplier R.R'.fjp et p'c ', d étant le diamètre des pistons en mètres, it alors de déterminer les valeurs de R', P, p et p"». ïistance totale que le convoi oppose au mouvement des pistons -, et, en appelant R" la force nécessaire pour mouvoir le train, il y ait équilibre dynamique entre R' et R", on doit avoir : ~- X2l= R'-^D, d'où R' = B- ^ .

des pistons ;

re des roues molriees;

I chemin de fer on a :

R" = KM + Km + ao> ± (M + m) sln «. , coenicieut de la rjslslauce totale du wagon pendant la marcbe, ; eosp'is de l'air;

M poids du train ;

KM = /'Pj+/"{P+/');

m poids de la locomotive;

V vitesse du train en kilomètres par heure ;

uv* = 6eAV* résistance que Pair oppose au mouvement du train;

a angle que fait le chemin avec Thorizon ;

+ m) sih a composante du poids total, parallèle au chemin; elle est nulle sur un chemin de niveau, et sur un chemin en pente elle est positive ou négative suivant que le train monte ou descend.

Remplaçant R" par sa valeur dans celle de R', on a : R' = [KM + Km + wv^dz (M + m) sin a] ^

La résistance F' des différentes pièces de la locomotive sur les pis- Ions est due à la résistance directe F de ces pièces' quand la machine marche à vide, plus à une résistance directe 8 qui est proportionnelle à l'effort de traction. En rapportant ces deux résistances au mouvement direct du train, on a donc, pour l'équilibre dynamique :

F TzdH =z FtcD + 8[KM + uv* =t (M + m) sin a]7iD ;

d'où l'on tire :

F-2- + 8[KM + wr« ifc(M + m) sina];^^

dH

dH

6 =: 0,14 pour les locomotives à roues libres ; l = 0,22 pour les locomotives à roues accouplées.

La valeur p'v est connue quand, pour une valeur déterminée de r, on a p'. D'après les expériences faites par de Pambonr, p' est donné par la formule :

P coefficient égal à 0,11557;

S' quantité d'eaii vaporisée en mètres cubes par heure ; cette valeur de S' suppose

quUl n*y a pas de fuites de vapeur ; dans le cas contraire, on diminuerait S' pour

en tenir compte ; 0 section de la tuyère en centimètres carrés.

S' 17 Dans Texemple cité n« 1O40, on a ^ == r-^ = 0,0663 ; d'où Ton conclut : *

La pression sur un centimètre carré de piston est donc 0,007 662t7 kilog., et pour un mètre carré on a j/t? =:= 76,62î? kilog. ; cette valeur de p'v suppose V exprimé en kilomètres par heure.

Substituant les vajeurs de R' et F' (2) et (3), ainsi que celle dep' dans la valeur de R (1), on a, en remarquant que Km est compris dans la

valeur de F :

+ 8 [RM -î- uv^ ifc (M 4- w) sin «J ^ + P + 76,62y , ou

R=:(l + 5)f(K±sina)Mdbsina4-Mi?*]^+F^ + p + 76,62t?. (4)

On a :

s volume de Tapeur à la pression R dépensé par heure dans le cylindre ; S volume de Teau qui a produit le volume s de vapeur ; pi rapport de s h. S.

On peut poser :

n et q quantités constantes égales respectivement à 0,0001421 et 0,0000000471 quand R est exprimée en kilogrammes sur un centimètre carré.

Remplaçant dans cette équation R par sa valeur (4), on a : 11 = 5 5 T. (3)

« + y((l+5)[(K±sm*)M±:msintt4-wu*J^+F— - + p + 76^62t;j

La dépense de vapeur pour chaque coup de piston est :

i Tzd\l + c).

c = 0,05/ espace perdu entre les fonds du cylindre et les faces du piston, y compris les passages de vapeur entre les tiroirs et le cylindre*

Le nombre des coups donnés par les deux pistons et celui des tours faits par chaque roue motrice en une heure sont alors :

Le chemin parcouru, aussi en une heure, c^est-k-dire la vitesse de la locomotive en mètres par heure, est donc :

y [aStcD t*SD

et en kilomètres cette vitesse est :

__V___1 |xSD

1000 ^f + c (4^5)[(Kdisina)M±m8iiia + wt;«] + F+^/-+/? + 76,62»]

Équation de laquelle on peut tirer directement la valeur de v; mais il vaut mieux, pour la facilité des calculs, déterminer cette valeur par tâtonnement : on substitue à v, dans le second membre de Féquation, une valeur que l'on suppose approcher de la valeur réelle, et Ton tire de l'équation résultante une seconde valeur de v, s*approchant plus de la vraie valeur que la valeur supposée; cette seconde valeur, substituée à son tour dans le second membre de l'équation , en donne une troisième plus exacte que la seconde; opérant sur cette troisième valeur comme sur les précédentes, on en obtient une quatrième plus

Remplaçant jx par sa valeur (5), on a : 11 / S

(l + 6)[(Kd:sina)Mifcwsintt + Mt;«]rfF + ~V-+jD + 76,62v^

S étant le volume de l'eau employée pour former le volume s de vapeur, et S' celui de Teau qui sort de la chaudière (vapeur formée et eau qu'elle entraîne), on a, dans une locomotive:

S = 0,75S', ou S' = 1,33S.

En ayant égard aux pertes de vapeur par les soupapes de sûreté :

Dans une locomotive, la quantité d'eau évaporée croît proportionnellement à la racine quatrième de la vitesse de la locomotive; ainsi, v étant la vitesse correspondant à la quantité d'eau évaporée, S', et i?" celle correspondant à la quantité S", on a :

^- - V!i d'où S' - S" iV^

Comme à la vitesse i/' = 32 kilomètres à l'heure on a trouvé que la quantité d'eau évaporée par heure était de 0"',054, c'est-à-dire de 54 litres, par mètre carré de la surface de chaufTe totale T, on a ;

S" = 0-%054 X T, Par suite, il vient:

♦ ,- 0,054 X T (/l S' = 0,054 X T y/3^ et S = j^^^.

Remplaçant S par sa valeur dans la formule (6), on a:

0,054 XT\/— V 32

QHATREËUE PàRTIE.

core que la troisième, et en continuant ainsi de suite, on peut ne valeur aussi approchée qu'on le veut de celle salisfaisiant on précédente. Dans la pratique, on peut considérer comme lent exacte la troisième ou la quatrième valeur. proquement, soit à déterminer la charge traînée par une locosuffit de tirer la valeur de M de l'équation (6}, ce qui donne:

ri l S tPl/n \ -1 1

ce des locomotives. Une puissante locomotive foDclionn&Qt onditions habituelles des machines fixes ne serait que delà 25 à 30 chevaux; mais en calculant sa puissance d'après la

totale du train et l'espace parcouru dans une seconde, on ne puissance de 200 à 300 chevaux, et si l'on ne tient compte traction sur les wagons, on arrive à 110 à 170 chevaux, ination de la locomotiTe. On peut évaluer comme il suit le xespondant à un tour des roues motrices de la locomotive tant pour simplifier que tout le système ne comporte qu'un i].

ns par R la force résistante tangente à la circonrérence des ricBS de diamètre D à leur point de contact avec les rails et

sens inverse du mouvement du train. Cette force peut être ! comme égale et contraire à l'effort de traction T de la loco- )ur un tour de roue ou pour le chemin parcouru sD le travail isistance a pour expression :

Tr=JcDR. (IJ

part, le travail moteur peut s'exprimer facilement en fonction ^ion de la vapeur et des dimensions des deux cylindres de la 1. En effet, si l'on désigne par :

slon da la vapeur dans \e cylindre par anité de snrface (mesm^e par la

rence mojeane de pression sur iea deux faces da piston) ;

re du piston ;

ur du cylindre ou course du piston;

1 de tours des roues motrices par seconde, d'ob in est le nombre de

lements alternatifs des deux pistons dans le ntïnte temps.

i données, le travail moteur transmis par les deux bielles a

~ = p^Jtd*ln.

icessaire d'exprimer que la pression f/ de la vapeur dans les

est moindre que celle p de la chaudière.

ornent, on peut admettre que moyennement on a :

d'où la relation (2) se transforme en celle-ci :

T,n=0,65p:rdV- (3)

En exprimant que le travail moteur est égal au travail résistant, on a pour l'équation de la locomotive :

7tDR = 0,65p:cd«/, d-où: R=M^. (a)

D'autre part, la vitesse du train par seconde a pour expression :

Y = 7cD/i.

De la relation (2) on déduit :

•Im I-m

TD par suite: y = —-^^. (6)

Aiusi la résistance R est proportionnelle à la pression p de la vapeur et à la course / du piston ; elle est proportionnelle à la section des cylindres et inversement proportionnelle au diamètre des roues.

La vitesse augmente avec le diamètre D des roues, mais diminue avec la course / des pistons. On en déduit les règles pratiques suivantes :

1» Pour les trains rapides à grande vitesse Y et à faible effort de traction R, il faut faire usage de grandes roues motrices;

g'* Pour les trains très chargés à faible vitesse, il faut faire usage de petites roues.

En France, le diamètre des roues des machines de trains express ne dépasse guère 2",20 à 2",30. Pour les trains de marchandises ce diamètre varie de 1",20 à i"^,30.

i04i. Méthode employée pour calculer la charge d'une locomotive du réseau Paris-Orléans, à une vitesse donnée, dans une rampe déterminée (d'après M. E.Polonceau, ingénieur en chef du matériel et de la traction de la compagnie d'Orléans, cité dans l'ouvrage de M. G. Humbert: Traité des chemins de fer). Connaissant la surface de chauflfe totale S"' et la surface de grille G"*, on calcule la quantité d*eau vaporisée et entraînée par heure, au moyen de la formule :

Q = 560 VGS (en kilog.).

On trouve ensuite l'admission de vapeur A p. iOO, correspondant à la vitesse V considérée, par la formule :

^""l,2d*C8V B diamètre des roues motrices, en mètres ;

B cylindres, ea maires;

pistona, en mitres;

apeur k la pression du timbre, eu kilogrsinmes;

V»lenr de ï. "nmbre. Valent do ).

*,387 lî ,00 6,060

>Ieur de traction qui ressort de l'admission A s'obtieol en 'effort moyen théorique à pleine admission par un

, dépendant pour chaque admission de la pression du la vitesse de rotation des roues motrices; / étant l'eifort action en kilog., on a :

■i cylindres, en centimitrcs; pistons, en mètres; s roues motrice», en mèlres; timbre, eu lilogiammes.

E avec la pression, et diminue à mesure que la vitesse de raues motrices augmente. Pour des pressions comprises tilog. par centimètre carré et pour un nombre de tours des es variant de 3/4 à 3 par seconde, les valeurs de a sont tre les chiffres suivants pour les admissions îndiqiiécs :

Aâmiisloua.

Valeur m

0,63fi

teurde traction /que l'on veut obtenir doit faire équilibre es résistances dues aux véhicules du train, au tender et à ; on pourra donc poser :

(E + R)(P + T + L) + jtL=/.

L roulement par tonne, sur nlieaa;

le 11 l'iacliaaison de la rampe (1 kilog. par mîQîmiire d'iDclinaisea);

a, on lonnes;

ir tonne due au mécanisme de la locomotivo.

WT"^^

La valeur de E est donnée par la formule :

V Titesse en kilomètres, par heure ; N nombre de véhicules du train ; r rayon de la courbe en mètres ;

Les résistances du mécanisme sous vapeur sont comptées à :

« = 12 kilog. par tonne de locomotive à roues libres;

15 — — k 4 roues accouplées ;

18 — — à 6 roues accouplées ;

20 — — k 8 et 10 roues accouplées;

La charge P, dite t de production » du train considéré, est :

mais la charge P ne pourra être atteinte qu'à condition que l*eflfort langentiel à la circonférence des roues motrices {/ — ;cL) soit inférieur à l'adhérence :

p' poids adhérent de la locomotive^ en tonnes ; a' coefficient d'adhérence.

II faut que P satisfasse à la condition : et pour a = 1/7, la condition devient :

D*après une note de M. Desdouits, insérée dans la Revtie des chemins de fer (mai et juin 1890), il résulte qu'un grand nombre d'expériences nouvelles ont été faites sur les chemins de fer français, d'après lesquelles la résistance des machines et des wagons a été trouvée plus faible que celle des expériences anciennes. Ce résultat est dû à l'amélioration des procédés de graissage et aussi à l'augmentation de poids du matériel roulant, qui réduit la résistance proportionnelle.

1044 bis. Stabilité des machines locomotives. Si une machine locomotive n'était soumise qu'au mouvement régulier de translation parallèlement à l'axe de la voie, en même temps que les pièces mobiles du méca. nisme restent périodiquement dans la même position relative, on dirait

que la machine est stable. Dans la pratique, cette stabilité ne se réalise pas; ainsi l'on remarque que la machine oscille autour d'un axe vertical, et que sous Tinfluence de ce mouvement, appelé mouvement de

lacet, el celui de progression, elle avance en serpentant; elle oscille également autour d'un axe horizontal transversal à la voie, et prend ce qu^on appelle un mouvement de galop; elle exécute encore un mouvement de roulis, c'est-à-dire d'oscillation autour d'un axe parallèle à la voie ; enfin, elle exécute en outre, par rapport au mouvement de progression le long des rails, un mouvement relatif alternatif d'avance et de recul, que l'on a appelé improprement mouvement de tangage ou mouvement de recul.

Les causes de ces mouvements nuisibles au degré de stabilité d'une locomotive sont dus au mode de construction et d'entretien de la voie, ainsi qu'à celui de la locomotive, à l'inertie des pièces mobiles de la machine et aux réactions intérieures produites par la vapeur.

Par l'augmentation de poids des rails et la forme bombée sur un rayon de 0",20 à 0"',45 donnée au champignon, on a atténué ces mouvements perturbateurs; on les a diminués aussi par la perfection apportée dans la construction des machines, et depuis un certain temps l'usage des contrepoids appliqués sur les roues motrices, à l'opposé de la manivelle, a produit de bons effets relativement à l'influence de l'inertie des pièces mobiles de la machine.

Aujourd'hui, les contrepoids sont réglés d'après une règle donnée par Le Chatelier en 1849. Depuis cette époque, les effets des contrepoids ont été soumis à l'analyse successivement par Yvon-Villarceau, Couche et Résal.

Efforts dans les chaudières de locomotives» Il résulte des discussions qui ont eu lieu à la Société des ingénieurs civils, que les efforts auxquels le métal est soumis dans les chaudières à vapeur sont surtout dus aux inégalités de contraction et de dilatation. Cette conclusion est celle de M. Cornut et aussi celle de M. Randolph, membre de la Société américaine des ingénieurs-mécaniciens, à Nashville. Il considère spécialement les boulons-entretoises qui relient la boîte à feu à l'enveloppe extérieure dans les locomotives, boulons dont la rupture se produit fréquemment et est évidemment due à la différence de température qui existe entre la tôle de la boîte à feu et l'enveloppe de la chaudière. En supposant cette différence égale à 170% l'extrémité des boulons est soumise à un déplacement de plus de 0",003. Dans ces conditions, chaque boulon éprouve, d'un bout de l'année à l'autre, une série de vibrations qui altèrent la résistance du métal. M. Randolph, en opérant à froid, a fait des expériences qui lui ont permis de conclure qu'un boulon de ce genre, soumis à deux vibrations par jour, soit 600 pour 300 jours de travail, ne peut pas durer plus de quatre ans.

1045. Dimensions des parties principales des anciennes locomotives. Boîte à feu. Elle a la forme d'un parallélipipède rectangle. La première enveloppe est en cuivre rouge de première qualité et de 0",0iO à 0",012 d'épaisseur, dont une seule feuille forme le ciel et les faces latérales. L'épaisseur de la plaque tubulaire, à l'endroit où elle reçoit les tubes, atteint 0",023 à 0",025. L'enveloppe extérieure est en tôle de fer; elle est réunie à l'enveloppe intérieure par des entretoises de 0",02

de diamètre, à vis sur toute leur longueur, à tête rabattue des deux côtés, et espacées de 0",10 à 0",li les unes des autres d*axe en axe. Quelquefois on rive les entre toises à Textérieur et Ton place des écrous à l'intérieur. Des constructeurs font les entretoises en cuivre, et d'autres les font en fer. Les auteurs du Guide du mécanicien donnent la préférence à celles en cuivre. Comme il arrive souvent que des entretoises se cassent, dans les machines, on ne les a espacées que de 0°*,09, et l'on a porté leur diamètre à 0",021 et même 0-,023.

Bouchon fusible. On dispose au centre du ciel du foyer un bouchon percé suivant son axe d'un trou conique qu'on remplit de plomb. Si, par suite de la négligence du mécanicien ou d'une avarie des pompes, le niveau de l'eau dans la chaudière descend de manière à laisser à découvert le ciel du foyer, le bouchon entre en fusion et la vapeur se précipite dans le foyer et éteint le feu. Il faut changer le bouchon fusible de temps en temps; car en vieillissant il peut cesser d'adhérer à son siège et sauter mal à propos, ou encore se couvrir d'oxyde qui retarde son point de fusion.

Grille, La grille occupe toute la base de la boîte à feu. La hauteur de la face supérieure de la grille au-dessus de l'arête inférieure de la boîte à feu est de 0'^,i2 environ. Pour que l'air entre facilement dans le foyer, la boîte à feu doit se trouver à 0",35 au moins au-dessus du sol. Le dessus de la boîte à feu est à 0~,35 ou 0"»,45 au-dessous de l'arête supérieure du corps cylindrique de la chaudière, et il doit être couvert de 0",10 d'eau. La porte du foyer est placée à 0",90 ou O^jQS au-dessus de la grille, et à 0~,10 environ au-dessus de la plate-forme ; son ouverture, qui est ovale ou rectangulaire avec angles arrondis, a ordinairement 0"*,35 sur 0",27.

Les barreaux de la grille sont eu fer forgé ou laminé; ils ont habituellement O",10 de hauteur au milieu, 0",015 à 0^,020 de largeur en hautetde0*,010à0"',012en dessous. Pour des cokes de pureté moyenne, leur écartement est de 0",0i8 à 0"',025; pour des cokes impurs produisant une grande quantité de mâchefer, il doit être plus grand; pour le bois, dans les machines américaines, il est de 0"*,025.

Les barreaux portant la grille sont en fer carré de 0",04 de côté.

Quand la longueur de la grille dépasse 1",20, on la compose ordinairement de deux rangées de barreaux supportés par une traverse placée au milieu du foyer. Il est alors prudent de rendre mobile la moitié postérieure de la grille.

L'épaisseur du combustible sur la grille varie de 0",50 à 0~,70. Un kilog. de coke consomme de 15 à 18 mètres cubes d'air froid, et produit, quand il est bon, 6 et le plus souvent 6,5 kilog. de vapeur (767).

Lorsqu'on fait usage de houille, on remplace la grille horizontale à coke par celle de C. Polonceau, qui n'est autre chose qu'une grille inclinée de la porte vers le fond, où elle se termine par une partie horizontale de peu de largeur, ou par la grille à gradins de Chobrzynski et de Marsilly, ou par quelques autres encore.

Tubes. Les tubes étaient en cuivre rouge; mais aujourd'hui on les

QDAtftIËHE PARTIE.

laiton [68 de cuivre pour 32 de zinc), qui est moins promptement ir le frottement des particules de coke entraînées par la fumée, paisseur varie de 0'°,002 k 0*,D025, et leur diamètre intérieui* de à 0",050. L'épaisseur d'eau qui les sépare varie de O", 013 à 0",OSO, onvient, pour que les dépOts y adhèrent moins et que la vapeur âge facilement, de se rapprocher de l'écartemenC supérieur, qui tt encore moins les plaques quand on change les tubes. Les auâu Guide du mécanicien considèrent 0",0d7 comme la moyenne :ement la plus convenable.

viroles ont 0~,002 d'épaisseur; elles sont en acier, et quelquefois pour le côté de la boîte à fumée; souvent même on les supprime côté, en se contentant de macdriner fortement et de river l'entrées tubes.

ninêe. En France, la hauteur totale de la locomotive ne poulépasser i'iSB au-dessus du rail, la hauteur des ouvrages d'art le 4", 30, il en résulte que la hauteur de la cheminée proprement 'est que de l^iCO à 2 mètres, selon la hauteur de la chaudière; imètre intérieur varie de O^.SS à 0°',45. La cheminée est formée seule feuille de lôle de 0",004 à 0-,005 d'épaisseur, et elle est à la partie supérieure d'un capuchon que l'on ferme pendant les d'arrêt.

donne habituellement au registre unique que porte chaque maune ouverture de 0'",2S sur 0",20.

es. Une roue se compose du moysu, des rais et d'un bandage. Le 1 est en fonte ou en fer forgé. 11 y a quelques années, les rais t en fer laminé; aujourd'hui on préfère les rais en fer forgé. La jst formée d'autant d'éléments qu'il y a de rais; ces élémenls )udés entre eux et forment la jante, sur laquelle le bandage s'apà chaud et s'y fixe par des rivets ou des boulons (1010). mrd'hui, le moyeu, les bras et la jante sont le plus souvent seule pièce en fer; c'est ce qu'on doit préférer pour les niaà grande vitesse; mais dans la plupart des cas, comme pour les nés à petite vitesse destinées au transport des marchandises, it employer les roues à moyeux en fonte, dans lesquels les bras forgé sont réunis à la coulée; on peut du reste diminuer le poids )yeux, et ajouter à leur solidité, à l'aide de frettes en fer placées id.

r que le bandage s'applique parfaitement sur la janle, on tourne nce les surfaces de contact, et l'on pose le bandage à chaud avec rage de O",O02 à 0-,003. Ce serrage doit du reste varier avec le ;re de la roue, son mode de construction et la qualité du fer emquand les rais sont en fer forgé ou en fer laminé, et que la jante mée par un faux cercle qui a déjà été placé à chaud, il faut moins rage que pour un bandage qui repose directement sur des rais laminé, qui, par leur forme, ont toujours une certaine élasticitéce dernier cas, le bandage n'ayant pas été préalablement alésé, Jonné jusqu'à 0",005 à 0-,008 de serrage, tandis que pour des

I roues de support de i mètre de diamètre, on s'est contenté d'un serrage de 0",001 sur des rails en fer forgé.

Autrefois, le bandage avait environ 0",14 de largeur totale, et une épaisseur de 0",04 à 0"^,06 au milieu. Le boudin a une saillie de 0"*,03 à 0",04, et il est raccordé avec la surface de roulement par un congé qui correspond à Tarrondissement de la face latérale du champignon du rail, ou qui est un peu plus ouvert pour éviter les frottements. La machine étant placée au milieu de la voie, il y a un jeu de 0™,01 à 0~,02 entre chaque boudin et le rail, ce qui donne à la machine un jeu de 0",02 à0",04. Le profil du bandage présente, comme celui du rail, une inclinaison de 1,20, et comme on a remarqué que l'usure avait lieu principalement au milieu de la largeur, on fait un chanfrein à rextéricur pour diminuer le travail et la perte de matière chaque fois que la roue est mise sur le tour. Les bandages, surtout ceux des roues motrices, doivent être en acier fondu ou puddlé, ou en fer dur et aciéreux, en fer au bois de première qualité, travaillé» soudé et étiré au marteau; ils doivent recevoir entièrement, ou à très peu près, leur forme définitive dans des étampes sous faction du marteau; ils ne doivent, tout au plus, passer au laminoir que pour être parés e]t dressés. Il convient de disposer les mises perpendiculairement à la surface de roulement. La fabrication des bandages en acier fondu^ sans soudure, est courante aujourd'hui et l'épaisseur des bandages a plus que doublé (1010).

Usure des bandages des roues de locomotives. A la réunion de mars 1888 du Western Railway Club, à Chicago, M. John Mackenzie a signalé le fait que les bandages s'usent beaucoup plus vite quand ils sont fraîchement tournés qu'après quelques mois de service.

On a comparé deux machines, l'une munie de bandages de 105 millimètres d'épaisseur, l'autre de bandages de 57 millimètres. Pour produire une usure de 1°~,6, il a fallu faire parcourir aux bandages épais 5600 milles dans un cas, 7800 milles dans un autre. Au contraire, cette même usure s'est produite dans les bandages minces après un parcours de 4800 milles. Les bandages épais seraient donc à préférer. En 1887 on a fait sur le chemin de fer de Burlington, des.expériences comparatives avec des bandages de 3 pouces (76"",2) et de 4 pouces (101~",6)* Les résultats obtenus ont été à peu près identiques. M. Rhodes cite l'opinion du professeur Dudley, de New- York, d'après lequel il y a, dans les pièces d'acier épaisses, des différences notables de densité entre les points voisins de la surface et les points éloignés. Ce fait n'a pas lieu dans les pièces minces.

Essieux, Ils sont en acier fondu doux ou en fer fort de première qualité, parfaitement soudé et corroyé, exempt de pailles, criques ou autres défauts, surtout dans les parties frottantes. On doit leur donner à la forge, sous l'action du marteau, une forme qui se rapproche aussi exactement que possible.de la forme définitive, afin que l'écorce, qui donne les meilleurs surfaces de frottement, ne soit pas enlevée par le tour. C'est aux soins apportés à la fabrication des essieux et au choix des matières premières, ainsi qu'à l'augmentation de leur diamètre, qu'est

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due surtout la sécurité de la circulation sur les chemins de fer. Il faut éviter avec soin les angles vifs; toutes les parties de diamètres différents doivent se raccorder par des congés prononcés. C'est presque toujours aux angles vifs que commencent les ruptures. En ne comptant comme contact que le tiers de la surface du coussinet, la charge des fusées varie de 42 à 45 kilog. ou de 45 à 48 kilog. par centimètre carré de ce contact, selon que les machines sont à petite ou à grande vitesse (55, 4004, 4006 et 1027).

Distance des essieux extrêmes. Pour une vitesse maxima de 60 kilomètres à l'heure, la limite maximum d'écartement des essieux paraît devoir être de 3",50 pour un rayon minimum de 600 mètres; ce rayon minimum pouvant être de 300 mètres à une station où Ton arrête toujours, et de 260 mètres sur les voies de service et les croisements.

La distance des essieux extrêmes doit, du reste, être plus petite pour les machines à roues accouplées que pour celles à roues libres, qui se déplacent plus facilement sur les courbes; c'est ce qui explique pourquoi, dans les machines Crampton, on a pu porter cette distance à 4"',86 pour le chemin du Nord.

Coussinets, Ils sont en bronze, dont la composition moyenne présente les proportions de 82 de cuivre et 48 d'étain, avecl à 3 p. 400 de zinc. En France, on a renoncé généralement aux divers alliages essayés dans un but d'économie.

Ressorts. Ils se font en acier fondu de première qualité. Toutes les feuilles ont une épaisseur uniforme qui varie de 0"*,010 à 0",012, rarement elle atteint 0°*,015. Le nombre des feuilles varie ordinairement de 10 à 44. Sous charge, l'amplitude totale des oscillations ne dépasse pas habituellement 0»',02 à 0",03, et elle n'atteint pas 0",05. Il y a quelques années, les ressorts se faisaient en acier ordinaire cémenté, et le nombre des feuilles variait de 17 à 22 (4009).

Pistons, Les pistons à vapeur ont pour garniture deux cercles juxtaposés en fonte ou en bronze, rarement en acier; chaque cercle a ordinairement 0°*,03 de hauteur, de sorte que la garniture a 0"',06. Près de la fente, l'épaisseur des cercJes varie de 0",015 à 0,02, et cette épaisseur va en augmentant jusqu'à l'extrémité opposée du diamètre; leur élasticité propre les applique contre le cylindre. Quelquefois les cercles sont composés de segments que des ressorts intérieurs appliquent contre le cylindre (832).

Les tiges de pistons sont cylindriques dans toute leur étendue; leur diamètre varie de 0°*,06 à 0"»,08.

Les robinets purgeurs sont en bronze et d'une section intérieure variait de 0~,005 à 0~,042.

Tiroirs, Les tiroirs sont en bronze, et de préférence en fonte. La fonte présente plus de durée sans réparation et donne de plus belles surfaces frottantes, mais nécessite plus de soins de graissage (801).

Tuyaux à vapeur. La section intérieure des tuyaux de prise à vapeur varie de 4/40 à 4/12 de celle de chaque cylindre, et celle des tuyaux de bifurcation doit être égale à la moitié au moins de la précédente. La

section du tuyau d'échappement est habituellement, pour chaque cylindre, égale à celle du tuyau de prise de vapeur, c'est-à-dire à environ le 1/10 de Taire du piston ; si le tuyau est commun aux deux cylindres, cette section doit être doublée (809).

Pompes, Pour déterminer le volume des pompes alimentaires, on calcule le poids de vapeur correspondant à 4 cylindrées, on augmente ce poids calculé à l'aide de la table du n*" 494 de 30 p. 100, afin de tenir compte de Teau entraînée, et le résultat trouvé est le volume en litres que doit fournir chaque pompe par coup de piston : car une seule pompe doit pouvoir faire le service de la machine. Gomme une pompe ne donne que 60 p. 100 d'effet utile, et qu'elle ne doit fonctionner que pendant le i/3 du temps d'activité de la machine, son volume doit donc être égal à celui de l'eau à fournir multiplié par 1,5x3 = 4,5. Le diamètre du piston est habituellement de 0~,10, et la course de 0~,10 à 0"',14. La bielle qui commande le plongeur doit avoir au moins 0",40 de longueur. Chaque pompe puise son eau dans le tender à l'aide d'un tuyau en cuivré rouge de 0°*,04 à 0"*,05 de diamètre et de 0'",003 d'épaisseur; ce tuyau est disposé de manière à permettre les mouvements relatifs delà machine par rapport au tender. Chaque pompe a également un tuyau de refoulement en cuivre rouge de même diamètre et de même épaisseur que le tuyau d'aspiration.

Les pompes sont garnies de trois soupapes à boulet, une d'aspiration et deux de refoulement.

1045 bis. Vitesses comparées (1054). Voici les vitesses comparées de divers modes de locomotion :

Un train du Midland-Railway (Bedford, Angleterre, 3 août 1890) a parcouru 1 mille en 49 secondes 415, soit 31 secondes pour 1 kilomètre et H5»^",850 à l'heure.

Un traîneau à voiles (à Redbank, États-Unis, 26 janvier 1884) a donné le kilomètre en 43 secondes 3/5, soit 82^",750 à l'heure.

Cheval : Salvator a couru, à Monmouth-Park (États-Unis), le 28 août 1890, le kilomètre en 59 secondes 1/3, ce qui donnerait 60^»',630 si un cheval était capable de soutenir cette vitesse pendant 1 heure.

Torpilleurs : 52^^,660 à l'heure, avec courant; 46^"',370 en eau calme.

Yacht à vapeur : 43^^,745 à l'heure ; Patineur sur glace, avec vent arrière: 43^,730; Bicyclette (record de W.Windle sur la piste de Springfield, Étals-Unis)*: 42^-^,635; Pagwe6onransatlantique : 41^",375; Vélocipèdes divers : 38 à 40 kilomètres; Course à pied (record de W. George, à Lillie-Bridge, près Londres, 23 août 1886) : 22^",920 à l'heure, soit 1 kilomètre en 2"*»" 37"'' 4/5 ; Bateau à rames : 17^"',035 ; Marche à pied : 15^,175 à l'heure ou 1 kilomètre en 4«»injo*" 1/2 (exceptionnel); Nata- <ion(J. Collier, lac de HoUingsworth, Angleterre, 23 août 1891) : 3^^,805 à l'heure, soit i kilomètre en 17~**36"S

1046. Nous donnons ci-après des tableaux de dimensions principales des locomotives, telles qu'on les faisait dans la période de 1840 à 1857. Ils permettront d'apprécier l'augmentation considérable des dimensions qu'elles ont subie depuis cette époque (voir n*' 1048 et 1052).

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