Al'l*AnEILS DE DISTIUBUTIOX DE VAPECB ET BÉGULATEUBS

Après les appareils de génération de vapeur viennent ceux qui servent à sa distribution, c’est-à-dire destinés à la faire passer de la chaudière dans les cylindres , où elle exerce sur les pistons la pression qui produit leur mouvement et fait fonctionner la machine; ceux qui servent ensuite à la faire passer des cylindres dans la cheminée où elle produit le tirage par son échappement. Ces conduits de distribution ont, avec les appareils de même destination dans les machines fixes , de notables différences.

La prise de vapeur ou l’orifice par lequel elle s’introduit dans les conduits de ‘distribution est placée dans l'intérieur de la chaudière et s’ouvre à la partie supérieure du dôme qui la sur-

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montc; l'objet de ce dôme est ainsi de porter le plus haut possible l'introduction de vapeur, afin de lui donner le temps d’abandonner l’eau quelle tient en suspension. Le conduit par lequel s’introduit la vapeur se prolonge dans la chaudière jusqu’à son extrémité, il sort par la caisse à fumée et là se bifurque pour distribuer la vapeur dans chaque cylindre; ce conduit est fermé dans l’intérieur par un appareil appelé régulateur qui sert à régler l’introduction de vapeur dans les cylindres; cet appareil est en même temps obturateur, c’est-à-dire qu’il ferme complètement le passage de la vapeur; la prise de vapeur est placée soit en tête de la chaudière au-dessus de la boîte à feu . soit vers l’extrémité près de la cheminée. Dans le premier cas ! lorsque le conduit traverse complètement la chaudière, il est attache aux deux faces opposées de scs extrémités, et comme il ne se prêterait pas facilement aux jeux de la dilatation, il est muni d un stuffen-box.

Les joints des pièces qui forment le conduit de vapeur dans fa chaudière doivent être faits avec le plus grand soin, afin que leau ne s’introduise pas dans le conduit; la section du conduit est ordinairement égale ou supérieure à celle des lumières ou passage de vapeur dans les cylindres; il en est de même des orifices ijue le régulateur ouvre ou ferme.

Les régulateurs ont des formes différentes; mais le plus généralement adopté est composé de deux disques superposés , dont l’un est mobile; ils sont tous deux découpés de manière à ce cpie les parties ouvertes puissent se correspondre ou se croiser pour laisser passage à la vapeur ou l’arrêter.

Le disque mobile est retenu sur le disque fixe par la pression de la vapeur et par une vis et un ressort; le ressort est nécessaire pareequ'il arrive quelquefois que la pression de vapeur pouriaii devenir plus élevée dans le conduit de vapeur que dans la chaudière. Nous expliquerons cela quand il sera question de la marche à contre-vapeur.

D autres formes de régulateur ont été adoptées; dans les uns, on a appliqué le principe des soupapes; dans les autres, celui des

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robinets; dans d autres encore, celui des tiroirs; les meilleurs sont ceux qui mettent en frottement le moins de surfaces , et dans lesquels le mouvement de l’appareil donne lieu au moindre effort; pour cela, il importe d’éviter, par des dispositions convenables, l’effort nécessaire pour vaincre la pression de vapeur, en l’équilibrant par une pression à-peu-près égale; d’éviter aussi les frottemens qui résulteraient de la dilatation inégale de pièces ajustées et enfermées les unes dans les autres; les régulateurs où des surfaces cylindriques sont en frottement ont cet inconvénient au plus haut degré ; il y a lieu de rejeter aussi les régulateurs qui exigent des hélices à l’intérieur de la chaudière, sur lesquels agirait la pression de la vapeur.

Ce qu’il importe surtout c’est qu’un mécanicien connaisse parfaitement la forme du régulateur de sa machine, car le degré d’ouverture de cet appareil est pour les machines délicates et de faibles dimensions une des bases fondamentales d’une marche régulière; une trop grande ouverture du régulateur exténue en peu de momens la production de vapeur; une trop faible ouverture diminue trop la force produite par la machine et ralentit beaucoup sa marche.

9. Des Cylindres, des Boîtes a tiroir et des Tiroirs. — La vapeur passant par le conduit bifurqué qui se rend aux cylindres , passe par la boîte à tiroir dans laquelle se produit le travail de sa distribution alternative des deux côtés du piston.

L’introduction de la vapeur est facile à comprendre : le fond de la boîte à tiroir est percé par trois orifices appelés lumières ; les deux lumières extrêmes conduisent dans l’intérieur du cylindre par ses deux extrémités. Un couvercle appelé tiroir ou coquille , soumis à un mouvement de Va-et-vient, découvre alternativement ces deux lumières, et comme pendant le travail de la machine la boîte à tiroir reste constamment remplie de vapeur, celle-ci s’introduit dans le cylindre pendant l’instant que chaque lumière reste découverte. L’introduction de la vapeur est comme ou le voit réglée d’une manière très simple. Reste à expliquer la sortie

île la vapeur. Toutes les fois que la vapeur s’introduit d’uu coté du piston, il faut que celle qui lui a fait accomplir la révolution précédente s’échappe: à cet effet, une troisième lumière est ftercée sur le fond de la boite à tiroir, elle n’est en communication ni avec le cylindre, ni avec la boîte à tiroir où séjourne la vapeur; elle est séparée de celle-ci et constamment couverte par le couvercle mobile ou tiroir qui couvre ou découvre alternativement les deux lumières extrêmes ; elle conduit à l'extérieur par un tuyau qui s’ouvre dans la cheminée. Comme le couvercle mobile «lu tiroir qui la couvre est creux , il résulte de son mouvement alternatif que lorsqu’il découvre une des lumières extrêmes pour laisser s’introduire la vapeur dans le cylindre , il met en communication par son intérieur l’autre lumière extrême avec celle du milieu; alors la vapeur, qui à la demirévolution précédente du piston s était introduite dans le cylindre par la lumière alors découverte, ressort par le même orifice, entre dans l’intérieur du tiroir, y trouve la lumière de sortie et s’y précipite; ainsi, la boite à tiroir sert toujours au passage de la vapeur qui s’introduit dans les cylindres ; le tiroir fait servir uniquement sa cavité intérieure au passage de la vapeur qui sort des cylindres. Les deux lumières extrêmes admettent la vapeur quand elles sont découvertes, et elles la rendent alternativement à la lumière du milieu quand elles sont couvertes par le tiroir. Ainsi, le tiroir ne découvre jamais qu’une lumière extrême à-la-fois pour l’introduction de la vapeur, et il couvre en même temps les deux autres pour la sortie de vapeur par son intérieur. Ainsi, la pression de vapeur qui existe dans la boite à tiroir s’exerce sur le piston. Sous le tiroir, la vapeur mise en communication avec l’atmosphère perd instantanément sa pression. Le piston est donc vivement poussé d’un côté par la pression de la vapeur; de l'autre côté il ne rencontre d’obstacle qu’une pression qui s’affaiblit subitement. Or, c’est la différence de ces deux pressions qui fait fonctionner la machine : s’il y avait égalité entre elles, le pistou resterait en équilibre et sans mouvement. Pour que cette différence soit la plus grande possible, il faudrait que la pression delà vapeur

qui s'introduit dans le cylindre ne fût pas moindre que celle qui existe dans la chaudière, et que la pression de la vapeur qui sort des cylindres ne fût pas plus grande que la pression de l’atmosphère dans lequel elle s'échappe; mais ce but est difficile à atteindre. Les pistons des machiues locomotives étant animés d'une très grande vitesse, la vapeur est obligée de prendre dans les lumières d introduction une vitesse qui est en raison inverse de la section delà partiedéeouvcrtcdela lumière avec faire du cylindre. Cette vitesse sc trouve encore affectée par l'irrégularité provenant de la transmission du mouvement circulaire en un mouvement rectiligne au moyen d’une manivelle; une manivelle suivant un mouvement régulier transmet à une tige rectiligne horizontale un mouvement dont la vitesse est représentée par 0,293 pour le quart delà circonférence ijui sc rapproche le plus de la verticale, et par 0,707 pour le quart qui sc rapproche le plus de l’horizontale. Ainsi, la vitesse totale du piston sc compose d’un minimum et d’un maximum ; le minimum a lieu quand la manivelle passe du dessus au dessous de l’horizon, le maximum quand elle accomplit le quart de cercle de passage d’un cûté à l'autre de la verticale; en d’autres termes, plus la direction <hi mouvement d’une manivelle s’approche du parallélisme de la tige rectiligne qu’elle conduit, plus la vitesse transmise à cette tige est grande, plus elle s’éloigne de ce parallélisme pour s’approcher d’une direction perpendiculaire à cette tige rectiligne, plus le mouvement qu elle lui imprime est lent.

Lorsque la machine marche à sa plus grande vitesse, c’està-dire à 60 kilomètres par heure, ou 1 kilomètre par, minute, la dimension des roues étant de 1 m. 60, et leur circonférence de 5 mètres, le nombre des révolutions de chacun des pistons est de 200 par minute, et celui de leur, course est de 4oo : celte course étant de 0,46, cela fait une vitesse du piston de 184 mètres par minute, ou de 3'“ 06 par seconde, au lieu de 1 mètre qui est la vitesse que l'on donne aux pistons dans les machines fixes. Les dimensions des lumières étant ordinairement du dixième de faire du piston, la vitesse de la vapeur dans

les lumières serait de 3o mètres par seconde, si les lumières étaient toujours complètement ouvertes quand le piston accomplit sa course; mais il n’en est pas ainsi, et cette ouverture totale n’a lieu qu’au milieu de la course et à un point ou le piston a une vitesse une fois et demie aussi forte que la vitesse moyenne que nous venons d’indiquer : cette vitesse par les lumières serait donc de So”. Tenant compte en outre des contractions qui réduisent l’ouverture aux 2/3, on arrive à trouver que la vapeur a une vitesse moyenne aux lumières de 75 à 8om par seconde. Cette vitesse, qui est fort considérable, ne produit pas cependant un effet aussi uuisible qu’il y aurait lieu de le craindre au premier abord. La vitesse d’écoulement de la vapeur dans le vide est de plus de 600“ par seconde; dans l’atmosphère, la vitesse de la vapeur qui s’écoule est de 427™ quand la pression absolue de la vapeur est de deux atmosphères.

Cette vitesse est encore de 26501 pour une pression effective d’un quart d'atmosphère ou absolue de ial, 25; enfin la pression génératrice de la vitesse d’écoulement de 8om ne sera que de un cinquantième d’atmosphère seulement.

La résistance causée par les lumières d’introduction est donc parfaitement insensible même aux grandes vitesses; mais fût-elle considérable, elle n’aurait encore aucun effet fâcheux : en effet, à une vitesse de i5 lieues à l’heure, la chaudière ne peut fournir au cylindre que de la vapeur à une pression réduite, qu’importe alors que cette réduction ait lieu en partie parles lumières, au lieu de l’étre en totalité par le régulateur?

Mais, si nous n’avons pas de perte de force provenant des lumières d’introduction, il n’en est pas de même des lumières d’éehappement. La pression que la vapeur exigera pour son écoulement sera toujours en défalcation de la pression utile, et cette pression pourra être considérable; car la vitesse devra être énorme, pour que les cylindres se vident instantanemcnt.il faut alors que la vitesse de 8om,qui était suffisante quand elle durait toute la course, devienne beaucoup plus considérable pour débarrasser immédiatement un côté du cylindre.

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(.;n second lieu la vapeur au sortir des cylindres se réunit dans un tuyau rétréci au bout et présentant un second obstacle. Le but de cette espèce de tuyère est d activer le plus possible le tirage. Mais la résistance qu’elle produit est naturellement au détriment île la force motrice; on peut s'en rendre compte, du reste, en supposant qu’à la vitesse fie 16 lieues le cylindre soit rempli de va peur à 3 7.5 qui se détende successivement et s’écoule. En cal-

culant le volume de cette vapeur avec détente successive, 011 trouve qu’il est à peu près le double de celui du cylindre. Prenant le volume total de vapeur fourni, ayant la section du tuyau d’échappement, qui, par sa conicité, ne présente que peu de con-, traction , on arrive à ce résultat, que, supposant que l’écoulement ait lieu constamment, la vapeur aurait une vitesse moyenne de :>5om correspondant à une pression génératrice d’un quart d’atmosphère. Ce résultat, qui sera étudié et développé plus loin , indique qu’à de grandes vitesses l’échappement absorbe une fradtion notable de la puissance de la machine. Ajoutant à cela qu’à ces mêmes vitesses la vapeur motrice doit nécessairement diminuer de pression et qu’en dernier lieu les résistances de l’air augmentent et finissent par devenir importantes, on comprend facilement qu'il y ait certaines limites de vitesse que l’on ne puisse dépasser avec certaines machines quand même elles marcheraient à- vide.

Ces limites, qui étaient d’abord de 16 à 18 lieues à l’heure, se sont élevées, pour les dernières machines, presqu’à 22 et même 2 5 lieues à l’heure.

1 o. Distribctiox delà vAi-Euii i>.vn i.es ExcENTniQuEs. — Ainsi que nous l’avons dit , la vapenr s’introduisant dans les cylindres d’un côté des pistons-, et s’échappant simultanément du côtéopposé à celui où elle s'introduit, exerce sur ces pistons une pression qui constitue la puissance, la cause du travail de la machine. Il est bonde savoir comment cette va peur est distribuée alternativement de manière à imprimer aux pistons ce mouvement de va-et-vient qui se transforme en un mouvement rotatif et force la machincàsè déplacer. Les deux pistons sont attachés chacun par une tige fixe

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guidée dans sa marche rectiligne, et par une tige mobile, nommer bielle, à un axe coudé formant deux manivelles d’équerre. Sur cet axe sont montées les deux roues dites travailleuses de la machine, qui reçoivent ainsi directement des pistons un mouvement rotatif.

Le moyen le plus simple de distribuer la vapeur au commencement de la course des pistons était d’employer le mouvement rotatif de ce même axe à conduire, en même temps que les roue*' de la machine, deux excentriques menant les tiroirs par un renvoi de mouvement ; de placer les excentriques sur l’axe des roues de manière à dégager du tiroir les lumières d’introduction de la vapeur dans les cylindres, et à couvrir sons lui celles de sortie de la vapeur au commencement de la course des pistons; pour cela chaque excentrique a été monté sur l’axe des roues d'équerre avec la manivelle du cylindre dont il conduit le tiroir. Pour bien comprendre ce qui se passe alors, il ne faut pas oublier que lorsqu’une manivelle transmet un mouvement à une tige horizontale, elle imprime à cette tige un mouvement rapide quand elle traverse la verticale, et lent lorsqu’elle traverse l’horizontale.

D’après cette loi géométrique, lorsque deux manivelles sont montées d’équerre sur le même axe et transmettent leur mouvement a deux tiges rectilignes, bien que les manivelles soient animées de la même vitesse, le mouvement des tiges quelles conduisent a une vitesse différente pour chacune.

Or, le mouvement lent est justement pour le piston celui où il se trouve au commencement et à la fin de sa course, puisque c’est le moment où la manivelle traverse l’horizontale. Si donc l’exccn trique est monté d’équerre avec la manivelle, le moment où il traversera la verticale et donnera le plus de vitesse au tiroir correspondra avec le moment le plus lent du piston et à la position horizontale de la manivelle; l’introduction de vapeur et son échappement qui dépendent du même mouvement de tiroir auront donc lieu subitement et simultanément tontes les fois que' la manivelle 9era horizontale, c’est-à-dire que le piston aura achevé une course et en commencera une autre.

Déplus, on remarquera (pie 'lorsqu'une manivelle est placée

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(1 équerre avec une seconde manivelle sur un axe, quand l une passe de l’horizon à l'horizon en faisant une demi-révolution l’autre passe de la verticale à la verticale: or si ces deux manivelles transmettent chacune un mouvement rectiligne à une tige , la tige menée par la première manivelle subira un seul mouvement dans une même direction, la lige menée par l’autre manivelle subira la même quantité de mouvement, mais partagée en deux directions contraires. Il résulte de cette propriété géométrique que dans une machine locomotive, au moment où la manivelle est horizontale et le piston au commencement de sa course, pendant la première moitié de cette course le tiroir mené par l’excentrique qui était vertical subit un mouvement qui découvre totalement lu lumière quand ( excentrique arrive à l’horizon; et dans la seconde moitié de la course de la manivelle, le tiroir revient sur lui-même et recouvre la lumière qu’il avait découverte. Il se trouve ainsi tout prêt pour découvrir la lumière opposée au commencement de la course suivante.

il résulte encore de la que lorsque la manivelle est horizontale, l’excentrique étant vertical les deux lumières d introduction de vapiursont fermées.

Tel est le principe de distributions de vapeur. Ce n'est pas le lieu d’entrer ici dans les détails de toutes celles qui sont en usage, elles ne diffèrent pas essentiellement l’une de 1 autre. Ces détails seront donnés à leur place. Les renvois de mouvement des excentriques aux tiroirs se font par des pièces légères et mobiles; cependant comme les tiroirs glissant sous la pression de la vapeur éprouvent un frottement considérable, ces pièces sont fatiguées. Elles s’altèrent très souvent par l'usure des excentriques et par le jeu des calages des leviers, ou des charnières d'assemblage; elles cèdent aussi par trop d’élasticité. Ces causes d’altération ont une influencé d’autant plusgrave qu’un retard de quelques millimètres dans le tiroir a une importance majeure sur la régularité de la distribution; et comme la course de l’excentrique est la même que celle du tiroir, les retards de mouvement et les perles de vitesse qui ont lieu par les causes ci dessus dans les renvois demouve-

Digiti;

ment doivent être évités avec le plus grand soin. L attention la plus sévère du conducteur doit se porter sur ce point.

Les distributions de vapeur peuvent se suspendre au moyen de leviers de déclanchement, qui détachent les tiges des excentriques «lu levier de conduite des tiroirs ; elles peuvent ainsi, et au moyeu du même levier de déclanchement , renverser pendant la marche le mouvement des tiroirs de manière à le reudre contraiie à la marche de la machine.

Ce renversement de la distribution de vapeur u est employé que lorsque les autres moyens d’arrêt de. la machine sont insuffisaus. Dans ce cas, les lumières d’introduction de vapeur se trouvent dér couvertes au moment et du côté où le piston revient sur lui-mémc; la vapeur remplit alors le cylindre entier et s’oppose ainsi a la marche du piston, qui, s’il n’est pas arrêté, refoule la vapeur dans la chaudière. Dans ce même moment, la lumière d'échappement se trouve couverte sous le tiroir, et par conséquent mise en communication avec l'air qui est aspiré par la marche du piston, rentre par le tuyau d’échappement et remplit le cylindre. C’est ainsi que la marche de la machine à contre vapeur refoule de l’air dans la chaudière ; aussi les soupapes ne lardent-elles pas à souvrir et à émettre de la vapeur mélangée d’air.

1 1. Alimextatiox iie la cuaL'(>iè«e. — Après le moyen «le produire de la vapeur et «le la distribuer dans les cylindres , viennent ceux de renouveler l’eau «lans la chaudière à mesure «pi’elle se trouve absorbée par le travail «le la machine. Deux pompes servent ù eet effet : elles sont aspirantes et refoulantes; leur piston est un plongeur comme dans les machines fixes actuelles; elles reçoivent l’eau du teuderet la transmettent à la chaudière, l.e volumede l’eau débitée par une de ces pompes est suffisant pour alimenter, «lans vingt minutes environ, la consommation d’eau de la machine . pendant une heure «le marche. On peut régler la quantité «l’eau «pie fournissent les pompes et même rendre leur débit continu, mais cela n’est possible qu’avec les machines nouvelles , «lont les foyers sont très puissans; les autres machines sont beaucoup trop

sensibles pour ne pas faire succéder les unes aux auü'es les deux causes >dc refroidissement momentané de la chaudière, ( alimentation d’eau et la recharge du foyer en combustible.

iî. De Mécanisme et i>e Sa disposition. — Il nous reste, pour achever les indications générales sur les machines locomotives , ;* parler de la disposition de leur mécanisme.

Le travail de la machine naissant dans les cylindres , les effortsproduits par eux partent de la bofte à fumée dans laquelle les cylindres sont enfermés. Ces efforts ont lieu dans deux sens , puisque, suivant que la vapeur est d’un côté ou de l’autre des pistons, ils impriment aux tiges un effort de traction ou de pression.

Ces efforts se transmettant dans toute leur énergie à l’axe coudé, il est nécessaire que cet axe soit rattaché à la boîte à cylindres par un système de membrures très solide. A cet effet , la chaudière est posée sur un châssis avec lequel elle est assemblée par îles supports boulonnés ; mais il est vrai de dire que, dans la plupart des machines connues , cet assemblage est défectueux ; il semble,- qu'il n’ait eu pour objet que de faire supporter au châssis le poids de la chaudière et non pas en même temps de l’assurer contre les efforts horizontaux qu’exercent les forces développées dans les cylindres. Il en résulte que dans beaucoup de machines, après quelques mois de travail, il se manifeste un jeu sensible , pour un œil exercé, entre la boite des cylindres et les supports d’assemblage de la chaudière sur le châssis. C’est sous le châssis que sont placés les coussinets ou boites â graisse dans lesquels tournent les fusées d’extrémité des essieux, qui supportent toul le poids de la machine.

Si ces coussinets étaient le seul point de résistance opposé aux cylindres , il est probable que bientôt non-seulement les supports . de la chaudière sur le châssis ne résisteraient pas , mais que de plus l’essieu si vivement sollicité dans les deux sens horizontaux par les manivelles, et retenu seulement dans ses extrémités , recevrait des vibrations qui entraîneraient promptement sa rupture. G’est pour obvier à cela que la boîte des cylindres est rattachée à

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L’essieu coudé par quatre ou au moins trois umuLruics en Ici. Ces membrures sont fortement boulonnées à la boite des cylindres , et portent chacune un collier en cuivre dans lequel l'essieu coudé est enfermé. Ce collier peut varier verticalement', et il tant qu’il eu soit ainsi à cause du jeu des ressorts et des ressauts qui séparent souvent l’essieu de la chaudière; mais dans le sens horizontal, qui est celui des efforts principaux auxquels l’essieu coudé doit résister, le collier est invariablement tenu au moyeu de coins suspendus opérant comme des clés pour serrer les coussinets contre l’essieu. D’après cette disposition, lessicu coudé est contenu par six points différons, ou au moins cinq, qui se rattachent à la boite à cylindres, et dans lesquels il exerce son mouvement rotatif. L’attention du conducteur doit être portée à ce que ces moyens d’attache remplissent constamment leur but ; et à cet effet , quand les coussinets de l’essieu viennent à s’user, il les resserre en re-' haussant les coins.

Les trois membrures ou grandes traverses dont nous venons de parler sont attachées à leur extrémité, du côté de l’essieu , à des oreilles boulonnées à la boite à feu; mais il importe que ce joint ne soit pas très rigide et laisse à froid un peu de jeu pour 1 «longeaient, par le motif signalé plus haut, que les grandes traverses ne sont pas sujettes au même alougement par la dilatation que le corps de la chaudière; et quand cet alougement a lieu, la chaudière tirant sur les grandes traverses , les joints avec la boîte à feu se fatiguent dans leur ajustement et livrent passage à l’eau contenue dans les doubles parois de la boîte à feu.

Dans une machine nouvelle on a supprimé les traverses du milieu, et l’on s’est appuyé directement à la boite à feu pour fixei les colliers qui maintiennent l’essieu coudé. L’expérience prononcera sur le bon ou mauvais succès de cette nouvelle disposition qui nous parait peu justifiée.

Il reste à fair<^ remarquer que la nécessité de réduire les poids des machines locomotives a conduit à l’emploi presque exclusif du fer dans leur composition. Il en résulte que dans toutes les pièces mises en frottement l’une contre l’autre par un mouvement

rotatif ou rectiligne les surfaces glissant l'une contre l'autre Sont proportionnellement plus faillies que clans les machines fixes ordinaires dans lesquelles la fonte est employée dans de fortes dimensions, soit pour les axes, les balanciers, les bielles, les guides, les excentriques, etc. Or, il est fort important de savoir que, dans les machines, les froltemens ne dépendent pas seulement des pressions, mais de la propriété plus ou moins complète du métal de supporter ces pressions sans altération. Quand l’altération des coussinets a lieu, les froltemens se manifestent avec une extrême énergie, la matière s’échauffe, se lime en grippant, se fond même quelquefois. Pour empêcher cette altération, on tient constamment alimenté d’huile les surfaces en frottement, et cela est d’autant plus nécessaire que les surfaces sont en général pour les sommes de pression quelles supportent réduites presqii’à leur limite minimum. Aussi la moindre négligence sur ce point a-t-elle de graves inconvénicns : le premier est d'augmenter considérablement la résistance de la machine et souvent d'arrêter sa marche, le scrond d’user les coussinets très rapidement , le troisième de causer la rupture des pièces par suite de leur échauffcment et des efforts auxquels elles sont soumises1.

Le plus petit échauffcment des coussinets soumis à de fortes pressions changeant immédiatement les conditions de dureté réciproques tics métaux on frottement, augmente l’adhérence entre leurs surfaces, elles se creusent et se déchirent, et l’huile ne rétablit jamais complètement le bon travail des surfaces ainsi altérées.

C'est donc dans une rigoureuse attention dans le graissage que se trouve une des plus sûres conditions de conservation et de bon travail des machines. Un autre soin non moins nécessaire doit

' Oii comprendra facilement de quelle importance est le graissage quand on saura que pour le fer frottant sur le brou/c, par exemple, le coefficient de frottement quand les surfaces sont bien graissées est de 0,07 à 0,08 de la pression; quand les surfaces sont seulement onctueuses et mouillées d'eau il dévient égal à 0,19 et enfin il s’élève à o,i5 quand les surfaces sont très peu -ujiriuetites. •» »

être porté à maintenir autant que possible toutes les pièces dans leur état premier et normal de montage. Une machine composée de pièces si nombreuses et sujettes à de si fortes vibrations sons l’influense des chocs et des efforts rapides et incessans qu'cite éprouve, prend naturellement une certaine mobilité dans ses assemblages; c’est . à prévenir cette mobilité que le conducteur doit s’appliquer; il ne doit laisser dans les coussinets que le jeu nécessaire ; il doit remplacer les pièces cjui s’usent et resserrer les montages qui se relâchent. Ces assemblages sont d’ailleurs disposés de manière à parer aux ineonvéniens de l’usure partout où elle se manifeste dans les pièces mises en frottement.

i3. Df. l'Adhérence. — On avait d’abord supposé que l’adhérence qui pourrait exister entre les roues des machines et les* rails ne serait pas suffisante pour permettre de remorquer des poids considérables, et l’on commença par faire marcher les machines sur des crémaillères; mais on reconnut bientôt que l’adhérence des roues aux rails, quelque polies que fussent les surfaces en contact, était très suffisante, et que, de plus, l'emploi des crémaillères ne pouvait se faire que dans une marche très lente.

Cette adhérence varie en effet suivant le plus ou moins d<propreté des rails du 5' au i5' du poids que portent les roues motrices des machines ; et comme ce poids est ordinairement de S tonnes, les roues peuvent sans glisser se prêtera un effort de 1000 k. au plu?, à 320 k. au moins : cela excède de beaucoup le travail ordinaire; en effet, le poids des convois se partage en deux parties : celui des machines et celui des wagons. Le frottement développé par les machines équivaut à 8 k. par tonne et celui des convois à 4 k. environ; les machines étant supposées de io tonnes absorbent donc 8o k.; il reste alors dans le poids représentant l’effort auquel l’adhérence fait équilibre de 920 à î5o k. qui permettent la traction de 23o tonnes au plus ou de f»2 tonnes au moins.

Les trains ordinaires de vovageurs dans l’exploitation courante

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étant de six voitures faisant un poids de trente tonnes quand elles sont remplies de voyageurs, le poids qui représenterait la somme d’adhércncc nécessaire pour remorquer ce poids serait de i 20 kil., et avec la machine et son tender de 220 kil. au plus ; les limites les plus ordinaires de l'adhérence étant du sixième au dixième, il serait suffisant de faire porter un poids de 2 tonnes et demie aux roues motrices des machines dont le service ordinaire serait limité aux trains dont il est question ci-dessus.

Mais loin de là, le poids des machines de 12 tonnes est réparti, savoir :

Sur les roues motrices 5 tonn. 5

Sur les roues de devant 4 — 5

• Sur les roues de derrière ..... a — ' . *

Total. ..12 —

Culte répartition a sans doute l'avantage de permettre à une machine de remorquer des poids considérables et de faibles poids ; mais elle a aussi le grave inconvénient d’etrp, pour le chemin de fer, une cause de fatigue et de dénivellations dans lu position des rails qui exigent de fréquentes réparations.

Celte influence si nuisible du poids des machines a été démontrée par des résultats d’expériences incontestables.

Le chemin de fer de Livcrpool à Manchester était muni de rails de 20 kilog. à l’époque de son ouverture, le poids des machines locomotives était de 5 tonnes; mais il fut démontré en peu de mois, par la légèreté des pièces et la mobilité que prirent les assemblages, par la faiblesse de la surface de chauffe de la chaudière, que le poids devait en être porté à 7 et 8 tonnes ; mais sous l'influence de ce poids etdes grandes vitesses des machines, le chemin fut bientôt mis dans un état très inquiétant, les rails fléchissaient pour la plupart ou rompaient.

* 4' L)ks KtTET» de la machike scr les rails. -Il est, facile de SC

rendre compte des effets des machines sur les rails ; ces effets sont la conséquence directe des vices inhérens au mode de pose suivi jusqu’à ce jour, vices d’ailleurs bien connus des ingénieurs, et auxquels ils s’efforcent de remédier, • > ■#. >!-*

l'n chemin de fer est simplement posé sur le sol, il n’y est rattaché par d’autre lien que son poids et relui de la faible couche de terreou de sablequi enveloppe les traverses. Lors du passage d’une machine locomotive, le terrain est déprimé par l’intluencedu poids, il s’infléchit suivant son plus ou moins d'élasticité et suivant aussi • que le rail reporte la pression sur une plus ou moins grande por- . tion de sa surface. Le rail suit cette inflexion ; et comme, lorsqu'il s'affaisse sous la machiné, d se relève à l’avant et l’arrière , cela produit un mouvement d’ondulation chaque fois qu’il passe un train. Cet effet est tellement énergique que dans les pentes de i i a <4 millimètres la simple influence du travail fait descendre insensiblement les rails.

L effet de cette ondulation générale des rails n’aurait pas un tiès grand inconvénient si les inflexions sc bornaient aux limites * d élasticité du terrain; ruai’s il est loin d’en être ainsi: les vibrations qu elle produit ont encore une autre cause que celle qui est inhérente au terrain même; cette cause est dans l’inégalité de résistance des rails, hn elfet à I endroit du joint le rail n’offre plus • la même résistance que dans les autres parties; le poids sc trouve donc sur ce point reporté sur une plus faible surface du terrain - .1 1 infléchissement des rails d abord plus considérable dans cette partie .syccède leur relèvement après le passage du poids, la traverse est alors détachée du sol, et toutes les fois quelleaà suppor- , ter de nouveau le poids des roues du convoi elle est abaissée de nouveau par un choc violent contre le sol qui se déprime de plus en plus. Ces vibrations n oiit sans doute que quelques millimètres, un centimètre au plus pour limite dans les mauvaises poses; mais cela suffit pour occasionner des chocs à chaque passage de rail , annoncés parune espèce de martelage dont la cause estdansladiflérence de niveau que prennent les rails a leur joint. Celui qui • . j est sous I inflnenêc de la charge s’affaisse, l’autre reste élevé, et les

~MR42.ft+’ .

roues en surmontant cet obstacle éprouvent un choc dont le bruit signale le plus ou moins d’intensité.

Ou peut concevoir d’après cela combien la destruction d'un chemin de fer avec des rails de 20 kil. devait être rapide sous l’influence de poids aussi considérables que ceux des machines et wagons et à de si grandes vitesses ; il y eut nécessité de prendre immédiatement un parti , cai* le mal croissait avec une rapidité vraiment effrayante.

Les mesures prises furent de deux natures : la première fut de remplacer les rails de 20 kil. par des rails de 3o kil. Mais comme cette opération ne pouvait se faire que progressivement, elle eût été insuffisante ; on se détermina alors à mettre 2 roues de plus sous les machines à t\ roues. On avait remarqué en effet que l’action la plus nuisible des machines sur le chemin provenait de la manière dont, à la suite des vibrations que nous avons indiquées plus haut, les roues plongeaient aux joints des rails; on se borna alors à reporter une partie du poids des machines sur deux roues à l’arrière dans le moment du ploqgement, et pour cela on se contenta de placer simplement ces roues de manière à ne Jeur faire porter quand la machine était vide qu’une fraction extrêmement minime de leur poids pour empêcher le ballottement du ressort, puis quand la machine était remplie d'eau les ressorts se chargeaient de 5oo kilog. de plus environ. Ce moyen, quelque minime qu’il semblât en apparence, devint efficace au-delà de tout espoir ; il resta bien évident que dans les vibrations du travail les roues de derrière se chargeaient d’une partie notable du poids des machines, puisque la dégradation «lu chemin s’arrêta, et l’on put attendre patiemment le remplacement des rails légers qui n’aurait mémo plus été nécessaire si le chemin n’avait pas «lit être parcouru à des vitesses extrêmement considérables.

Nous 11’avons pas besoin d’expliquer comment il sc fait que dans les machines à 4 roues l’axe coudé soit forcément chargé de plus de moitié du poids. Quand les cylindres sont placés entre les roues, il faut «juc les manivelles de l’axe coudé échappent le front de la boîte à feu; alors une partie notable de la machine sc

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trouve placée en arrière de l’essieu coudé. La boîte à feu, la partie carrée de la chaudière, la place du mécanicien se trouvent pour ainsi «lire en porte-à-faux en dehors de l’essieu coudé, et le chargent démesurément.

On voit cependant que la distribution du poids des machine?' sur six roues n’a pas été faite pour distribuer le poids également , mais comme moyen de ménager la voie en ne reportant que pendant un faible instant du travail une portion du poids des roues motrices sur celles d'arrière; cela s’explique : sur le chemin de fer deLiverpool à Manchester, il se trouve de fortes pentes de 10 millimètres, et comme il importe de conserver aux machines une somme d’adhérence à-peu-près égale à l’effort maximum quelles peuvent faire, on n’a pas cru devoir chercher à diminuer le poids porté par les/ roues motrices. La forme des machines à six roues n’a donc de différence avec les machines a quatre roue* que par l’addition de deux roues sur l’arrière, ne fonctionnant que dans les secousses. Cette modification , peut-être rationnelle pour des chemins de fer tels que celui de Liverpool à Manchester, sur lequel se trouvent des pentes variables et très fortes, est incomplète pour d’autres chcnains.de fer. Eu effet, les machines doivent être construites en vue du chemin sur lequel elles doivent fonctionner; si un chemin est court, les départs sont fréquens. les convois sont ordinairement légers; si les pentes sont faibles, l’effort fait par les machines est presque le même sur toute la ligne; un service de ce genre n'exigeant pas un effort considérable, la limite de l’adhérence peut être faible, et le poids porté sur les roues motrices beaucoup plus faible; mais comme on ne peut décharger les roues motrices sans charger celles de l’avant beaucoup plus que celles de l’arrière , le faible diamètre des roues de l’avant devient dans les machines actuelles une cause notable d’augmentation de frottement. Ce frottement croissant en raison inverse du diamètre des roues, il importe de ne pas ôter du poids sur les grandes roues pour le reporter sur les petites Aussi, est-il beaucoup à regretter que l’on n’ait pas généralement dans les machines augmenté le diamètre des roues de l’avant. Il

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est à-peu-près certain que cet avantage sera bientôt reconnu, et qu'il amènent de grandes économies dans les dépenses de réparation des chemins.

Les autres avantages de l’addition de deux roues aux machines à quatre roues, c’est quelles ont cessé de galoper, que leurs déviations latérales résultant principalement de l’affaissement inégal à droite ou à gauche des traverses ont perdu de leur intensité, que leur mécanisme s’est mieux conservé, leurs assemblages se sont maintenus davantage, les fuites par les tubes sont devenues moins fréquentes, enfin, en cas de rupture de l'essieu coudé, il n’y a pas de danger qu’elles sortent de la voie.

Une question fortement agitée sur le meilleur choix des dispositions à donner aux machines locomotives a été celle du châssis en dehors ou eu dedans des roues. L’expérience a décidé pour les châssis extérieurs , d’accord en cela avec les principes. Un arbre supposé rigide, sollicité dans un sens rotatif par des forces rectilignes, tourne avec d’autant plus de stabilité que ses coussinets sont à de plus grandes distances. En supposant qu'un axe coudé ne soit tenu par ses coussinets que vers son milieu , lorsqu’il sera sollicité par des forces agissant dans des sens différons et opposés comme celles qui lui sont transmises par les cylindres, il cessera dès la moindre usure des coussinets d’etre perpendiculaire au mouvement des pistons; il affectera au contraire un angle d’autant plus grand que les coussinets seront plus rapprochés du centre. Alors les rebords en saillie des roues viendront frapper contre les rails , la machine subira de violentes déviations latérales dangereuses à de grandes vitesses. Il en sera de même, et par une cause semblable, lorsque les manivelles, au lieu d’être le plus rapprochées du milieu de l’axe cojidé, seront placées à son extrémité, comme cela a lieu dans les machines où on a mis les cylindres à l’extérieur. L’usure des coussinets a aussi dans ce cas pour résultat de donner une grande intensité aux déviations latérales.