TÊTES DE BIELLES
rf, =65"”, ff, = 1,225-65 = 80"'". Les coussinets ne portent de 'rebords que sur la face antérieure, de telle sorte qu’il soit possible de les retirer de leur cadre, après l’enlèvement de la clavette. Au lieu d’être placée au-dessous des coussinets, la clavette peut se trouver au-dessus, comme dans la %. 569, et, dans ce cas, le serrage a pour résultat de raccourcir la bielle, au lieu de l’allonger, comme dans la disposition actuelle. Dans les bielles d’accouplement des locomotives, ce mode de construction de la tête se trouve fréquemment employé, avec le renforcement figuré à droite en pointillé.
Fig. 577. Antre forme de tête de bielle fenuée, qu’on rencontre souvent employée pour le parallélogramme de Watt et certains dispositifs de guidage.
Fig. .577.
Pour les tourillons intermédiaires des arbres coudés, des contre - manivelles et des organes du même genre, il est néces-
TÊTEH PK B1ELLE8.
saire de recourir à des têtes de bielles, qui puissent s’ouvrir. Parmi les dispositions qu’on peut adopter, dans ce cas, les plus convenables sont celles dans lesquelles la fermeture s’opère au moyen d’une pièce de remplissage, qu’on ajuste sur les deux branches de la tête de bielle et qu’on fixe par des Imulons, de manière à obtenir un véritable cadre fermé, pour recevoir les coussinets. Les figures 578 et 579 représentent deux têtes de bielles de ce genre. Le dispositif de la première rentre dans le mode de construction de la iig. 568. La pièce de remplissage est maintenue par deux parties saillantes et fortement serrée entre les branches par deux boulons transversaux. La tête de bielle de la fig. 579 (Krauss) correspond à celle de la fig. 570 et est utilisée, conjointement avec elle, dans les bielles d’accouplement des locomotives. Comme la pièce de remplissage forme en même temps le coussinet supérieur, elle est en bronze. Cette pièce est maintenue par un seul Imnlon transversal, parfaitement ajusté (qui, sur la figure, est supposé enlevé); des rainures, pratiquées sur les faces intérieures des deux branches du cadre, empêchent
Fig. .578.
COLUEKS n’EXCENTKIQL’ES.
tout nionvcuient de rotation autour de ce boulon. Au-dessus de la figure principulc , .se trouve représentée une coupe transversale du coussinet supérieur, sur laquelle se voit la garniture en métal blanc. La rainure de séparation des coussinets est remplie par des feuilles de cuivre. La tête de bielle et le boulon sont en acier.
laîs fig. 580 et 581 rei)réscntcnt des bagues d’excentriques, qui ici sont supposées en bronze. La largeur b' = l de chaque bague est égale à la longueur du tourillon d’extrémité en foute, qui correspond à la pression de l'excentrique (v. § 8‘2). Pour y'F •= 40, ou a <1, ■= 45""‘, l =>5 — 60”’“; on obtient alors,
pour (f = lOO"”, b' = l^ (/', =. 45-^/ =. 15 • 8,16 -
142"”. Si l’on fait tf d, les nombres proportionnels, inscrits sur les figures, fournissent deux têtes de bielles, en forme de supports, pour tourillons d’extrémités, 'l'outes les dimensions se déterminent au moyen des nombres proportionnels, dont le module est donné ])ar la formule (23»i), à l’exception de celles des deux boulons, qui réunissent les deux parties de chaque bague. lasur diamètre !> se calcule par la formule:
ü — 0,33 (/, 4 0,05 tT, (231)
Mg. 580. Fig. 581.
(JU1.UKK» I)’KXCENTKl(iUE.S.
OÙ d\ désigne le modale des tourillons intermédiaires et celai des tourillons d’extrémités équivalents.
Kxemple. Pour d' = 400'"'", nuim ariotis jH'ccétlemnienl: d\= 142"'" et il, = dans ce cas, nous devons jrretulre: à = 0,33'45 -|- 0,05-143
75 -T 7,1, soit 23""'. Si on fait d' — d et, par suite, d\ = d,, la forvnde (231) devient identique « la formule (22U) du § 340 pour les têtes de bielles de tourillons d'extrimités.
Fig. 582. Collier d’exccutriquc en fonte, avec une garniture en brouze (que certains constructeurs suppriment complètement). Le corps de la tige est solidement relié au collier par une clavette transversale, établie parallèlement à l’axe de l’excentrique. Lorsque deux excentriques doivent être établis tout près l’un de l’autre, il convient d’incliner les clavettes à 45® sur la position précédente, afin de les rendre facilement accessibles.
Fig. 583. Collier d’excentrique en fer, muni également d’une garniture en bronze. Ici, comme dans le dispositif précédent, les deux coussinets en bronze doivent parfaitement porter l’un sur l’antre et il devient nécessaire de les limer, lorsqu’on veut les rapprocher. .\u lien de faire la tige d’une seule pièce avec la partie inférieure du collier, on adopte souvent la disposition représentée, en pointillé, sur la figure et qui consiste à donner à la tige la forme d’mi T, en la reliant à la tête par des boulons.
Fig. 582. Fig. 583.
COKl’8 DE blELLES.
TJ^es (les bielles à section circulaire.
Le corps d’une bielle peut s’exécuter en 1er, en fonte, en acier et même quelquefois en bois (chêne). Dans le cas où cette pièce n’est soumise qu’à des efforts de traction , si on la suppose à section circulaire et si on désigne par D le diamètre du coqts, par P l’effort de traction, il convient de ne pas descendre, pour D, au-dessous des valeurs suivantes:
Fer
Ÿp Acier
Fonte
, „ = 0,80, Bois de chêne
A ces valeurs correspondent des tensions, qui sont respectivement de 4‘, 2“, 6‘,*/j et t/,27, c’est-à-dire les */, seulement de celles que nous admettons ordinairement; cette réduction a pour but de tenir compte, dans une certaine mesure, de l’action des chocs, auxquels la bielle peut se trouver soumise, à certains moments, par suite de l’usure des coussinets.
Les mêmes formules peuvent encore, être enqiloyécs pour les bielles soumises à des efforts de conijircssion, mais seulement dans le cas où la longueur de ces pièces est très-faible. Lorsque la bielle a une longueur assez grande pour qu’elle puisse éprouver des actions de flexion, il convient généralement d’adoj)ter, pour le diamètre, une valeur supérieure à celle (pic ionmiraient ces formules. Pour une bielle, qui se trouve placée dans les conditions du n° II, § 16 (v. aussi § lôl), l’effort P doit être infé- Jl'j
rieur à /r* J désignant le moment d’inertie de la section de la bielle et /v’ le coefficient d’élasticité de la matière qui la
1 tf ij
compose. Nous devrons donc prendre : P ~ ; quant
au coefficient de sécurité m, l’examen d’un grand nombre de bielles montre qu’il varie dans des limites aussi étendues que celles indiquées précédemment pour les colonnes. 8i , en laissant provisoirement m indétenniné, nous remplaçons J par sa valeur
^ Z)‘ et E par 2U0W, pour le fer et l’acier, par lUOOO, pour
CORPS DK BIELLES.
1h fonte, et par IKK), pour le bois, nous obtiendrons, pour le diamètre du corps de la bielle, les expressions suivantes:
Fer et acier . . . D = o,lüym \ |
Fonte Z» - VZyP i . • (233).
Bois de chêne . . 2) == ü,2iym )/L\‘P J
Pour
ÿw» — l,l 1,19 1,32 1,41 1,56 1,08 1,78 1,97 2,11 2,24 2,34 2,51 2,66 2,78
Si on désigne par C les coelbcicnts de f zyP, les formules précédentes peuvent se mettre sous la forme:
où on doit prendre pour C des valeurs différentes, suivant le degré de sécurité m qu’on veut obtenir. En pratique, m présente, comme nous l’avons dit, de grandes variations. Dans les machines k vapeur fixes, et surtout dans celles de faibles dimensions, on rencontre, pour m, des valeurs très- élevées, qui vont souvent de 50 à 60. Nous devons faire remarquer, toutefois, que les petites machines à vapeur sont peu propres à fournir des indications sur les proportions k adopter, puisque, dans ce C4is, un excès dans les dimensions n’a qu’une très -minime importance, au point de vue de la marche ou de l’économie de matière. Pour les macliines à vapeur de force moyenne et pour celles de grandes dimensions, m est compris entre 5 et 25 et on le trouve Iréfiueinment égal ù 2(». Ces grandes variations doivent être attribuées, en partie, aux différences de fixation des extrémités des bielles; ainsi, par exemple, lorsque l’une des extrémités d’une bielle est munie d’un tourillon double, cette bielle, an point de vue des flexions, dans le plan des tourillons, peut être considérée comme se trouvant dans les conditions de la pièce du n° I, § 16 et, dans ce cas, il est évident que m ne saurait être inférieur k 4.
Avec m ^ 2i», on a, pour le fer et l’acier, 6’= 0,21-
7" Hxcmple. Une bielle en fer, de 3000'°“' de longueur, qui est soumise à une pression de HJOO'', est supposée munie d'un tourillon double, à Fane de ses extrémités; elle doit ueoi'r, /«ir suite, comme diamètre au corjis:
D = 0^2 yjOW yjjJÔd = 0,luy3000~Jlk) => ^1^36 = X26““.
COUPS DK H1KU.es.
Le corps de la bielle est Kcnéralenient aminci à partir da milieu, de telle sorte que le diamètre de la section, à chaque extrémité, ne soit plus que 0,7 D; le profil est formé par une litfiie à faible courbure. On peut utiliser, à cet effet, la courbe sinu - cycloïdale , représentée par l’équation (2U).
Aux extrémités, le corps de la bielle se raccorde avec les têtes par une série de sections, croissant d’une manière continue, de manière à éviter les variations brusques de tension. Les variations de tension ont une action d’autant plus nuisible que la vitesse de la bielle est plus grande. Lorsque cette vitesse est très- considérable, comme, par exemple, dans les locomotives, il SC produit encore un effet sensible do flexion dans le corps de la bielle. Cet effet est dû à ce qu’on appelle le fouettement de la bielle, qui, pour chaque tour de la manivelle, correspond à une double flexion, en haut et en bas, dans le plan de cette manivelle; la valeur de cette flexion augmente avec la puissance vive de la bielle et son poids. Dans une bielle ordinaire , reliant la manivelle et le piston d’une machine à vapeur , le jioint , pour lequel cet effet de flexion est le plus prononcé , se trouve compris entre le milieu du corps de la bielle et le bouton de la manivelle. C'est pour ce. motif que plusieurs constructeurs, au lieu de placer le plus grand diamètre du corps au milieu même de la longueur, le reportent légèrement en dehors, du côté de la manivelle , ainsi que le montre la fig. 584 , qui reproduit une disposition usitée dans la pratique et dont l’aspect est assez satisfaisant.
Kig. 084.
Nous devons, toutefois, faire remarquer qu’avec les vitesses ordinaires de pistons, de 1”',2 à l’“,5, l’influence du fouettement est à peu près nulle et qu’on peut généralement n’en tenir aucun compte, lorsqu’on adopte les coefficients de sécurité indiqués précédemment. Dans ce cas, l’adoption de la forme donnée par la figure précédente doit, en réalité, être considérée plutôt comme un moyen élégant de représenter l’action des forces aux différents points que comme une véritable nécessité de construction; U
CtjUI'M IIK «1KI.LE8.
convient d’ajouter que cette forme se prête bien à la réunion de têtes de sections difTérentes et qu’à ce point de vue elle mérite souvent d’être recommandée.
Dans les machines h vapeur, à rotation rapide, où la vitesse du piston est considérable, la question du fouettemeut se place au ])remier ranj^. Dans les machines d’ Allen, qui marchent à une très -grande vitesse, les bielles sont très -fortes et le renflement se trouve très - rapproché du bouton de la manivelle. Toutefois, ces machines ne sont pas de nature ù servir de point de départ pour l’établissement de formules de construction, puisque, dans les locomotives, ainsi que nous le verrons dans le paragraphe suiviuit, le coefficient de sécurité m est, en définitive, assez faible, bien que la vitesse du piston soit très -grande.
Dans les machines de bateaux, le eoeffieient m est généralement très -élevé; il est souvent égal à 30, 40, 60 et même 80. Quant au rapport de 1) k \'P il varie très -peu et est toujours compris entre ti,7o et 0,78.
Ces deux résultats doivent être attribués à ce que, pour ces machines, ou a l’habitude de prendre le diamètre du corps de bielle proportionnel au diamètre du cylindre. Il convient, en outre, d’observer que, dans les bateaux, la fondation des machines est loin de présenter une invariabilité absolue et il est nécessaire, par suite, d’adoj)ter un coefficient de sécurité élevé. La fig. &8."> représente une bielle de machine d’un navire à hélice. Le coq»s est complètement cylindrique et les têtes ont une disposition analogue à celle de la fig. 567.
Fig. ;>sÿ.
COUPS DE BIELLES
2“ Kxemple. Pour une machine de c«is<eau » hélice, on donne P «=“ iSOOC^, L •=• 1515’". Pour m — 20, on a, d'après ee qui précède:
V yP-C'}j^p = am o,2ii-^^-^0,21!i(]7 '2,7^117’". Maudslay,
avec les mimes données , a pris D = 152 ce qui correspond à un cœfficient de séatrité m =— 51,7. Le diamètre à des boulons était de 76’“’;
d'après la fig. 567, on aurait dû prendre: à = 0,53 0,53 ■ 146,1
— 77 7, soit 76”"“. Dans d'autres tnachines de navires « hélice, on
trouve le quotient ÿ^Tp compris entre 0,67
cette valeur élevée
peut s'expliquer, en partie, par l'emploi de filets carrés à forte saillie, en partie, par rintention où l'on était d’obtenir une tris-grande sécurité.
Corps de bielles à section rcctaiignlaire.
Lorsqu’on a a construire un corps de bielle à section rectangulaire, on peut déterminer d’abord, d’après les règles du paragraphe précédent, le conoïde correspondant à la section circulaire et transformer ensuite ses sections en rectangles. Si on désigne par
h le plus grand | d’nnc section rectangulaire quelconque, h le plus petit )
5 le diamètre de la section circulaire pour le même point, on doit prendre, dans le cas on la hauteur /» est donnée:
h il
si, au contraire, c’est la largeur h qui est coimue, on a:
Enfin, lorsqu’on donne simplement le rapport on doit prendre:
La table suivante contient une série de valeurs, fournies par ces formules.
CORPS DE BIELLES
O.CiO
1" Exemple. I..e procédé le phts commode eonitiete à ne tlonner le profil des hauteurs EFG 11, fig. 586 , et à déterminer les largeurs au moyen des colonnes 1 et 3 de la table. Après uroir tracé le profil idéal « sections circulaires AB(’l), on détermine le profil EFGH au sentiment, en s'aUachant
t'ig. 586.
(I ce que ses différentes hauteurs ST, PQ .... soient su]>éiieures aii.r diamètres corresjmndants st, pq du corps idéal. Si on prend, par e.rrmple,
S T == Ifist , la table donne (colonne 2, ligne 7): b = 0,72 st; fxnir PÇ =» P6t '»• " 'If même; b — 0.7,3 pq, etc.
Si b devait être égal à 0(7 IJ, on devrait prendre, iV après la table (col. .3 et 4, ligne 7), la hauteur S T ^ 2,07 1).
Si la hauteur devait être constamment le double de la largeur, il fauilrait prendre , d'après la table, b égal, en chaque point, ti 0,74 du diamètre à correspondant à ce point.
Dans certains cas, il est avantageux de pouvoir calculer directement la section rectangulaire du eorps de bielle eu un point; on a alors à introduire le plus petit des moments d’inertie de la section; en posant J ^ '/u o" obtient les formules suivantes, dans le cas des bielles en fer et en acier: pour une valeur déterminée de h\
