NOM
du
cnrain m m.
Rilling Worth.
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Newcaatle.
Idem.
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Idem.
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Idem.
Idem.
iTrlton.
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Lirerpool.
Idem.
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Dcnain.
Back Worth.
Epinac.
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Darlington.
Roanne.
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Idem.
Lyon.
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Bohon.
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Andrcxicux.
36oo
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Gloscow.
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Whitâtablc.
Ce sont les chocs contre les inégalités , les pavés , etc., qu'éprouvent les W f illf commun a „» voitures sur nos routes qui ont forcé de les construire si solides et d'un jjjw» «ode» «te tr»n«poids égal à la moitié des marchandises ; on aurait donc pu croire que les chemins de fer qui aplanissaient ces obstacles amèneraient une améliora-
lion notable dans le rapport des masses des véhicules et des marchandises; mais il n'en a point été ainsi , et ce rapport , par les motifs que nous avons exposés , est resté précisément le même.
Poids des voitures sur les routes ordinaires.
ttftcu de vorrcRts
1 t» DE TOITVBFJ
55oo
Diligences françaises.
7OOO
Grosses voitures à 2 roues.
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Diligences anglaises.
Léger chariot à fi roues.
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5oo
Charrettes .1 deux roues.
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3}oo
Grosses voitures à li roui--.
Ce rapprochement fait voir quel vaste champ est encore ouvert au perfectionnement des transports , puisque les chemins de fer , tout avantageux qu'ils sont, perdeut comme les roules ordiuaires le tiers de la force qu'on y emploie.
Si on étend cette observation aux canaux , on trouve que la masse des bateaux est à peu près le tiers du poids des marchandises; ainsi les trois moyens de transport qui ont le plus contribué à la prospérité du commerce intérieur des nations ont, presqu'au même degré, la^même imperfection.
De, rooei dei waggoni
Poiition.
DMMCUJOm.
Les roues et leurs axes sont les parties les plus importantes des waggons.
Les axes doivent être plus éloignés l'un de l'autre que les appuis des rails , afin que le poids d'un waggon en repos porte sur six appuis , el que chaque distance entre deux chairs ne soit chargée que du quart de ce poids.
Le diamètre des roues des waggons, messré à l'extérieur de la jante, varie de o«,70 à i*,oo ; celui des roues des locomotives va jusqu'à 1», 40. Au-delà de la jante est un rebord ( boudin, creuse) , qui fait saillie de o^.oigà o^.oSo , et retient la roue sur le rail; la largeur de la jante, non
compris rebord , csi de o m ,07 à o",io, l'épaisseur du rebord est de o",o5 , et celle de la jante est de o m , oa5 à o m , o3o.
Les roues des waggons ont de six à douze rayons de o w , 020 d'épaisseur, sur o M ,07 à o",o8 de largeur, et des moyeux de o m ,i5 à o m ,i9 de diamètre sur autant de longueur. Elles pèsent de ioo à 130 k.
Ordinairement la jante est légèrement conique. Celte forme maintient Forme de Uj»ote. les waggons dans Taxe de la voie lorsqu'elle est en ligne droite; dans les parties courbes , 'l'effet de la force centrifuge et du jeu , est de placer les rones de manière à ce que le grand rayon d'une jante touche le rail de grand rayon, ce qui est un avantage; il ne faut pas que la forme conique soit trop prononcée, parce que les rails ne pourraient résister ù la poussée en dehors.
Le profil du rebord est varié: tantôt c'est une demi-circonférence à Profit .lu rebord, peine raccordée avec la jante , d'autres fois c'est une surface conique terminée par une demi- circonférence ou deux quarts de cercle formant doucine t Jtg. 60 , G3 , 65 , 66, 67 , 68. En général, le rebord doit avoir d'autant plus de saillie que le chemin présente des courbes plus prononcées , que la vitesse est plus grande , et que les effets de la force centrifuge sont plus à craindre.
Les edge-rails forment promptement dans les jantes une gorge qui oug- l'un* de» roue» ormente le frottement. On remédie à cet inconvénient en donnant une espèce de trempe à la partie extérieure des roues. On les fond dans un cy- RwM8d ,^£ to tn * lindre de fer dont le refroidissement plus prompt que le sable ordinaire de moulage rend la surface extérieure plus dure.
Cette opération présente des difficultés ; la partie extérieure de la jante, inconvânient. promptement solidifiée, forme un cercle déjà rigide avant que le retrait des parties intérieures sort opéré ; il en résulte que les rayons se séparent de la circonférence , ou se solidifient dans un état de tension si grande qu'ils cassent au premier choc. Ou a cherché à prévenir ces necidens en donnant une grande épaisseur à la jante par rapport aux rayons, afin que ceux-ci refroidis les premiers se retirent plus tôt; ou en séparant le moyen en deux ou trois et même quatre parties, dont on remplit les intervalles avec des coins en fer ou de bois, après avoir cerclé les deux bouts du moyen en fer. ( Fig. 60 , 64 , 65. )
Les roues en fonte ont été plus exposées & la rupture quand on a augmenté la vitesse des transports, et c'est principalement sur la forme des roues des machines locomotives , qui entraînent rapidement les voyageurs
3o CHEMINS DE FER.
et qui sont plus pesantes que celles des \vaggons,que l'imagination des constructeurs s'est exercée.
Variété dos rou«». On a fait des roues en foute avec rayons en ligne droite, en forme de S , bifurquées , etc. fig. 61 , 62 , G4 , 05.
On a fait des roues en fonte, pleines, sans rayons, ayant seulement trois ou quatre vides circulaires.
On a fait des roues en fonte, fondues autour de rayons eu fer malléable, retenus par leur forme de queue d'arondc.
On a fait des roues avec jante et moyen en fonte , et rayons en fer à tête noyée da us la jante, tendus par des écrous tournant en dedans du moyeu; ces roues élaieut cerclées eu fer forgé ,fig- 65.
Ou a fait des roues de locomotives avec des rayons en fer forcé , des jantes formées de deux parties circulaires en fonte se retournant d'equerre et cerclées en fer forgé ,fig. 68.
On en a fait avec jante et rayons en bois , double cercle en fer forgé , moyeu en fonte d'une seule pièce ou de deux pièces moisées, fig. G6, 67.
On a fait les quatre roues des, locomotives de même diamètre , puis on en a fait deux d'un diamètre plus petit.
Enfin le même ingénieur a d'abord mis six roues aux locomotives ; puis quatre, puis parait revenir au premier nombre.
Il serait impossible de décrire tous les systèmes de roues , il n'y a peutêtre pas de combinaisons qui aient plus varié dans ce qui est relatif aux chemins de fer. Rien ne prouve mieux l'importance de cet objet , puisque cette grande variété de forme indique que l'on n'est satisfait d'aucune.
Au milieu de cette quantité de modèles divers, aussitôt abandonnés qu'essayés , un fait reste seul bien établi , c'est que pour les locomotives e» roue^cerckci en QQ rcuonce à faire toucher les roues de fonte contre les rails cl qu'il y a un grand avantage a les cercler en fer malléable. On pourrait peut être aussi y joindre l'emploi du bois dans les jantes et les rayons , au moi us pour les machines de grandes vitesses.
Les roues s'usent principalement dans l'angle de la jante et du rebord. On peut réparer celles qui sont cerclées en fer, en les remettant sur le tour. Relativement à l'usure de chaque espèce, voici ce qu'où a observé.
Pour les roues de waggons , marchant avec des vitesses de 3 à 4 mètres, la fonte endurcie présente les résultats les plus satisfaisans ; d'après M. Wood , des roues de celle espèce employées depuis huit ans étaient encore en très bon état et paraissaient devoir durer long-temps.
An railwny de Killing Worth , les roues des locomotives en foute ordi-
CINQUIÈME LEÇON. 3i
uaire s'usaient de o ".oi a5 en neuf mois , tandis que les mêmes roues cerclées en fer forgé ue s'usaient que de o m ,oo5 par an , c'est-à-dire cinq fois inoins.
ï.es essieux des waggons et machines locomotives sont fixés aux roues Euitux etcouuin*!» et tournent avec elles. Si les roues tournaient autour de l'essieu, le' plus petit jeu dans le moyeu permettrait au plan de la roue de s'incliner sur l'axe, et la voie changerait.
La rotation a lieu daus quatre coussiuets boulonnés sous les châssis. Des parties de l'essieu d'un plus grand diamètre que les coussinets , empêchent le mouvement dans le sens de la longueur.
Le diamètre des essieux est de o" ,o5 à o™ ,07 pour les waggons, et de o m ,og à o w ,ia pour les locomotives c'est-à-dire entre le 7; et du diamètre des roues.
Ce rapport n'est que de ^ pour les waggons du chemin de Liverpool Co,M, ^ ,, cn ^« ,ehor » qui portent sur quatre ressorts. Le corps de l'essieu a o'" ,08 de diamètre , mais les extrémités n'ont que o m ,o4. Elles font saillie eu dehors des roues, et ce sont sur ces parties que portent les coussinets , Jig. 76. Ces dispositions qui , à l'exception des ressorts, ont été imitées dans quelques waggons du chemin de Roanne, donnent de la stabilité à la charge et le moyen d'élargir la caisse, mais il faut augmenter l'entrevoie en proportion.
Les essieux sont toujours en fer et doivent être forgés avec beaucoup de soin. Les coussinets sont tantôt en fonte , tantôt en cuivre jaune , et quelquefois en fer malléable. Les uns et les autres doivent être tournés et toujours enduits de graisse. Ces précautions sont indispensables; ainsi on a remarqué au chemin de Lyon, qu'entre Rive de Gicr et Givors, un seul waggon mal graissé pouvait arrêter le train descendant dont il faisait partie.
Lorsqu'un essieu cesse d'être suffisamment graissé, il s'échauffe et se corrode quelquefois de o",oi en une heure.
Il est difficile de tenir les essieux toujours graissés , et ce n'est qu'après Mo ^ e 3 " ea j C gr ^^, lc ' plusieurs essais infructueux qu'on y est parvenu.
On avait d'abord imaginé au chemin de Liverpool de faire tomber sur l'essieu des gouttes d'huile par un trou du coussinet et au moyeu de mèches dont un bout trempait dans un vase d'huile et dont l'autre descendait sur l'essieu. L'huile qui s'élevait par capillarité retombait ensuite comme par la plus longue branche d'un syphon , fig. 80.
Au chemin de Roanne, ou avait placé le vase au-dessous de l'essieu sur lequel l'huile était portée au moyen d'une petite chaîne faisant noria et qui passait dans une gorge ménagée dans le coussinet ,fig. 81.
Kiciu de»
Dyiwinomi-lrc pour le
Krouemenl Jcjrouei.
Ces moyens ont été abandonnés, ci on a adopté ceux représentés dans l cs .Ab- 7°> >G. Do petites boîtes placées au-dessus des coussinets, sont percées d'un trou vertical communiquant jusqu'à l'essieu; le tout est rempli de suif , ou d'un mélange de suif, d'huile et de soufre. Le mouvement échauffant l'essieu et le coussinet dès qu'ils manquent de graisse, procure la fluidité nécessaire pour faire descendre peu à peu sur l'essieu toute la matière grasse, qu'il faut rcuouvelcr 1res souvent.
Au chemin de Lyon, on se sert d'huile contenue dans un petit vase au-dessous de l'essieu; un cylindre de bois, en partie plongé dans l'huile et pressé contre le dessous de l'essieu par un ressort , tourue avec lui par l'effet du contact, le mouille continuellement d'huile, dont une partie est transportée entre le coussinet et l'essieu,^'- 79-
Il est souvent nécessaire de modérer la vitesse des waggons descendais , et même , dans certains cas , il faut pouvoir la détruire complètement. On y parvient au moyen d'un frein manœuvré par un homme qui accompagne le train, moulé sur l'arrière du dernier waggon. Ces frcius agissent sur une ou deux roues. Leur disposition la plus habituelle est celle de la f'S- 56-
La résistance que les waggons opposent au mouvement sur le chemins de fer, désignée assez improprement sous le nom de frottement, étant un point très important , M. Wood a cherché à la déterminer par beaucoup d'expériences.
Pour l'évaluer, il s'est servi d'un dynamomètre à pendule. L'inspection de la fig. 69 suffit pour on faire comprendre le mécanisme. L'instrument est l'intermédiaire entre l'action du moteur et la résistance du waggon. Les diverses inclinaisons delà tige du pendule, dont le limbe a été gradué par l'application de poids connus, indiquent des tirages précisément égaux à ces poids.
Au moyen de cet instrument, M. Wood a mesuré le frottement directement, mais il l'a aussi déduit du mouvement des waggous sur des plans iuclinés : la relation analytique entre l'inclinaison du plan , le temps , l'espace, le poids du waggon cl le frottement, donne la valeur de ce dernier, lorsque lotîtes les autres circonstances du mouvement sont connues par l'observation.
Le frottcmciit d'un waggon sur un plan horizontal se compose, i° de celui des essie ix dans le» coussinets ; a 0 de celui des jantes des roues sur les rails. L'expérience a appris que ces froltcinens n'augmentaient pas tout-
à-fait autant que les pressions , mais dans la pratique on peut les supposer proportionnels. Soient :
d le diamètre des essieux , et D celui des roues ;
W le poids du corps d'un waggon ;
R celui des roues et des essieux ;
/" W le frottement des essieux mesure à la circonférence ;
y^W-f-R) celui de la circonférence des roues sur les rails ;
F la force de tirage faisant équilibre à ces deux frottemens : en remarquant que la force de traction d'un waggon agit comme si elle était appliquée à la circonférence des roues , nous aurons :
d'où
Pour vérifier si chacun de ces frottemens est proportionnel à la pression sous laquelle il a lieu , il fallait en observer au moins un séparément : c'est ce qu'a fait M. Wood. 11 a d'abord déterminé le frottement total , soit directement , soit par la descente des waggons sur les plans inclinés , ensuite il a évalué isolément le frottement des roues sur les rails ; puis, retranchant ce dernier du premier , il a eu celui des coussinets.
Si on n'a pas égard à l'inertie des roues d'un waggon descendant librement sur un plan dont l'inclinaison est -y- on a :
W étant le poids du corps d'un waggon;
R celui des roues et des essieux ;
E l'espace parcouru sur le plan pendant le temps t y
#la vitesse donnée par la gravité au bout d'une seconde ;
F le frottement total supposé indépendant de la vitesse.
Si on a égard à l'inertie des roues (supposées pleines et homogènes ) leur moment d'inertie étant -^-r 1 , et la vitesse angulaire à la circonférence étant égale à celle du waggon , leur rotation produit la même résistance qu'une masse entraînée par le waggon ; on a donc :
* Recuoic dM Icçau »ur Ut machine* de M. WarUr , rage 149.
Froltcfix-nld'un jon tut un plan io-
roues M u lu i
formule semblable à celle par laquelle M. Wood détermine le frottement total sur les plans inclinés.
Si on fait W = o, c'est-à-dire s'il n'y a que les roues et les essieux, le frottement F se réduit à la résistance/ R sur les rails, et on a
Pour faire les expériences sur ce genre de frottement isolé, M. Wood a fait descendre sur un plan incliné une seule paire de roues avec l'essieu ; il a observé les circonstances du mouvement, et en substituant les résultats dans la formule (3) il a eu la valeur de f .
Pour faire varier la pression, on remplissait de plomb l'intervalle des rayons des roues.
L'inclinaison du plan était d'environ 7^ ; le diamètre des roues de o," 87; la longueur totale parcourue de 1 5a";. le temps était observé à chaque -longueur de 3o", 40 e , parcourue; ainsi le frottement a été déterminé pour différentes vitesses , lesquelles ont varié de i" ,80 à 4"»oo.
M. "Wood a trouve qu'avec le seul poids des roues et de l'axe , le frottement mesuré a la circonférence variait de ^ à ^ ; et que pour les roues chargées, comme elles le sont sous le poids des waggous, il était de
Mais la formule qu'il a employée n'étant pas exacte , on trouve, en la rectifiant, que ce frottement peut être évalue moyennement à 0,00a de la pression. Ce qui engage M. Wood à prendre le plus petit des rapports donués par l'expérience, c'est que deux roues seules doivent se détourner plus facilement de la voie que quatre roues unies au châssis des waggons ; qu'en conséquence les rebords doivent quelquefois éprouver un frottement latéral qui s'ajoute à celui des jantes. Au surplus, on conçoit que lorsqu'il s'agit de déterminer des rapports qui ne diffèrent que de quelques millièmes, les expériences deviennent bien délicates elles résultats bien incertains.
Coulomb a mesuré directement l'espèce de frottement dont il s'agit pour descyliudres de bois de o", 16 et o", 5 a de diamètre, chargés dc5ook.il. et roulant sur des pièces de bois bien dressées à la varlope; il l'a trouvé proportionnel à la pression et en raisou inverse des diamètres , de sorte qu'une roue de g.ûac de o-,8; de diamètre éprouverait une résistaucc d'environ o*,ooi de la pression.
Voici le tableau des cinq premières et de la ai» expérience de M.Wood ; dans les cinq premières, le poids des deux roues et de l'axe est de 270 kil. , et dans la dernière de 2029 kil.
