HP

L'huile d'olive, par ses qualités onctueuses, constilue toujours le meilleur des lubrifiants, pour le graissage extérieur des machines, et celui qui donne les moindres frottements. Elle a, de plus, la propriété de se saponifier, par son mélange avec l'eau sur les surfaces travaillantes, en donnant alors un graissage particulièrement efficace; on ne manque jamais de produire cette saponification, dès qu'il y a menace

Plg. 193.

d'écbaufTement. L'iiuile d'olive a des inconvénients, au point de vue de la conservation -, elle s'altère dans les caisses, à bord et en magasin, et lend à devenir acide ; sur les portées des pièces, pendant les stoppages prolongés, elle peut, en s'acidifiant, attaquer légèrement les surfaces métalliques.

L'huile minérale est beaucoup- plus stable que l'huile d'olive. Elle coule surtout beaucoup moins cher. Aussi l'emploi de l'huile minérale tend-il à se répandre de plus en plus, pour le graissage extérieur des machines, après avoir été adopté exclusivement pour le graissage intérieur.

En mêlant l'huile d'olive a l'huile minérale dans la proportion de un à deux, on obtient une huile composite, qui conserve à un degré suffisant la propriété de se saponifier avec l'eau, sous l'action du travail des pièces frottantes, et dont on est très satisfait dans la Marine française.

112 . — Graissage intérieur. — Pour le graissage intérieur des machines, cylindres et boites à tiroir, il importe, par-dessus tout, de limiter

Fi|. 19S. rig.lM.

A. Vase en bronze, conteuftat & sa partie înférieare l'eau Bnr laquelle sornase

l'huile.

B . JtoQction à ris fennant henDétiqaement le troa par lequel l'haile eflt introdajto

dans l'appareil.

C Tube de nivean gradué, indiqnunt la dépense .

D. Soupape donnant passage à l'eau condensée pour se rendre daus le tube H,

fermé quand celui-ci est plein.

E. Soupape réglant le débit; chaque goutte d'eau introduite chasse une même

quantité d'huile .

F. Tube par lequel s'écoule l'huile se rendant dans la vapeur; chaque goutte

est visible & sou passage dans le tube en cristal H .

G- Tnyau de conduite de l'haile au tuyau do vapeur.

H. Tube en cristal constamment pleiu d'eau par lequel passe la goutte d'huile.

K . Serpentin condensateur placé dans un endroit fraia de la machine, & 1 mètre eariroD an-dessus du tuyau de vapeur, d'où l'eau provenant de la vapeur condensée tombe au fond du rase A par le tuyau V .

L . Soupape servant à interrompre le fonctionnement de l'appareil, lorsque la machine est arrêtée pendant un certain t«mps

P. Robinet de purge.

S. Soupape qu'on ouvre en grand lorsque le compte-goutte ne fonctionne pas .

ai. Colonne d'eau dauB le tuyau V, ed colonne d'huile dans le tuyau G, dont la différance de poids produit i'écoalement de l'huile

17)71 Plan de séparation de l'huile et de l'eau.

vv. Robinets du tube de niveait.

au plus slrict minimum la dépense d'huile, que Ton regrette de ne pouvoir supprimer. La question d'économie est la moins importante de celles en jeu, car la consommation n'est guère que d'un quart de litre d'buile par tonne de charbon brûlé. 11 importe surtout d'éviter la salissure des tubes de condenseurs, l'engorgement rapide des filtres, et enfin l'introduction de l'huile dans les chaudières, que l'emploi des filtres d'eau d'alimentation ne peut pas supprimer totalement.

La grande diminution du graissage intérieur, qui consommait autrefois plus d'un kilogramme de suif par tonne de charbon, a été rendue possible, surtout par l'adoption des machines verticales. Elle exige l'application d'un faible bandage aux bagues des pistons à vapeur et des tiroirs cylindriques ; elle exige aussi une compensation très parfaite des tiroirs plans, toujours plus exposés au grippement que les tiroirs cylindriques.

Les appareils dégraissage intérieur sont nécessairement automatiques, afin d'avoir un débit continu, régulier, échappant aux caprices des hommes de quart. Rien, du reste, ne peut faire connaître, en général, au mécanicien, le moment où il devient nécessaire d'introduire de l'huile à l'intérieur d'organes qui échappent à sa surveillance. Cette dernière considération avait déjà fait introduire le graissage automatique, avec les appareils Koscoë, au temps des condenseurs à injection et du graissage intérieur au suif.

Les appareils de graissage intérieur peuvent se diviser en deux séries, d'après le principe de leur fonctionnement.

Dans les uns, dont le graisseur Consolin, figures 193-194 empruntées à M. de Montchoisy, est le type, le débit d'huile est réglé par la condensation de vapeur, dans un petit serpentin K, de surface réfrigérante déterminée. L'eau condensée, en pénétrant dans le réservoir d'huile minérale, en chasse un égal volume d'huile, qui est envoyé dans le cylindre ou la boîte à tiroir desservie. Ces appareils ont été, pendant assez longtemps, presque exclusivement employés.

On se sert de préférence aujourd'hui d'appareils à piston, dont le graisseur Drevdal peut être regardé comme le modèle le plus usité, qui ont, sur les précédents, l'avantage de régler leur débit sur le nombre de tours de la machine. Ces appareils, comme leur nom l'indique, sont tous de petites pompes foulantes à huile. Leur piston est actionné par la machine elle-même. Le mode de conduite peut variera l'infini; avec la disposition Drevdal, représentée figure 195, nous citerons celle des graisseurs Brin, etc. Une pompe unique, refoulant l'huile dans un réseau de conduits de sections convenables, suffit pour toute une machine.

rig. (96.

a Corps de graisseur à S pUtona ploogeurs.

b Pistons plongeurs-

c Tiges filetées actionnant les pistons.

d Kones stiiées.

e Vis Bans fin avec cliqnet de commande.

/ Cliquet actionné par une barre d'excentrique.

g Clé à douille, serrant à remonter les pistons rendus à fond de co

h Manette pour donner le mouvement à bras.

I Taquetempèchantla rotation des pistons pendant leur descente.

j Entonnoir de remplissage.

k- Soupapes de sûreté.

l Tuyau de refoulement munid'un clapet de retenue.

m Robinet de vidange.

Lorsque le lubrifiant employé pour le graissage extérieur de la machine est de Thuile minérale pure, et qu'elle est assez fixe pour ne pas donner de vapeurs inflammables à 250°, on peut employer un appareil de distribution unique pour le graissage intérieur et le graissage extérieur. Un modèle de ce genre, dû à M. Barre, se compose d'une pompe à huile, actionnée par un petit moteur indépendant et envoyant l'huile dans deux réseaux de conduits, dont l'un sous pression pour le graissage intérieur; il fonctionne d'une manière satisfaisante sur le Corse, de la Compagnie transatlantique.

A titre de souvenir, nous pouvons rappeler le vieux graisseur à boule et à double robinet, fig. 196, dont le fonctionnement repose sur le simple principe du sas, et qui est encore employé pour le graissage intérieur des machines de très faible puissance.

Fig. 196.

113. — Pattes d^ araignée distribuant V huile sur les surfaces frottantes. — La couche d'huile, interposée par le graissage entre les deux surfaces métalliques qui glissent l'une sur l'autre, est très mince; on l'estime à un centième, ou tout au plus, à deux ou trois centièmes de millimètre. Sous cette faible épaisseur, variable sans doute avec son degré de fluidité, Thuile résiste très bien, en vertu de la capillarité, à Teffet de la pression qui tend à la chasser de l'espace qu'elle occupe ; on pourrait citer, en effet, des crapaudines dans lesquelles le graissage s'opère, bien que la pression par centimètre carré soit dix fois plus élevée que sur aucun organe des machines marines. Toutefois le transport de rhuile, produit par entraînement entre les surfaces, opéré sur un volume aussi réduit, ne peut se faire qu'à courte distance. 11 faut donc que l'huile soit distribuée sur les surfaces frottantes en des points assez rapprochés les uns des autres. Cette distribution est faite par les pattes d'araignée.

Les pattes d'araignée opèrent de deux manières différentes. Tantôt ce sont de simples petits réservoirs locaux, ramassant eux-mêmes l'huile sur les parties des surfaces où ils en trouvent pour la garder en réserve et la déposer plus loin. Tantôt ce sont de véritables petits canaux de distribution, formant le prolongement des lumières alimentées par les godets graisseurs.

Le premier cas se rencontre nécessairement dans tout le graissage intérieur, puisqu'il n'existe pas de lumières amenant l'huile aux bagues des pistons ou aux glaces des tiroirs.

La figure 197 représente un modèle de pattes d'araignée pour bagues

de piston, comportant cinq cannelures parallèles qui forment réservoirs d'huile sur tout le contour de la bague. Cette disposition paraît préférable

^■^iB«a*aa«iiiiiii

■ ■iliiiiii

■ ■iiiinii

Fig. 197.

à remploi d'une simple cannelure ondulée, parce qu'elle peut aider à

rétanchéité du piston.

La figure 198 représente les pattes d'araignée de la glace d'un tiroir à doubles orifices. Il y a quatre cannelures transversales, p, p\ p", p"', pour le graissage des barrettes et deux cannelures ondulées, P, P', pour le graissage des portées latérales.

Fig.-198.

Fig. 199.

Fig.200.

Dans le graissage extérieur, on trouve, pour les glissières, des exemples de pattes d'araignée formant de simples réservoirs d'huile, comme sur la figure 199; celte disposition est même assez répandue. On peut aussi, comme sur la figure 200, réunir entre elles les pattes d'araignée de la glissière et en faire un réseau de conduits graisseurs recevant l'huile par le haut et la distribuant du haut en bas de la glissière.

La communication directe des pattes d'araignée avec les canaux d'arrivée d'huile est à peu près générale pour le graissage extérieur. Elle se rencontre en particulier sur les coussinets des soies de bielles et de portées d'arbres.

Les figures 300 et 201 représentent des coupes montrant les deux moitiés du coussinet avec leurs pattes d'araignée différentes. Dans la

figure 300, il va un réseau de pattes d'araignée p^^p communiquant avec les lumières II; les deux dégagements P, P, pratiqués à la coupe du coussinet, servent en même temps de réservoir d'huile, lorsqu'ils ne sont

pas employés à la distribution de l'eau d'arrosage, figure 186. L'arrivée d'huile aux pattes d'araignée de la moitié inférieure du coussinet se fait par communication avec les dégagements de la coupe (âg. 301).

Les pattes d'araignée s'arrêtent toujours à une certaine distance du bord du coussinet.

On dispose quelquefois, à la sortie des pattes d'araignée, un canal d'évacuation de l'huile chargée de poussière métallique, dont on reul faciliter le renouvellement. Ainsi, sur les paliers de butée à anneaux fixes, on pratique en a a une lumière longitudinale réunissant la partie inférieure de tous les anneaux du palier, où s'amasse l'huile qui a tra-

Fig. 202.

vaille. Celle lumière est munie d'un bouchon de fermeture ; elle s'ouvre ou se ferme à volonté, pour ne pas exagérer la dépense d'huile.

114. — Consommation de matières grasses. Elude des qualités lubrifiantes des huiles de graissage. — Le graissage constitue une fraction importante du coût du fonctionnement des appareils moteurs, en main-

d'œuvre et surtout en matières. La dépense d'huile, en effet, n'est pas de moins d'un trois centième, en poids, de la dépense de charbon, ce qu^ établit entre les prix un rapport du dixième, lorsque le kilogramme d'huile coûte trente fois plus cher que le kilogramme de charbon; tel était le cas, en France, avec l'huile d'olive. Le prix de l'huile minérale est sensiblement moindre; mais, d'une part, on associe encore l'huile d'olive à rhuile minérale, ainsi que nous l'avons dit, et, d'autre part, on dépasse en général le rapport de un à trois cents, car on délivre aux mécaniciens de la Sotte six à sept kilogrammes d'huile par tonne de charbon. Il importe donc d'éviter toute dépense d'huile qui n'est justifiée, ni par une diminution appréciable des résistances passives de la machine, ni par une diminution de l'usure ou des dangers d'avaries.

M. Thurston a essayé de déterminer mathématiquement le graissage le plus économique. Le principe de ses calculs mérite d'être exposé, comme une des bases du fonctionnement mécanique des machines.

Soit a le prix de revient du cheval effectif par jour de travail, tout compris, même l'iimortissement de l'appareil ; soit b le prix du kilogramme de matière grasse ; a et b sont deux constantes supposées connues.

Soit f le travail perdu par suite des frottements , qui varie en sens Inverse de la dépense journalière p de matière grasse ; f eip sont deux variables, fonctions l'une de l'autre.

Les résistances passives, dans l'appareil considéré, font perdre journellement, en valeur pécuniaire, la quantité

(1) Q = af+bp,

qu'il s'agit de réduire à son minimum.

La différentielle de Q, égalée à zéro, donne

adf'\'bdq=^o

(2) f = - ^ ^ dp a

Si donc on possède la courbe des valeurs de f en fonction de p, il suffit de lui mener une tangente de coefficient angulaire connu, pour déterminer le point correspondant au minimum de Q et, par suite, la valeur de p cherchée.

£n pratique, on se contente de régler la dépense d'huile, de manière à assurer son renouvellement continu sur les surfaces frottantes, en évitant toute perte d'huile s'écoulant sans avoir servi.

Diverses machines à essayer les huiles ont été inventée» et mises en service, pour comparer les qualités lubrifiantes des huiles de graissage. Les différences, qu'il s'agissait d'apprécier, n'ont jamais pu • être

obserrées bien nettement, en présence des effets prépondérants de la pression, de la manière dont elle se trouve répartie, el des autres conditions des expériences. Nous citerons seulement les expériences de Joessel, n'iâl, en raison des conclusions auxquelles elles ont abouti, pour les lois générales du frottement dans les machines.

115. — Arrosage. Hafraichissement par un courant d'eau. Précautiont diverses contre les échauffements. — Toute pièce frottante, comme nous l'avons dit au début de ce chapitre, s'échauffe légèrement en marche, l'élévation de température s'arrétant lorsque la déperdition qui l'accompagne est égale a la production de chaleur due au frottement. Il règne ainsi un état d'équilibre que le moindre incident de marche suffit à rompre, et qu'on n'arrive pas toujours à rétablir en forçant le graissage ; dans ce cas, il faut recourir à l'arrosage à l'eau.

L'arrosage doit être dirigé Judicieusement, de manière à refroidir l'arbre ou le tourillon, avant le coussinet qulTentoure. En produisant la contraction du coussinet sur une portée dilatée par l'échaufiement, on peut aller à rencontre du but cherché, et donner un serrage excessif. U arrive même que le refroidissement brusque du dos d'un coussinet, y produit une tension qui dépasse la limite d'élasticité ; le coussinet, ainsi allongé sur le dos d'une manière permanente, tend désormais à se fermer. Tel est le motit pour lequel, à la suite d'un violent échauffemenl, les paliers gardent quelquefois une tendance à toujours tiédir.

Fig.203.

De plus, l'arrosage doit toujours être assea modéré pour ne pas produire la trempe, el surtout, quand il s'agit d'une tige de piston, pour ne pas produire de déformations permanentes. Les tuyaux d'arrosage

doivent donc être percés de trous de manière à donner une pluie fine, que Ton dirige de préférence sur la pièce intérieure, arbre ou manivelle, dans le voisinage de l'articulation.

Une disposition excellente, lorsqu'elle est applicable, consiste à établir un canal de circulation d*eau à l'intérieur des portées ou des manivelles. L'établissement d'une circulation d'eau sur le dos des coussinets, flg. 203, bien qu'il puisse être regardé comme un moyen préventif énergique contre les échauffements, devient au contraire dangereux lorsque réchauffement s'est produit. Sur le dos des glissières, fig. 204, un courant d'eau aa est efficace, à la fois pour prévenir les échauffements et pour les faire cesser.

£n général, dès qu'une pièce tiédit, on commence par l'arroser extérieurement avec les précautions indiquées plus haut, et, en même temps, on fait arriver sur la portée elle-mêmeune petite quantité d'eau pour produire la saponification de l'huile. Quand réchauffement persiste et augmente, on peut être obligé de diminuer de vitesse, ou même de stopper

pour desserrer la pièce.

Toute pièce qui a chauffé doit être visitée et nettoyée à la première occasion. La cause de réchauffement doit être soigneusement recherchée. Quand il n'y a eu ni excès de serrage, ni défaut de graissage, cette cause consiste souvent dans la présence d'un corps étranger. Les poussières de coton siliceux sont dangereuses; aussi cette substance doit elle être proscrite des machines.

Il importe d'arrêter tout arrosage et tout envoi d'eau de saponification sur les portées, longtemps avant l'arrêt définitif d'une machine, sous peine de dangers d'oxydation.

Les échauffements sont souvent l'indice d'un commencement de déréglage dans les lignes d'axe, résultant de l'usure. Ils méritent alors la plus sérieuse attention du mécanicien, puisqu'ils révèlent le danger d'avaries beaucoup plus graves.

Fig. 204.

§ 2. — Calcul des surfaces frottantes. Coefficient d'usure.

116. — Choix du métal pour les surfaces frottantes.'^hes métaux durs, quand leur structure n'est pas parfaitement homogène et compacte, doivent être absolument écartés de toutes les combinaisons. Ainsi l'emploi de l'acier moulé ne parait pouvoir, d'ici longtemps, être toléré pour aucune surface frottante^ même pour une roue striée engrenant avec une vis en acier forgé. Les fontes dures et tenaces, au contraire, sont susceptibles d'un beau poli et donnent de bons frottements.

Comme règle générale, il faut toujours faire frotter l'un sur l'autre deux métaux de nature différente, dont l'un use l'autre et n'est que peu ou pas usé par lui. Ainsi les frottements de bronze sur bronze, fer sur fer, acier forgé sur acier forgé, seraient très mauvais. A la rigueur, on pourrait peut-être faire frotter le fer doux sur l'acier dur, mais on n'en a pas l'occasion. On obtient de bons portages de fonte sur fonte, à cause des qualités très différentes que peut présenter le métal; c'est un frottement très souvent adopté pour les cylindres et les tiroirs.

Le frottement du bronze sur le fer et l'acier a été longtemps d'un emploi presque exclusif, et se rencontre encore assez fréquemment dans les machines. La composition généralement adoptée pour le bronze des coussinets est la suivante :

Cuivre 84 i -^^

Etain 16 P^

Zinc .... éventuellement* 2

Les coussinets en bronze prennent un beau poli, et s'usent très peu, dans une marche régulière. En cas d'échauffement, il se produit des arrachements de bronze, s'encastrant dans le fer du tourillon, qui exif^ent une réparation très sérieuse des deux pièces.

On emploie de préférence aujourd'hui, pour frotter sur le fer et l'acier, des alliages beaucoup plus mous que le bronze, dont il existe deux séries principales, une où l'étain domine, l'autre où le zinc tient la plus grande place.

Les alliages à base d'étain, les plus anciennement employés, portent le nom générique de métal antifriction. 11 existe des formules de composition assez différentes, et des variétés nombreuses de métal antifriciion, que^M.Charpy a récemment soumises aune étude comparative très approfondie, au point de vue de l'usure et du frottement. Dans les machines marines, on a l'habitude de forcer la proportion d'étain ;

M. Charpy fait une part plus grande à rantimoine, comme le montre le tableau suivant :

Marine de guerre

Chemins ' de fer

recommandé par M. Charpy

EtAÎn

Antimoine

Cuivre

La grande fusibilité de Tantifriction rend son emploi très commode, à bord, pour recharger sur place les paliers de butée à anneaux fixes.

L'antifriction se rencontre sur les patins de glissière, sur les paliers» et sur les bielles, surtout les tètes de bielles. Il est parfois appliqué sur les bagues des pistons et des tiroirs, et même sur les barrettes des tiroirs plans ; pour les bagues, on lui préfère cependant aujourd'hui le métal blanc, spécialement le bronze Perkins à 15 ^ d'étain et 80 % de cuivre. Son emploi est à peu près général sur les paliers de butée.

Le nom de métal blanc désigne une série d'alliages à base de zinc, un peu plus durs que Tantifriction, convenant bien pour les paliers et pour les pieds de bielle, assez faciles à couler, et d'une composition très variée. Voici quelques-unes des formules les plus connues.

Zinc • .

Etain. .

Cuivre. .

Plomb .

Antimoine

Bronze Bngnot

Bronze blanc

MéUi Fenton

Le métal Parsons constitue un intermédiaire entre les antifrictions et les métaux blancs, se rapprochant plutôt des premières. Sa composition est :

Etain 68

Zinc 30,5

Cuivre 1

Plomb 0,5

On fait aussi quelques applications d'alliages à base de plomb, connus dans le commerce sous les noms de mêlai Magnolia, métal Montefiore etc.

Enfin, au nombre des corps frottants, il ne faut pas oublier le bois de gaïac, si précieux pour garnir les portées immergées, parce que l'eau lui suffit comme lubrifiant. On fait frotter, sur le gaïac, une chemise en bronze rapportée sur Tarbre .

117. — Coefficient (tusure. — La détermination des surfaces de portage s'est faite, pendant longtemps, sur la seule considération de la charge n par centimètre carré de surface frottante, dont la limite était fixée par l'usage, pour chaque sorte d'organes des machines. La limite de la vitesse relative des pièces V a, de plus, été de tout temps implicitement fixée par celle de la vitesse des pistons. On ne cherchait pas à établir de relation entre la charge n et la vitesse V, pour les organes semblables de machines différentes.

La proportionnalité établie entre la pression totale P et la surface de portage S, lorsque n est constant, établit une uniformité désirable dans la manière dont s'opère le graissage. Cette proportionnalité mérite donc d'être conservée.

En considérant que le travail résistant dû au frottement et, par suite, l'usure probable des pièces, sont proportionnels à la vitesse V, on a été conduit, en vue de rendre l'usure uniforme, à rendre la surface S proportionnelle à la vitesse V.

L'application de ces deux règles combinées conduit, pour la détermination de S, à la formule

Q étant une constante qui a reçu le nom de coefficient cTusure. La formule usuelle (1) s'écrit généralement sous les formes (1 bis)^ (1 ter)j qui donnent l'expression du coefficient d'usure^,

PV (ihis) Ç==Q'

(lier) . nV = Q.

11 est à remarquer que, si le travail résistant T^ dû au frottement était, comme on l'a cru longtemps, proportionnel à P V, selon la loi de Coulomb,

(2) Tr=/*PV.

la surface S, déterminée par la formule (1), donnerait une section d'écoulement de la chaleur proportionnelle à la quantité de chaleur

produite. L'élévation de température des pièces frottantes en cours de marche serait ainsi constante. Nous verrons, n^ 130, que la formule (2) n'est pas applicable aux frottements dans les machines.

La détermination de la surface S à l'aide de son expression (1) est entrée dans la pratique des ateliers. Les règles usuelles adoptées pour calculer facilement les trois quantités P, S, V, et avoir ainsi des valeurs de Q comparables d'une machine à l'autre, sinon d'un organe à l'autre, sont les suivantes :

1® Charge totale P.

La valeur de F se déduit de la pression maximum de la vapeur dans le cylindre relevée sur le diagramme, sans tenir aucun compte, ni du poids des pièces mobiles, ni des forces d'inertie.

La pression totale P est supposée appliquée, sans correction, sur chacune des deux articulations de la bielle, et répartie sur les deux portées du vilebrequin adjacentes à la manivelle considérée.

Pour la glissière, on multiplie P par le rapport du rayon de la manivelle à la longueur de la bielle, ce qui revient à considérer uniquement la charge à l'instant où l'inclinaison de la bielle est maximum, en supposant que le maximum de la pression dans le cylindre se produit au même instant.

Pour le palier de butée, on évalue la charge totale, en partant de l'égalité entre le produit de la poussée R par la vitesse du navire en mètres Um et le travail utile développé,

ou, approximativement, (8) RU^ = |f,

F étant la puissance de la machine exprimée en kilogrammètres.

En exprimant la vitesse en nœuds, et la puissance F en chevaux, ce qui conduit à multiplier, dans la formule (3), la vitesse par 0,514 et la puissance par 75, cette formule devient,