CHAPITRE VIII

71. Bâtis et fondations. — De même que les principales pièces mobiles des machines, les bâtis sont soumis à de grands efforts, et leur rôle dans la transmission des forces est tout aussi important. Le piston avec sa tige, la bielle, Tarbre avec la manivelle, d*une part, le palier, le bâti, et le cylindre, d'autre part, forment un ensemble qui reçoit l'action de forces développées par la pression de la vapeur sur le piston et sur le fond du cylindre. La déformation élastique du bâti, sous l'action de ces forces, doit être très faible ; les attaches des diverses parties fixes doivent être assez solides pour les maintenir sans aucun déplacement.

Certaines fondations portent seulement le poids de la machine, et empêchent qu'elle ne vibre et ne se déplace petit à petit. D'autres fois, la fondation joue aussi un rôle essentiel dans l'ensemble, en transmettant une partie des forces intérieures, qui s'y développent. Ainsi, dans la machine à balancier, le cylindre, le support du balancier et le palier de l'arbre ne sont reliés que par la fondation; il est vrai que les efforts exercés par ces trois pièces ne s'écartent pas beaucoup de la verticale. De même, dans les machines horizontales, avec manivelle en porte-à-faux, le palier le plus éloigné de la manivelle n'est généralement rattaché au reste du bâti que par la fondation : la fosse, où se loge la partie inférieure du volant, empêche toute liaison plus directe. Au contraire, le bâti est directement rattaché aux deux paliers quand la bielle motrice s'articule sur un coude au milieu de l'arbre.

Certaines machines horizontales comportent une plaque

de fondation ou bâti plat, sur laquelle se boulonnent le cylindre et le palier; cette disposition était fréquente dans

les anciennes constructions. Mais, depuis bien des années, on voit plus souvent le bâti Corliss ou à baïonnette (fîg. 154 ), qui rattache directement le cylindre au palier. Ce bâti n'est pas exactement opposé à Teffort transmis par la bielle motrice : il en résulte une tendance au déplacement transversal du cylindre^ avec flexion du bâti. La rigidité même du bâti et les boulons qui fixent le cylindre et le palier sur la fondation s'opposent à ce mouvement. Le palier peut être fondu avec le bâti à baïonnette.

Dans de grandes machines horizontales de construction récente, on a ajouté une base plate à ce bâti, en combinant les deux systèmes.

Lorsqu'on met en marche une machine, la vapeur échauffe un peu le bâti, qui se dilate : la dilatation tend à éloigner le cylindre et le palier; on a quelquefois monté le cylindre sur une glissière longitudinale, qui en permet le déplacement: souvent on se contente de donner un peu de jeu dans leurs trous aux boulons de fixation du cylindre.

Dans les machines-pilon, le bâti n'est fixé qu'à sa partie inférieure ; la dilatation de la partie supérieure et du cylindre est libre. Mais il ne faut pas d'assemblage trop rigide entre les divers groupes d'un grand appareil à plusieurs cylindres ; l'arbre et ses supports ne se dilatent pas comme la partie supérieure de la machine, et, par suite des détentes successives, la température moyenne des divers cylindres n'est pas la même.

Les bâtis sont communément en fonte. Pour donner plus de légèreté aux machines-pilon, et en faciliter la visite, on remplace souvent, par de gros boulons ou des colonnettes en fer, les montants en fonte, sur une des faces de la machine (fîg. 152), ou même sur les deux faces. On réduit aussi le poids des bâtis en les coulant en acier, notamment dans certaines machines marines.

La disposition de la figure 152 est d'ailleurs logique à divers points de vue. L'arbre tournant dans un sens, tout le reste de la machine tend à tourner en sens inverse, et le

PRINCIPAUX ORCANES DES HAGHINGS 237

bàtî doit résister à un moment de rotation égal au moment

moteur. Ce moment résulte de l'effort que la tète de pii

exerce sur la glissière. Par suite, un des côtés du coulé en fonte et partant lea glissières, est plus.

chargé que l'autre, pour lequel les lîges de fer suffisent.

Les fondations des machines fixes se coinposent^e massifs en maçonnerie, construits avec des pierres de taille ou en béton. Les machines marines sont boulonnées sur les membrures du bâtiment.

Les fondations des machines fixes transmettent au sol des vibrations parfois gênantes : on peut les amortir en faisant reposer le bâti sur des plaques de caoutchouc. Ces plaques doivent être disposées de manière à porter 4 à 6 kg par cm* ; de plus les boulons de fixation doivent être entourés de caoutchouc, comme si on voulait réaliser un isolement contre le passage de Télectricité.

72. Cylindres. — Les cylindres sont fondus d'une seule pièce, même avec une enveloppe de vapeur (fîg. 453), ou bien une chemise intérieure rapportée forme l'enveloppe (fig.' 154). L'exécution du joint étanche aux deux bouts de la chemise a une grande importance. La table des tiroirs plans, ou la chemise du logement des tiroirs cylindriques, ou même la boîte à vapeur entière peuvent également être rapportées.

Sur les petits cylindres, des bossages, dans les barrettes qui séparent les lumières, permettent de fixer, à l'aide de vis, de nouvelles tables lors des réparations.

La base du cylindre qui regarde l'arbre peut être fondue avec le cylindre, ou bien rapportée comme le plateau opposé.

Les cylindres sont presque toujours en fonte; cependant on a quelquefois coulé de grands cylindres en acier, en y rapportant des chemises de fonte, et même d'acier.

Les plateaux des petits cylindres, en fonte, sont formés d'une toile raidie par des nervures. La double toile donne plus facilement une résistance suffisante pour les grands diamètres et permet l'enveloppe de vapeur.

Les cylindres sont munis de robinets purgeurs^ quand Fécfiappèmélît nésé:fait,pas à la' pattiè inférieure, et par-

PRINCII'AUX ORGANGâ DES MACHINSS

fois de soupape^ de sûreté, pour éviter les ruptui

Pig. 1S3. — Cflinilre de machine pilon k qualre distributeurs, fondu avec enveloppe de vapeur; coupe verticale (construcleur, E. Garnicr),

73. Pistons et garnitures — Le piston est soumis à la pression de la vapeur, que de fortes compressions peuvent exagérer. Le? diagri:immes relevés dans les cylindres du navire o City of Paris n indiquent des dîfférepces de pres^

XA5rEL DE LA XAGHI!(C A TAFEUK

Aion qui aileigneni respeeliTement 6 — 2^7S — 1,3 kg par cm^ ; les diamètres étant 1*143 m — l,8<>3 m — 2,870 m, il

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en résulte des efforts de 62, 70 et 85 1. Comme terme de comparaison, le poids de Tobéli^que de Louqsor, à Paris, est

estimé à 225 t. La toile du piston est simple (fîg. 155) ou double (fig. 156). La hauteur ou l'épaisseur du piston dépend surtout de la place nécessaire pour les bagues de la garniture; elle entraîne une égale augmentation de la longueur du cylindre.

Il est bon d'allégir le piston, pour réduire les effets de l'inertie, les vibrations qui en résultent, et l'usure des cylindres horizontaux.

La forme creuse, souvent raidie par des nervures intérieures, permet de concilier la légèreté et la résistance. La forme conique, ou en chapeau chinois (fig, 155), est de même favorable au bon emploi de la matière ; dans les machinespilon, elle réduit la hauteur du cylindre au-dessus de l'arbre.

Le piston est forgé en fer, ou coulé en fonte ou en acier.

Pour atténuer Teffet thermique des parois, il convient que la surface en contact avec la vapeur soit aussi faible que possible, comme sur le type à bases plates de la figure 156; la surface des fonds de cylindre, qui sont également plats, est réduite de même. En polissant toutes les surfaces, il est probable qu'on diminue les condensations.

On est tenté de croire que le piston creux sépare mieux la vapeur, admise d'un côté, de la vapeur d'échappement, qui se trouve de l'autre. Mais si l'on remarque que les variations de la température du métal, pendant une course aller et retour, ne se font sentir que jusqu'à une profondeur de quelques millimètres au plus, et que la masse du métal doit prendre la même température moyenne dans le piston creux et dans le piston plein, on voit que l'avantage du piston creux, sous ce rapport, est illusoire. Il n'existerait que si on y faisait circuler la vapeur, comme dans Tenveloppe, ce qui est possible, mais au prix de complications excessives.

L'emmanchement de la tige doit être très solide et garanti contre le desserrage en service, que les vibrations pourraient provoquer.

Sauvage. — Machink a vAPKun. 16

uam;&l de la machine a vapeuh simple emmanchement conique de la figure 15l>, e

Fi;:. Ii>3. — Piston en acier coule, pour macljine marine horizontale (d'après M. Demojlin). Le couvre-joint de la bague N est formé de la plequc d, fixée par les vis m ; la fourche en acier e empêche la bague de tourner. La bague 14 cet pressée contre le cylindre par les ressorts tels que >', i"*; â la parUe Inférieure du piston, une cale en fonte K. maintenue par la télé des vis l. reporte sur la htigtie II- poids du pislon.

PBINCIPAUX ORGANES DES MACHINES 2i3

culé à la presse hydraulique, ou en chauffant le piéton pour le dilater, est simple et solide, au moins jusqu'au diamètre de 500 à 600 mm. Une petite rivure à froid complète le montage. Habituellement, l'assemblage est maintenu par un écrou, l'emmanchement de la tige étant conique ou cylindrique, avec une embase a l'opposé de l'écrou. Une clavette

rivée, ou une bonne goupille s oppose

l'écrou. Quelquefois la tige est forgée avec le piston

Le joint etanche entre le piston et le c\ljndre s obtient a l'aide de bagues élastiques ou segments, presque toujours en fonte, parfois garnis de métal antifriction. Pour les diamètres ne dépassant pas 700 ou 800 mm, l'élasticité de la bague fendue, puis resserrée et tournée extérieurementau diamètre du cylindre, suffit généralement pour l'appliquer contre les parois. Pour les grands diamètres, une série de ressorts assurent la portée des bagues. Le joint étanche doit exister non seulement au contact de la bague et du cylindre, mais aussi entre le plat de la bague et la gorge tournée sur le piston. La pression de la vapeur l'appuie contre cette gorge. On monte généralement deux bagues sur un piston.

Lorsque la bague bâille par Tusure, elle laisse un petit passage à la vapeur : la coupure en trait brisé (fig. i57) substituée à la coupure droite n*empêche pas complètement la fuite de vapeur, qui passe sous la bague : pour l'arrêter, on fait usage de pièces de joint (fig. 155). 11 faut d'ailleurs

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Fig. 157. — Bague de piston à joint brisé; diamètre d'alésage du cylindre, 508 mm. Le plan représente la bague tournée et alésée, avant la coupure, figurée sur la coupe; à la mise en place, les deux bouts coupés sont rapprochés.

laisser un peu de jeu entre les extrémités d'une bague neuve, afin qu'elle ne se coince pas dans le cylindre si elle s'échauffe par suite d'un frottement anormal.

Les bagues ne constituent pas seulement une garniture étanche, mais souvent, dans les machines horizontales, elles portent une partie du poids du piston ; dans les machines verticales, surtout dans les machines marines, elles ont à résister aux déplacements transversaux.

Il est intéressant d'examiner comment le piston est supporté dans une machine horizontale. A Textérieur, la tige est emmanchée dans la tête ou la crosse de piston, portée par les glissières. La tige sort du cylindre à travers une garniture, en traversant des bagues en bronze, qui sont généralement disposées de manière à la guider et à la supporter; certaines garnitures, au contraire, assurent seulement un joint étanche, mais permettent un déplacement transversal de la tige. Le piston peut porter sur le fond du cylindre soit directement, soit en appuyant sur l'intérieur de la bague. La figure 155 montre une cale en fonte disposée pour cette portée. Dans certaines machines, une contre-tige sort du cylindre, du côté opposé à l'arbre, à travers une seconde garniture ; elle peut même s'emmancher dans un patin supporté par des glissières.

Dans ce dernier cas (et spécialement pour des pistons de machines soufflantes, plus grands que les pistons moteurs), on a quelquefois fait supporter tout le poids par les deux glissières extrêmes : le piston, monté au milieu de la tige, qui relie les deux patins, la fait fléchir; les garnitures de tige permettent un déplacement transversal, et le piston ne doit pas poser sur ses bagues.

D'autres fois, on se sert des garnitures de la tige et de la contre-tige pour porter le poids du piston : comme la tète du piston sert aussi nécessairement de guide, cette disposition a l'inconvénient général du guidage en trois points, qui peuvent ne pas rester exactement en ligne droite par suite d'usures inégales.

Dans tous les cas il est bon de se rendre compte [du rôle imposé aux garnitures des tiges ; si on leur fait porter le poids du piston, les bagues doivent avoir une largeur suffisante ; si elles servent seulement à empêcher les fuites, un petit jeu transversal est utile pour que les flexions et déplacements de la tige soient libres.

La garniture (fig. 158) comporte la bague de fond et le presse-garniture, serré sur des goujons, de manière à com-

primer la matière molle qui assure le joint; bague et presse-garniture sont en deux pièces, si la tige porte des saillies qui ne peuvent les traverser lors du montage. Les deux moitiés du presse-garniture sont alors emboîtées dans une gaine, dont le diamètre intérieur est suffisant pour le passage de la saillie.

Fig. 158. — Garniture de tige de piston (avec bague de fond et presse-garniture en une seule pièce).

L'étoupe priniitive a été généralement remplacée par des tresses d'amiante, ou par des bagues de métal blanc tendre, diversement combinées.

Il est important de bien graisser la tige, qu'on entoure à cet effet d'une mèche alimentée par un godet.

La tige s'emmanche dans la tête ou la crosse de piston (fig. 159), qui porte les patins coulissant dans les glissières, ei le tourillon, sur lequel s'articule la bielle. Dans les grandes machines, confiées à un personnel spécial, on prévoit des moyens de réglage des patins (fîg. 159), pour compenser l'usure. Les appareils de réglage non seulement compliqueraient trop les petites machines, mais risqueraient bien souvent d'être maladroitement manœuvres. On se contente alors du réglage par addition de cales contre les patins ou sur les supports des glissières.

Quand les machines tournent indifféremment dans les

PtlISCIPAUX ORCASES DES UACiriNES i

deux sens, les glissières fonctionnent également <ie3 dei

côtés de la tète de piston; la pression sur les gli

à peu près constamment dirig^ée dans la même direction, lorsque la rotation n'a lieu que dans un sens.

248 MAMEL DE LA MACHINE A VAPEUn

La surface de portée des glissières peut rarement être aussi rapprochée de l'axe du cylindre qu'il serait désirable : le patin doit être assez long pour qu'il n'en résulte pas une augmentation excessive de charge sur Tune de ses extrémités. UarC'boulement pourrait se produire avec un patin très court et très éloigné de l'axe du cylindre.

74. Bielles. — La bielle se compose de deux têtes et du corps qui les relie. Elle est soumise à des efforts alternatifs de traction et de poussée, qu'on peut calculer : on détermine en conséquence la section à lui donner en chaque point.

La petite tête ou le pied de bielle s'articule sur la tête de piston et la grosse tête sur le tourillon de la manivelle. Les deux tourillons que relie la bielle, ont des dimensions suffisantes pour supporter sans flexion appréciable les efforts qu'ils transmettent, et aussi pour offrir une surface de portée ou de contact assez grande pour assurer un graissage constant et éviter l'usure rapide et le grippement des surfaces.

Les tourillons sont en acier, ou en fer cémenté et trempé ; les parties de la bielle qui portent sur les tourillons sont garnies de bronze ou d'alliages dits métaux blancs. La forme la plus simple consiste en bagues solidement encastrées dans la bielle, et frottant sur les tourillons. Cette disposition, fréquente pour les bielles d'accouplement des locomotives, est rarement employée pour les bielles, dites motrices, dont il est question ici. Le montage n'est généralement pas possible avec cette disposition simple : il faut que la bielle puisse entrer sur les tourillons par un déplacement latéral suivant Taxe de ces tourillons, ou bien que les tourillons soient amovibles.

On préfère, en général, employer deux coussinets demicylindriques, qui, réunis dans une cage, et serrés l'un contre l'autre, forment une bague complète : la bielle porte des dispositifs permettant le serrage de ces coussinets. Le montage et le démontage sont alors possibles et faciles. En