DISPOSITION GÉNÉRALE DB LA MACHINE

Cylindres. — Roues. — Essieux.

Le bâti de la machine se compose d’un cadre oblong en fer ou en bois qui porte la chaudière et auquel se rattachent les cylindres et les pompes alimentaires. Afin d’amortir les secousses accidentelles produites dans la marche et de ménager l’assemblage des diverses parties de la machine , ce cadre est soutenu par des ressorts fixés directement sur les boîtes des essieux. Ces ressorts peuvent se mettre de deux manières, soit au-dessous du cadre , soit au-dessus; dans ce dernier cas, le cadre est supporté par les deux extrémités du ressort dont le milieu est fixé sur une lige de fer, traversant le bâti et posant sur la boîte. Cette dernière disposition est assez fréquente sur le chemin de Manchester à Liverpool ; elle présente l’avantage de baisser le centre de gravité du système et de diminuer ainsi l’étendue de ses oscillations ; quelquefois aussi on place les ressorts sous les essieux , ce qui remplit le même objet.

Chaque machine présente deux cylindres à vapeur appliqués contre la chaudière. Dans les premières machines qui ont suivi celles de Darlington , que nous avons dé-

crites plus haut, les cylindres étaient placés verticalement chacun d’un côté, et l’action de leur piston se transmettait au moyen d’un balancier et de bielles aux deux roues situées du même côté. Dans cette disposition , les points de réunion des rayons des roues et des deux bielles placées de chaque côté doivent être à angle droit l’un de l’autre. Cette précaution est indispensable pour que la machine puisse se mettre en mouvement sans difficulté. Autrement, les deux bielles, s’arrêtant dans la direction verticale au coup mort , il faudrait les déplacer à force de bras pour que la machine commençât à x agir. I^es machines du chemin de fer de Saint-Étienne à Lyon sont construites sur ce système.

Plus tard on modifia cette disposition en changeant la direction verticale des cylindres. On trouva plus convenable de leur donner une direction inclinée à 4 o degrés sur le cadre de la machine, en les faisant agir directement sur les roues de devant. Les roues de derrière étant' unies à celles-ci au moyen de deux liges rigides fixées contre les rayons , l’effet total des pistons se trouvait réparti sur les deux essieux. Cette invention présentait deux avantages: l’un consistait dans la suppression des balanciers et de tout leur attirail qui devenait inutile, puisque la tige de chaque piston n’avait plus besoin que d’une bielle très-courte pour agir sur la roue; l’autre était de diminuer fortement le mouvement alternatif d’oscillation de la machine, mouvement qui est très-sensible avec les cylindres verticaux , et qui tend à détruire la solidité des joints de la chaudière et des autres parties.

DE C11EM1NS DE FER

Rappelons encore que , dans cette disposition , les points de réunion des deux bielles avec les rayons sont à angle droit l’un de l’autre sur les deux roues correspondantes à un même essieu. Les premières machines du chemin de Manchester furent construites sur ce modèle. ( Voy . la fig • 32.)

L’expérience sembla montrer que l’inclinaison des cylindres pouvait être augmentée avec avantage pour diminuer les secousses latérales, et l’on finit par les placer presque horizontalement ; alors on inventa de les établir sous la chaudière, à l’extrémité opposée au foyer. (Voy. la fig. 53.) Celte disposition avait deux buts : l’un, de pouvoir lancer très-directement dans la cheminée la vapeur qui sort des cylindres et qui sert de soufflet pour alimenter la combustion , comme nous le verrons plus loin ; l’autre, de faire agir les tiges des pistons, non plus sur les rayons des roues, mais sur l’essieu même qui est coudé à cet effet aux deux points où s’attachent les bielles des pistons. La communication de mouvement du piston à l’essieu se fait ainsi de la même manière que dans les bateaux à vapeur, et elle présente le grand avantage de ne pas tendre à tordre l’essieu, comme on peut le craindre du système, précédent, où la communication de mouvement se fait extérieurement sur les roues.

Ce système d’essieu coudé est assez généralement adopté sur le chemin de Manchester à Liverpool ; cependant, il présente encore des inconvénients graves. En effet, si la tnachiue reçoit un choc accidentel , si elle sortdes rails , par exemple, il arrive immanquablement

que l’essieu coudé se fausse, et cette inflexion, toute légère qu’elle est, a le plus grand effet sur la régularité de la marche des roues et de toute la machine; alors il faut un démontage complet pour dresser l’essieu endommagé. Si ce même essieu casse, ou s’il vient à s’user, il devient assez difficile de se procurer immédiatement son remplaçant; car ces arlires à deux manivelles sont des pièces de forge difficiles et chères , dont l’une ne se peut substituer aisément à l’autre. Dans l’autre système , l’essieu peut se fausser également , mais cette inflexion est facilement redressée à la forge : ou , si l’essieu casse, il est facile d’en avoir de suite un autre de même calibre pour le remplacer. Au reste, les essais continuels qui se font sur le chemin de Liverpool , fixeront avant peu sur la méthode préférable pour la disposition des cylindres, et corrigeront les autres imperfections qui restent encore aujourd’hui dans la construction des machines locomotives.

A chaque cylindre est jointe une pompe alimentaire dont la tige est réunie à celle du piston, de manière à en recevoir son mouvement , ou encore , dans le système des cylindres verticaux, la tige de celte pompe est attachée au balancier. L’introduction de la vapeur dans les cylindres se fait par deux soupapes à tiroir, seul système qui ne perde pas la vapeur soumise à de hautes pressions. Leur jeu est réglé généralement par des bielles que met en mouvement un excentrique placé sur l’essieu ; mais ce mode assez compliqué présente des inconvénients pratiques, surtout lorsqu’on veut faire marcher la machine

en arrière. Sans entrer ici dans des explications qui ne peuvent être bien comprises que sur la machine même en mouvement, on comprend qu’il existe une relation importante à établir entre le jeu du tiroir et celui du cylindre correspondant, de manière que la soupape d’admission soit toujours ouverte , juste au moment où le piston arrive à la fin de sa course , et que la vapeur ait le temps d’un côté de s’introduire dans le cylindre , et de l’autre de s’en échapper. Si la soupape ouvre trop tard , le piston ne recevra l'action que d’une quantité de vapeur assez faible , tandis qu’il éprouvera d’autre part une plus vive résistance de la part de la vapeur qui n’aura pu s’échapper; conséquemment son mouvement sera ralenti. Or, avec les excentriques, il arrive que cette relation des mouvements du piston et de la soupape ne peut parfaitement s’établir que lorsque le piston agit toujours dans le même sens. Il est vrai qu’on peut , aux points d’arrivée, retourner la machine au moyen d’un plateau tournant , de sorte qu’elle fasse tourner çes roues dans le même sens, soit qu’elle aille ou qu’elle revienne. Cette manœuvre s’exécute au chemin de Liverpool à Manchester; mais comme elle est encore assez difficile , on a préféré , au chemin de Saint-Étienne à Lyon , supprimer les excentriques et faire mouvoir la lige du régulateur au moyen de la tige du piston même. Celle-ci, à cet effet, porte une pièce en saillie qui vient frapper successivement deux autres petites pièces placées sur la lige du tiroir, de manière à la hausser ou la baisser alternativement. Le choc de ces pièces l’une sur l'autre peut

être d’ailleurs amorli par de petits ressorts à boudins.

La grandeur des roues dépend naturellement de la vitesse que l’on veut donner à la machine. Au chemin de fer de Manchester à Liverpool, où l’on a surtout cherché une grande vitesse, les roues sur lesquelles agit le piston, ont environ l m 50 de diamètre. Lorsque les cylindres se fixent latéralement à la chaudière , ils sont placés audessus des roues de l’arrière ; alors , s’ils ont une inclinaison moindre de 45 degrés, il devient nécessaire de diminuer beaucoup le diamètre de ces roues et de les réduire à 0,76 ou 80 c., suivant la dimension des roues ordinaires îles chariots. ( Voy . la fig. 32.) Cette différence de diamètre des roues d’arrière et d’avant présente un inconvénient; elle ne permet pas de joindre ensemble, par une tige rigide, ces deux systèmes de roues, jonction très-importante pour la force d’adhérence de la machine sur le rail. Cet inconvénient était peu sensible dans les commencements du chemin de Manchester, parce que les convois n’étaient composés que de quatre à cinq chars pleins de voyageurs ; mais, pour les forts convois de marchandises pesantes, l’égalité des roues d’arrière et d’avant et leur réunion par une tige rigide deviennent presque indispensables pour que la machine ne glisse pas sur les pentes. On peut obtenir facilement cette égalité des roues lorsque les cylindres sont placés à peu près horizontalement sous la chaudière. Dans ce cas, on peut donner aux quatre roues un . diamètre de l w ,50.

Lorsque lès machines ne doivent pas aller avec une extrême vitesse, il convient de diminuer le diamètre des

roues, pour pouvoir traîner une plus grande charge ; car la vitesse du piston doit être sensiblement la même dans l’un et l’autre cas. Sur le chemin de Saint-Étienne à Lyon, sur celui de Darlington à Stokton, où les machines ne font guère que 10,000 mètres à l’heure en conduisant des convois uniquement chargés de marchandises, le diamètre des roues ne va qu’à l m ,13 ou l m ,20.

La longueur de la course du piston est nécessairement proportionnelle au diamètre des roues.

Dans les machines de Manchester, le piston a 16 pouces anglais ou 40 cent, de course; la manivelle coudée de l’essieu a conséquemment 8 pouces , et la circonférence de la roue développée par chaque double coup de piston est égale à 4 m ,70. Or, on sait que la vitesse qu’il est convenable de donner au piston des machines à vapeur, est égale à l m par 1". Ainsi, le piston ayant 40 cen. timètres de course devra faire par Y un double coup, plus h coup simple, ce qui correspondra à un développement de 1 fois i la circonférence de la roue, ou à !5 m ,88- Celte vitesse représente 412 m ,80 par minute, ou 24,780 mètres par heure. Les cylindres ont d’ailleurs 11 à 12 pouces anglais (27 à 30 cent.) de diamètre.

Au chemin de Lyon, les cylindres n’ont que 8 pouces français environ de largeur, soit 22 cent, de diamètre. Le piston a 21 pouces, soit 37 cent. 30 de course. L’extrémité de la bielle qu’il manœuvre est fixée à moitié des roues , et parcourt ainsi un cercle dont le diamètre a 37 cent. 30. La vitesse du piston étant supposée de l m par Y, il fera un peu moins d’un double coup complet