Annales des ponts et chaussées, mai et juin

tous les railways pour les diligences et les tenders. Mais lorsqu'un chemin présente des plans inclinés d'une certaine étendue, tels, par exemple, que celui de Saint-Etienne à Rive-de-Gier, dont la pente est de 1/7 1 sur une longueur de 21 kilomètres, on est obligé de substituer des roues en fonte à celles en fer. Cette substitution est nécessitée par l'emploi des freins employés à chaque instant, soit pour modérer la vitesse, soit pour arrêter les convois aux abords des stations. Ce fréquent usage des freins abrégerait nécessairement la durée des roues en fer dont les jantes ne tarderaient pas à offrir de nombreuses facettes qui , indépendamment des graves inconvénients signalés précédemment au paragraphe relatif à la rupture des rails, produiraient des secousses continuelles très-incommodes pour les voyageurs. Un essieu garni de deux roues en fer revient à 435 francs, tandis que son prix ne s'élève qu'à Syô francs lorsque les roues sont en fonte. Cette énorme différence justifie pleinement la préférence donnée, sur tous les chemins de fer d'Angleterre, aux roues en fonte pour les wagons destinés au tran.sport de charbons. Ainsi donc sur les railways présentant de longs plans inclinés et dont le trafic principal se compose de marchandises d'un grand poids, comme des pierres, des minerais ou du charbon , il y a avantage à employer des roues en fonte. A la vérité ces roues se rompent souvent et les accidents, conséquence ordi-

naire de leur rupture , peuvent contre-balancer l'économie du prix de revient. A. cette objection nous répondrons que le système suivi jusqu'à présent pour la construction de ces roues est loin de présenter les conditions les plus favorables; à notre avis il est susceptible de grandes améliorations. Du reste, pour donner une idée de la durée des roues en fonte, nous allons citer des faits. Sur le chemin de fer de Saint-Étienne la proportion des roues brisées ou usées est de l\o pour loo, tandis que sur le chemin de Stanhope and Tyne, placé à très-peu de chose près dans les mêmes conditions, cette proportion, en ayant égard à la différence des trans- \ ports, est de ii 1/2 pour 100 seulement. Sur ce dernier railway les roues brisées sont très-rares. Ainsi pour 2,000 wagons on en compte par année trois à quatre seulement. Cette énorme différence doit être en grande partie attribuée à la supériorité des fontes anglaises sur les nôtres. » •

Nous avons transcrit le passage qui précède comme exprimant l'opinion d'un habile praticien. Nous n'accordons cependant pas comme lui une préférence exclusive aux roues toutes en fonte, même sur les chemins qui présentent des plans inclinés d'une certaine étendue. Nous n'avons pas fait d'expériences comparatives sur l'action destructive qu'exercent les freins dans les circonstances particulières où le chemin de Saint-Étienne se trouve

placé, mais il nous paraît difficile de croire que des roues cerclées avec des bandages en fer convenablement fabriqués soient incapables d'y résister aussi bien que les roues entièrement en fonte. Ces dernières d'ailleurs, n'étant pas tournées comme les premières, ne sont jamais ni bien rondes ni bien centrées, et ce qui prouve combien on les a trouvées défectueuses, même sur cette ligne, c'est que depuis peu de temps, suivant une lettre que nous écrit M. Paul Seguin, l'un des administrateurs, on leur a substitué les roues cerclées en fer, pour les diligences si ce n'est pour les wagons à marcbandises.

Sur le chemin de Croydon et sur plusieurs autres chemins d'Angleterre, où l'on trouve cependant des pentes considérables, toutes les roues sont cerclées en fer; quant aux chemins des environs de Newcastle, qui font usage des roues en fonte, ils appartiennent tous à la classe de ceux sur lesquels on dépasse rarement des vitesses de quatre ou cinq lieues par heure, et sont affectés plus spécialement au transport des marchandises qu'à celui des voyageurs.

Sur toutes les grandes lignes où nous avons vu 1 transporter des voyageurs et des marchandises à grande vitesse avec machines locomotives , les roues étaient cerclées en fer; de l'aveu même de

310 UES UOL'liS.

M. Locart, elles sont alors préférables aux roues en fonte.

En Amérique, d'après M. Michel Chevalier, on a essayé des roues en fonte avec un cercle en fer compris dans la fonte de la jante et faisant corps avec elle, mais on a dû renoncer à cette disposition parce qu'elle rendait le travail du moulage excessivement difticile.

On place ordinairement les voitures de voyageurs sur des roues à moyeu en fonte et rais en fer forgé, mais pour les w^agons à marchandises on se sert souvent des roues à moyeu et rais en fonte. Nous conseillons l'usage exclusif pour toute espèce de wagons ou voitures de voyageurs des roues à rais en fer.

Avantages Les roues à rais en fonte sont plus économiques,

en fer mais la différence de prix est trop faible pour com-

sur les autres , t ■ c ^ r > • r ..

espèces penser leurs défauts. Les roues a rais en tonte,

e roues. ^^^ suite de leur fragilité, exposent à des accidents que l'on n'a pas à redouter avec celles à rais en fer. Qu'un déraillement ait lieu ou même qu'un essieu vienne à casser sans qu'il y ait déraillement, les roues à rais en fonte seront sujettes à se rompre lorsqu'au contraire celles à rais en fer résisteraient. Des vices trop fréquents dans la fonte, une clavette trop fortement ou trop faiblement serrée, un

cercle posé trop chaud, un bandage placé ou enlevé sans précaution, un bandage trop usé, sont autant de causes de ruptures qui ont pour conséquence la perte de la roue tout entière. Les roues avec rais en fer sont donc bien supérieures, ne fût-ce que sous le rapport de la solidité. Mais ce n'est pas leur seul titre à la préférence des ingénieurs; elles sont aussi plus élastiques que celles en fonte, et il y a lieu de penser que l'emploi d'une roue rigide doit, par suite des vibrations qu'elle transmet à l'essieu, contribuer puissamment à sa détérioration.

Les roues à rais en fonte avec bandage en fer Disposition forgé, en usage sur les chemins de fer pour les wa- rai?en"funte. gons de marchandises, et même, en Amérique, pour les locomotives, sont construites de différentes manières.

Le cercle sur lequel a lieu le frottement de roulement étant en fer forgé et indépendant du corps de la roue, celle-ci n'est pas coulée en coquille et le moyeu n'est pas fendu comme dans les roues des wasons de terrassement. Les rais sont alors à nervures, comme l'indique la Fig. 26, et la jante, porte aussi un renfort intérieur, ou bien, comme

Fig. 26.

312 Di:s ROUES.

dans les locomotives américaines, ils sont à double nervure et reliés à la jante ainsi qu'on le voit Fig. 9, PI. F. 17, ou enfin ils sont ronds et creux, comme dans les wagons à marchandises du chemin de Londres à Birmingham (voyez Fig. 7, Pi. F. 17).

Disposition Les roues avec rais en fer forgé sont presque exà rais en fer clusivement construites comme l'indiquent les " ' Figures 4? 5 et 6. Les rais se composent alors de bandes de fer plat de huit à neuf centimètres de largeur sur dix à quinze millimètres d'épaisseur, ployées de manière à former des triangles à côtés curvilignes ou rectilignes (Fig. 4 et 6) ou des pentagones (Fig. 5). Un des sommets de ces triangles ou pentagones se loge dans le moyeu en fonte, et l'un des côtés s'aj^puie, soit immédiatement contre le cercle extérieur à rebord, soit contre un cercle intermédiaire sans rebord.

Les roues avec un cercle unique sont employées sur tous les chemins anglais, sur les chemins belges et sur celui de Baie à Strasbourg. Elles sont plus économiques que celles avec deux cercles et font un excellent usage.

Roue La roue Fig. 4 ^ été dessinée sur le chemin de

de"Londres"à Londres à Birmingham. On a cintré les rais afin de Birmingham, j^^^j, donner plus d'élasticité : celle Fig. 6 est celle

(lu dernier modèle du clieinin de Baie à Strasbourg.

La roue Fig. 5 a été essayée depuis peu de temps Roue sur le chemin d'Orléans. Les cercles y étant plus ïoïiéâns! également soutenus que dans les autres roues, paraissent moins sujets à s'user rapidement que dans les anciennes roues. Nous conseillons toutefois d'attendre, avant de lui accorder la préférence, qu'une plus longue pratique ait prononcé sur ses avantages.

La roue Fv.^. 8, dite roue de Bramah, a été em- Roue

1 ' 1 u • j r j ' T^- • 1 ^'*^ Bramali.

ployee sur le chemin de Londres a Birmuigham. Elle est d'une construction en même temps ingénieuse et élégante. En examinant la Fig. 8, qui représente la coupe transversale d'un rais on voit qu'il est composé de deux bandes de fer laminées sous une forme particulière et juxtaposées.

Une bande de fer enveloppant la roue, porte, comme le montre la Fig. 8, une languette qui pénètre dans la rainure des bandes qui composent les rais. C'est sur cette bande qu'est fixé le cercle à rebord : ainsi disposée la roue de Bramah est d'une grande élasticité, mais elle est coûteuse.

La roue Fig. 3 a été employée sur un tender RouedeHick. sorti des ateliers de Hick. On en a fait peu d'usage.

Sur le chemin de Bristol enhn, nous avons vu

des roues dont les rais étaient remplacés par deux disques de tôle. Elles étaient dispendieuses de construction et manquaient d'élasticité.

Forme et La forme et la dimension des bandages sont indimensions ° du bandage, diquées dans les Fig, 4? 5 et 6. Nous recommande- 4

rons de leur donner une grande épaisseur, afin i

qu'on puisse, lorsqu'ils s'usent, les tourner tréquem-

ment sans craindre qu'ils ne deviennent trop

minces. L'usage des bandages épais est d'ailleurs

économique, puisque contenant plus de matière ils ,

n'exigent pas un plus grand travail de fabrication.

Ceux dont on se sert pour les voitures doivent avoir à l'état brut de 35 à 4o millimètres d'épaisseur dans la partie la plus mince, les bandages de locomotives ont de 45 à 5o millimètres.

On a jugé convenable aussi sur les chemins anglais les plus récemment construits d'augmenter la largeur du cercle afin d'empêcher en donnant plus de facilité pour le jeu latéral des roues un frottement trop considérable du rebord. On remarquera que dans les roues du dernier modèle sur le chemin d'Orléans la largeur est de i3o millimètres, tandis qu'elle n'était que de 100 millimètres sur les anciennes roues anglaises.

La conicité ou inclinaison du bandage varie sui-

vaut la longueur du rayon des courbes du chemin sur lequel les roues doivent être employées.

Sur le chemin de fer de Londres à Birmingham où les courbes, une seule exceptée, ont au moins mille mètres de rayon, l'inclinaison des bandages est de I /i 3, et sur le chemin de Versailles (rive gauche), dont les courbes ont au minimum 1,200 mètres de rayon, de 1/12 ; sur le chemin de Bâle à Strasbourg , où les courbes en très-petit nombre sont d'un très-grand rayon, elle ne dépasse pas i/iS.

Les rebords ou bourrelets des roues doivent aussi bien que le corps du bandage avoir une grande épaisseur, surtout lorsque les roues doivent parcourir des courbes de petit rayon. Il faut autant que possible que le bourrelet et le corps du bandage soient usés en même temps. Le congé qui raccorde le bourrelet à la jante doit être trèsallongé. Enfin, la roue se creusant dans le milieu, il convient de ménager sur le bord de la jante un chanfrein Fig. 27, d'environ un centimètre de

large.

Nous donnerons dans une des planches de cet ouvrage le tracé d'un bandage de roue.

81 G DK LA FABIUCATION

Mode de Les roiies avec rais en fer forgé étant aujour-

fabricalion 1,1 . , , i » 1 t • •

des roues avec cl hm généralement répandues, nous dirons ici

rais en fer , » 1 1 r 1 • .-

forgé. quelques mots de leur rahrication.

Les bandes qui forment les rais de la roue devant être renforcées dans les angles, comme l'indiquent les Fig. 4? 5 et 6, on commence par en refouler le fer sur lui-même de manière à augmenter son épaisseur dans les parties qui doivent être coudées. On place ensuite la bande dans un mandrin en fonte et on la courbe successivement, avec ménagement, de manière à obtenir à l'intérieur du coude un angle arrondi et à l'extérieur un angle vif. Les extrémités qui doivent pénétrer dans le moyeu sont entaillées ainsi qu'on le voit Fig. 6.

Les rais ainsi disposes on les place dans le moule, en ayant soin que les angles aux extrémités ne se touchent pas ; car, s'il en était autrement, le moyeu en se contractant après la coulée, les serrerait de manière à les faire bomber dans le milieu. On coule ensuite le moyeu en laissant au-dessus une forte masselote, et, ce qui est remarquable, en versant la fonte dans le moule aussi froide que possible.

Il semble qu'il serait convenable de décaper les extrémités des rais qui pénètrent dans le moyeu. Beaucoup de roues cependant pour lesquelles on

n'a pas pris cette précaution font un excellent service.

Le fer pour les bandages doit présenter une grande dureté, sans être cassant. Il ne doit ni s'écailler ni se fendre. Ce n'est que difficilement que l'on peut s'en procurer qui remplisse ces différentes conditions.

On a tenté de fabriquer des bandages composés de fer dur au dehors et de fer doux et nerveux dans l'intérieur, mais les bandes de qualité différente étant souvent mal soudées, les bandages se fendaient concentriquement à la surface de roulement et les roues étaient rapidement détruites.

Les bandages, lorsqu'on veut les cintrer pour les pose poser sur les roues, sont réchauffés dans un four ^^ andages. particulier. On leur donne de une à deux chaudes et on les cintre sur un mandrin, soit au moyen de griffes, soit mieux au moyen d'un cylindre qui comprime la bande contre le mandrin auquel elle est attachée par une de ses extrémités. Le cercle cintré, on le soude.

On soudait anciennement les bandages en superposant les deux extrémités amincies de la bande ; mais en procédant de cette manière, non-seulement on rencontrait certaines difficultés d'exécution,

à cause de la grande surface à souder et de la difficulté de manier la pièce, mais encore on changeait souvent les dimensions du cercle.

On adopte aujourd'hui généralement la méthode suivante : les deux extrémités du bandage sont d'abord refoulées en A et B, et rapprochées comme on le voit Fig. 28. On ajoute ensuite à la forge

FiG. 28.

deux coins qui ont la même épaisseur que le bandage et dont l'un porte le rebord, puis on chauffe séparément le cercle et les coins et lorsqu'ils sont à la chaleur soudante on place les coins, dans les entailles A et B et on les frappe verticalement et horizontalement. Il faut pour que la soudure s'opère bien que les deux extrémités de la bande ne se touchent pas, que les deux coins au contraire se touchent. Le cercle ainsi soudé, sans qu'il ait changé de diamètre, on le chauffe au rouge et on le place sur un mandrin en fonte pour en régulariser la forme.

Le mandrin le plus convenable pour des roues de un mètre de diamètre est un simple anneau en fonte tourné et fendu en deux parties Fig. 29. On serre

FiG. 29.

ce mandrin contre le bandage, au moyen de cales.

Pour les roues de grand diamètre on emploie des mandrins composés de plusieurs pièces , Fig. 3o.

FiG. 30.

On en fait aussi usage pour les petites roues, mais les mandrins du premier modèle nous paraissent dans ce cas préférables à cause de leur extrême simplicité. Un coin conique est enfoncé dans le centre du mandrin tandis que l'on frappe sur le cercle pour qu'il s'applique exactement contre son pourtour extérieur. Cet appareil est placé sur un large plateau en fonte qui le déborde de tous côtés et qui doit être solidement scellé.

Le cercle une fois mandriné on le place immé-

diateiiient sur la roue; ou, ce qui vaut mieux, on le tourne à l'intérieur, on le réchauffe, et ce n'est qu'après ces deux opérations qu'il est placé sur la roue.

Les cercles qui n'ont pas été tournés n'étant pas de forme régulière et n'adhérant que par quelques points, déforment les roues. Il convient non-seulement de toujours les tourner intérieurement comme extérieurement, mais aussi de préparer les faces extérieures des rais de la roue à la grosse lime. Lorsqu'on néglige pour les roues de wagons, les précautions dont on ne se dispense jamais pour celles des locomotives, les bandages ne tiennent que peu de temps.

Les cercles à rebords sont fixés au pourtour de de la roue, au moyen de rivets (voir la Planche F,^) qui pour être parfaitement solides doivent être suffisamment coniques, traverser le bandage dans toute son épaisseur et être posés avec beaucoup de soin.

Sur les chemins belges on employé de préférence des vis qui ne pénètrent qu'à une certaine profondeur dans je corps du bandage.

n ., Une roue bien faite doit, lorsqu'on frappe sur

Caractère ^ n i i

d'une 1^,^ Yiiï^ avec Une tiere de fer, rendre un son vibrant booac roue. ^

analogue à celui d'une cloche.

La rupture des essieux de waeons est beaucoun o*^'-^ '""'■"e

^ ^ ^ i ot des

moins dangereuse qu'on ne le suppose générale- dimensions ment; sur le cliemm de Baie a Strasbourg et sur la plupart des autres chemins de fer, il en a cassé un très-grand nombre sans qu'il en résultât d'accident. Les caisses de voitures étant pour ainsi dire suspendues les unes aux autres, sont guidées et maintenues dans la voie l'une par l'autre, lors même qu'un essieu vient à se briser.

Toutefois, comme il ne faut négliger aucun moyen pour se mettre à l'abri des accidents, même les moins probables; comme aussi l'entretien des essieux peut devenir fort coûteux, dans le cas où ils seraient de mauvaise qualité, mal fabriqués ou de dimensions insuffisantes, nous leur consacrerons un article assez étendu.

Si d'ailleurs les essieux de w^agons se brisent presque toujours sans accident , le terrible et à jamais déplorable accident du 8 mai a montré quelles pouvaient être les conséquences de la rupture d'un essieu de locomotive. Les observations qui vont suivre et qui sont en grande partie le fruit d'une assez longue pratique, s'appliquent à ces derniers tout aussi bien qu'aux premiers.

La Planche F. 1 1 indique la forme et les dimensions d'un grand nombre d'essieux de wagons ou de locomotives.

de rupture.