ALTÉRATION DES ESSIEUX

tage, et de leur iraprimer une vitesse croissant avec raméliora* tion des routes, que ces accidents se sont multipliés.

« On a pu constater en moyenne une rupture sur 120 ou 160 mille kilomètres parcourus.

« Sur trois essieux cassés, il y en avait deux de devant et un de derrière.

« Pour les premiers, la rupture était généralement au tiers de leur longueur, entre les deux roues.

« Pour les seconds, toujours au collet ou à la naissance de la fusée.

«c Aux uns comme aux autres, ces points étaient très-voisins de ceux où portait la charge.

a L'usage, en messagerie, est de faire les essieux en fer à nerf, au bois, corroyé à la petite forge, ou en fer provenant de fonte au bois.

< Dans tous les cas, la cassure affectait généralement le même aspect; une petite crique se déterminait à l'arête antérieure et , inférieure de l'essieu, là en effet où se trouve la plus grande fatigue, due à la double action de la charge et de la traction ; puis cette rupture s'étendait par zone dont cette crique était le centre, d'un grain aussi net et aussi fin que celui de l'acier fondu , et , quand elle était parvenue aux deux tiers de la section , le reste ^ rompait avec un aspect plus ou moins nerveux (pi. V, fig. 6).

« L'usage était de mettre les voitures en grande réparation après une année de service , et de recharger les fusées à la deuxième réparation , opération que l'usé des fusées et surtout des rondelles d'essieux rendait nécessaire : mais l'on se bornait à cette réparation, parce qu'il était alors établi que, le corps de l'essieu ne s'usant pas, les plus anciens étaient les mieux éprouvés, et l'on ne mettait le corps de l'essieu au feu que lorsqu'on voulait en modifier la forme ou la force.

« Les voitures faisaient en moyenne, repos compris, 80 à 100 kilomètres par jour; c'était donc un parcours de 60 à 70 mille kilomètres avant que l'on touchât aux essieux.

« Le besoin d'alléger constamment le poids mort des voilures nous porta à diminuer la force que l'usage avait établie pour les essieux : ils plièrent, et force nous fut de leur rendre à peu près leur ancien poids. Celte opération, appelée rembarrage,. con-

sistait à rapporter une barre tout le long de l'essieu et à le corroyer de noureau.

c De telle sorte que simultanément on rembarrait les essieux trop faibles , et Ton continuait à recharger les fusées des anciens.

c Les uns et les autres étaient marqués d'une manière différente.

« Bientôt nous nous aperçûmes qu'aucun essieu cassé ne portait la marque rembarré , tandis que les essieux rechargés cassaient seuls. Nous dûmes dès lors conclure que l'usage altérait le corps de l'essieu , et dès ce moment le second mode fut supprimé. À mesure que nos essieux rechargés disparaissaient, les accidents diminuaient.

« Une autre observation nous frappa.

c Lorsque nous adoptâmes les grandes sassoires , la charge , au lieu de se trouver aux deux tiers de la longueur entre les fusées , fut reportée près des fusées comme sur les essieux de derrière , et dès ce moment les essieux de devant ne cassèrent pas plus que les autres.

« Avant de prendre le parti de rembarrer tous les essieux, ce qui coûtait plus que l'opération plus simple de recharger les fusées, nous avons essayé de recuire le corps dans les cendres du foyer, dans la sciure : l'essieu revenait un peu, mais pas assez.

« Rien n'établissait encore que le parcours de 70 000 kilomètres lût la limite à laquelle l'essieu cessait d'être sûr; il est à croire même que cette limite, qui varie avec la charge, la nature de la route et la vitesse , était plus éloignée : mais ^ comme après ce trajet les fusées sont assez usées pour nécessiter une réparation, nous avons pris le parti de ne faire qu'une même opération , qui nous évitait des erreurs; et bien nous en a pris, car, il y a sept ou huit ans que nous n'avons eu un essieu cassé sous nos grandes voitures.

« S'il n'en a pas été de même pour les petits services , ceîa a tenu à une autre circonstance. Pour ces petits essieux, on avait fait la faute de conserver trop de force au corps d'essieu, à l'en* droit où se détache la fusée ; et cette disposition vicieuse nous a causé bien des ruptures de fusées, à leur naissance.

ALTÉKATION D2S ESSIEUX. 119

« Comme règle générale, nous avons remarqué que, sur les routes pavées y le temps du bon service des essieux est notoirement plus rapproché que sur les routes à empierrement.

cPoiïr faciliter la construction, nous avons adopté (pi. Y, fîg. 7 et 8) des encastrures aux essieux, c'est-à-dire que les essieux se trouvent dans une sorte de boite assez mince d'ail* leurs : cette disposition , s'opposant à l'amplitude des vibrations, nous a paru avantageuse.

« De l'ensemble de nos observations nous avons conclu :

« l"" Que le service altérait la nature de l'essieu et le rendait ' cassant ;

< 2'' Qae, sans préciser la durée certaine d'un essieu, on pouyait admettre comme limite inférieure 70 000 kilomètres dans les circonstances de charge, de vitesse, et de routes de nos services ;

c 3' Que, dans ces mêmes circonstances, le poids d'un essieu peut être évalué au trente-cinquième ou au quarantième du poids qu'il a à supporter;

«( 4° Qu'il faut éviter dans la forme des changements brusques de dimensions ;

« 5*» Qu'il faut éviter les angles vifs rentrants, surtout à la / naissance des fusées, dont ils déterminent la cassure ;

« 6*» Que de toutes les mesures que l'on peut prendre pour éviter les effets de la désagrégation, la plus sûre est de reforger l'essieu , qui devient aussi bon que s'il n'avait pas servi-

« De nombreux essieux neufs ou rembarrés ont été soumis à l'action du mouton, de manière à déterminer leur rupture; rarement on est parvenu à les casser. D'autres, au contraire, après le service, se sont, ouverts d'abord , puis se sont rompus en laissant voir, d'une nianière plus ou moins prononcée, l'aspect que nous avons signalé. »

488. Des iêpreuves que l'on fait suBm aux essieux. — Les essieux destinés au service de l'artillerie, et ceux que l'on emploie dans les chemins de fer, sont soumis à des épreuves qui ont pour but de constater la qualité du fer employé à leur confection ; et coihme il est de la plus grande importance d'obtenir ces essieux, exposés à des chocs, à des efforts soudains, en ma-

tériaux de première qualité» très-ductiles, susceptibles de plier notablement avant de se rompre, les épreuves sont déterminées surtout en vue de la résistance au choc.

L'on a reproché bien des fois à ce mode d'épreuve qu'en produisant des flexions permanentes, qui obligeaient ensuite à un redressement en sens contraire, il altérait évidemment l'élasticité du fer et par suite sa résistance à la rupture, de sorte qu'un essieu qui avait résisté à l'épreuve n'était plus aussi bon après qu'avant.

Il est incontestable que quand une barre de fer a subi une flexion qui subsiste en tout ou en parlie, sous l'action d'un effort quelconque, l'élasticité d'une portion de ses fibres a été altérée, mais il ne s'ensuit pas pour cela nécessairement que, lorsque cette barre aura été redressée avec les précautions convenables, et surtout si l'opération se fait à chaud, la barre ne sera pas , à très-peu près, aussi résistante après l'épreuve qu'avant, pourvu toutefois qu'elle n'ait pas été rompue ou déchirée .en quelques endroits non apparents, ce qui, en diminuant le nombre des fibres résistantes, atténuerait sa force.

Il n'est pas inutile d'ailleurs de faire remarquer combien il importe, sous ce rapport, que tout le paquet qui est destiné à former un essieu soit composé de barres de fer de qualité et de nature identiques, afin qu'à l'épreuve et dans le service , toutes les fibres se comportent de même et présentent la même résistance. Sans cette attention, il pourrait arriver, par exemple, que les fibres extérieures en fer ductile eussent subi sans altération des déformations considérables, tandis que les fibres intérieures, si elles étaient d'un fer dur et moins ductile, auraient pu éprouver des ruptures non apparentes.

Le mode de fabrication exerce aussi, comme on le verra, une influence très-notable sur la résistance. Le corroyage au rouge blanc soudant opéré au laminoir ou sous le marteau pilon, qui, d'une seule passe ou d'un seul coup, assure la soudure complète d'un paquet, sont préférables, pour cette opération, à l'action des marteaux ordinaires, dont le travail plus lent permet au fer de se refroidir en partie.

Après le soudage des paquets, le travail de la forge exerce aussi une grande influence sur la résistance. Une partie de ce

travail et de celui de l'étampage se fait trop souvent à des températures relativement basses, et le fer y perd de sa ductilité. Tel essieu qui présente du nerf très-ductile dans sa plus grande étendue , offre des grains très-gros dans d*autres , où il devient ainsi bien plus sujet à se rompre par un choc qui l'oblige à fléchir beaucoup.

Enfin, l'opération du recuit, selon qu'elle est faite avec plus ou moins de soins , parait avoir, pour l'uniformité de la résistance des essieux dans toutes leurs parties, une importance Irès-grande.

Il ne peut entrer dans le cadre de cet ouvrage de donner plus de détails sur l'influence des procédés de fabrication; mais ce qui précède suffira sans doute pour faire comprendre comment, parmi des officiers d'artillerie également instruits et expérimentés, il a pu se former des opinions très-diverses sur la valeur des épreuves, et comment il est très-difficile de se prononcer d'une manière absolue sur cette question délicate.

459. Rappel des formules k employer. — Mais avant d'aller plus loin, cherchons à déterminer, à l'aide des formules exposées dans la 3« partie de ces leçons, où nous avons parlé de la flexion , les valeurs réelles ou au moins approchées des variations de longueur éprouvées par les fibres dont les dimensions ont été le plus chargées, et celles des efforts auxquels elles ont été soumises.

Le solide étant ici à section rectangulaire, et la ligne des fibres Invariables se trouvant au milieu de sa hauteur 6, la formule qui donne la variation de longueur d'une fibre située à la distance V de la couche des fibres invariables, est (n^' 513 et 514;,

. 3fv'

et à cause de t>'= |6, elle devient, pour le cas actuel et pour les fibres inférieures et supérieures de l'essieu au milieu de sa longueur,

L'effort correspondant à cette Yariation de longueur a alors pour expression

Cette formule nous permettra de calculer pour chaque numéro d*essieu la valeur de Feffort que subissent dans l'épreuve les fibres extérieures, qui éprouvent les plus grandes variations de longueur, et de reconnaître si cet effort dépasse considérablement les limites de la résistance élastique , et se rapproche plus qu'il ne convient de celles de la résistance à la rupture.

Il est nécessaire, cependant, de rappeler très-explicitement que ces formules, comme toutes celles que nous avons établies aux n"^ 209 et suivants, sont fondées sur les phénomènes observés quand la flexion et l'allongement des solives sont renfermés dans les limites où l'élasticité n'est pas altérée, c'est-à-dire quand, après la cessation des efforts, les solides reprennent leur forme et leurs dimensions primitives. Dans le cas actuel , les limites de l'élasticité ont été évidemment dépassées, puisque les essieux conservent tous après l'épreuve une certaine flexion.

Or, toutes les expériences rapportées dans la première partie de cet ouvrage sur la résistance à l'extension , de même que celles dont les résultats sont consignés dans la troisième, et qui sont relatives à la flexion, nous montrent que le coeffiti^nt d'élasticité Ë diminue rapidement à mesure que les extensions ou les flexions augmentent.

Par conséquent, dans l'application de formules précédentes, si les valeurs de l'allongement proportionnel i' des fibres sont à très -peu près exactes, attendu qu'elles sont la conséquence purement géométrique de la flexion , il n'en sera aussi à peu près de môme de la valeur Ei' de l'effort supporté par les fibres qui auront subi la plus^rande extension, qu'autant que nous pourrons y introduire la valeur de Ë correspondante i celle de i'.

A cet effet, faute d'une loi mathématique qui lie les valeurs de E à celles de i', nous sommes obligés de recourir à la repré-

sentation graphique des résultats des expériences de M. Hodgkinson, que nous avons donnée au n"* iO de la première partie, et au moyen de laquelle nous pouvons déterminer approximativement les valeurs de E correspondantes à celles de i\ En opérant ainsi sur la formule

nous pourrons déterminer approximativement, pour chaque numéro d'essieu , l'effort supporté par les fibres qui auront subi dans l'épreuve la plus grande extension, et obtenir des valeurs de cet effort d'une exactitude suffisante pour nous éclairer sur l'énergie comparative de ces épreuves.

460. Mode d'épreuve. — Le règlement du 11 juin 1841, et les cours sur le service des officiers d'artillerie dans les forges , déterminent, ainsi qu'il suit, l'épreuve que les divers numéros d'essieux doivent subir *.

« Le mouton est un parallélipipède en bronze ou bien en fer fondu, garni à sa base d'une frappe ou plaque de bronze; il pèse 300 kilogr. Ce mouton est contenu par deux montants, entre lesquels il monte et descend; au haut des montants se trouve une poulie , sur laquelle passe un cordage auquel il est attaché , et qui sert à l'élever par le moyen d'un treuil ; sous le mouton est une enclume ou table de fer coulé de 22 à 27 centimètres de largeur, dont les extrémités sont plus élevées que le reste de la surface supérieure ; le milieu est disposé ^ suivant les essieux soumis à l'épreuve , pour recevoir le talon unique des n" 1, 2 et 4, ou les deux talons du n^ 3, de manière que le milieu de l'essieu porte sur le milieu de la table , en même temps que sur les extrémités relevées de la table. On place des cales en fer de 0".0067 (3 lignes) sous les extrémités du corps d'essieu. Ces dispositions terminées, on élève le mouton jusqu'à ce que sa base soit à l".60 au-dessus de Tesâcu pour les n** 1, 2 et 4, et de 1 mètre seulement pour le n« 3* Le mouton

* Cours mr U service des officiers éPartiïïerie dans les forges^ p. 260.

124 QUATAlÊME PARTIE.

tombe alors, par suite du mouvement de bascule que Ton fait faire au crochet qui le soutient, ou de la rencontre du crochet avec un arrêtoir, par lequel il est dégagé.

Il n'est pas dit dans cette description des épreuves quelle est la largeur des cales et si la manière dont elles sont placées peut influer plus ou moins sur la longueur réelle de la portée. D'après des renseignements que nous avons pris dans diverses inspections du service des forges, celte largeur n'est pas partout exactement la même. Dans les unes elle est de 0'".025, dans d'autres de 0".040; et comme ces cales sont engagées de toute leur largeur sous le corps d'essieu, la portée totale 2 G se trouve diminuée du double de cette largeur, ce qui augmente encore l'énergie de Tépreuve. Enfin, nous admettrons que la largeur des cales n'est que de 0".025, ce qui suffit pour assurer la position de l'essieu.

Pour certains essieux plus courts, on dispose des cales de façon que l'essieu étant toujours supporté par les extrémités du corps, la flexion soit encore de 0"».067.

La figure ci-contre donne une idée du dispositif général de ces épreuves.

Figure de la plaque et disposition des essieux pour l'épreuTe.

Ôbf^

Il résulte des différences que nous venons de signaler, que, selon les inspections de forges , les portées réelles pendant les épreuves ont les valeurs indiquées dans le tableau suivant, où l'on a réuni les autres données nécessaires à la comparaison que nous désirons établir.

Poids de la plaque, 850 kilogr.; elle est posée sur un madrier de 0",08 d'épaisseur, assis sur une couche de béton de 0"».25 d'épaisseur.

La flexion limite de 0".067 étant toujours atteinte dans les

épreuves, Ton voit que son rapport à la portée est loin d'être constant, et que pour Tessieu n*" 4, destiné aux affûts de place qui ne tirent habituellement qu*à faible charge, il est beaucoup plus grand que pour les affûts de siège et de campagne, qui emploient de plus fortes charges, ce qui ne paraît pas rationnel.