RESSORTS POUR DIFFÉRENTES APPLICATIONS

Ressorts pour wagons et locomotives.

Ces ressorts se composent de bandes ou feuilles d’acier, superposées et embrassées au milieu par une bride qui les maintient réunies.

S'il s’agit de la construction d’un tel ressort on connaît toujours:

1° La charge que le ressort doit porter;

2° La plus grande tension par centimètre carré que la charge doit produire;

3° La longueur de la plus longue des feuilles du ressort;

4“ La largeur des feuilles qui est égale pour toutes les feuilles.

Les quantités à déterminer sont les suivantes :

1° L’épaisseur des feuilles qui doit être la même pour toutes les feuilles;

2° Le nombre des feuilles du ressort;

3° Les longueurs de toutes les feuilles dont se compose le ressort.

Pour la détermination de ces trois quantités on a les formules suivantes :

dans lesquelles on représente par:

2 P la charge totale du ressort; P la charge sur chaqne bout de la feuille supérieure;

21 la longueur totale de la feuille supérieure;

2L la longueur totale de la km' feuille, comptée dans la direction de la plus longue à la plus courte des feuilles ; k = 1 correspondant à la plus longue des feuilles;

CONSTRUCTION DES PIECES DE MACHINES

b la largeur commune de toutes les feuilles ; d l'épaisseur commune do toutes les feuilles; n le nombre des feuilles dont se compose le ressort; g le module d’élasticité du matériel (acier) des feuilles;

f le fléchissement, c’est-à-dire l’abaissement par la charge des points extrêmes de la lame supérieure;

y un nombre égal ou plus grand que l’unité ou même d’une grandeur infinie.

Les ressorts que l'on obtient par ces formules ont les propriétés suivantes :

1° La plus grande tension a la même valeur dans toutes les feuilles ;

2° Pendant que la charge produit le fléchissement du ressort, chaque lame reste dans toute son étendue en contact avec les lames voisines.

Si toutes les dimensions sont exprimées en centimètres et les charges en kilogrammes, on a à prendre :

Pour l’acier fondu

Pour les ressorts des locomotives à

voyageurs / = 4 à 5 centimètres.

Pour les ressorts des locomotives à marchandises / = 3 à 4 centimètres.

Les divers ressorts qu'on obtient en prenant pour y toutes les valeurs entre l’uDité et l’infinité peuvent être divisés en trois classes :

1" classe : Ressort rectangulaire.

On obtient ce ressort en mettant y — 1. Dans ce cas on a lk = 1 et toutes les lames deviennent d'une longueur égale. La forme totale du ressort devient donc rectangulaire. Les équations ci-dessus donnent pour un tel ressort les expressions suivantes:

— 6PI n — ©bd'1

CONSTRUCTION DES PIECES DE MACHINES

2« classe : Ressort trapèïoïdique.

On obtient ce ressort en mettant y — co . Dans ce cas les différences des longueurs de deux lame3 consécutives deviennent égales et la forme entière du ressort devient un trapèze.

Si y = oo , les équations ci-dessus donnent pour la détermination d’un tel ressort les relations suivantes :

— 6PI n 1=11 ©bd*

3* classe : Ressort hyperbolique.

On obtient ce ressort en prenant pour y une valeur différente de

1 et de oo , par exemple y = -g-,

*. Si l'on superpose les lames d'un tel ressort, les extrémités des lames se trouvent dans deux hyperboles semblables qui se coupeut

au milieu. Soit y = -g-, on trouve:

ô — ir ,f

. 3 n -j- 3 — 3 k k = 1 3 n -f 2“Tk

Ressort h hélice cylindrique, exposé ou a é extension ou à la compression. Soit :

P la force en kilogrammes qui agit dans la direction do l’axe de l’hélice et qui produit ou une extension ou une compression du ressort ;

CONSTRUCTION DES PIECES DE MACHINES

r le rayon de l’hélice, c'est-à-dire la distance du centre de gravité d’une section du filet de l’axe de l’hélice ;

n le nombre des tours des filets dans toute l’étendue de l’hélice;

G le module d'élasticité pour la torsion des corps (tableau numéro 57, page 36);

T le coefficient de résistance contre la torsion (les valeurs de T pour la rupture par torsion se trouvent dans le tableau numéro 57, pago 36);

n l’extension ou la compression de l'hélice par la force P.

Si la section du filet est un cercle d'un diamètre d, on a :

Pj^n

Si la section du filet est un rectangle dont les côtés sont b et b, on a:

P = 4- — VV 4- h» b h

fa r

Ressort à hélice cylindrique, exposé à la torsion.

Soit:

M le moment de la force qui produit la torsion de l'hélice (exprimé en centimètres et kilogrammes) ;

1 la longueur du développement du filet de l’hélice;

p0 le rayon de l’hélice quand elle n'est exposée à aucune torsion;

ç le rayon de l’hélice quand elle est tordue par le moment M de la force extérieure ;

0 l’anglo de torsion qui est produite par le moment M (mesuré par l'unité du rayon) ;

e le module d’élasticité du matériel de l'hélice ;

CONSTRUCTION DES PIECES DE MACHINES

Quelle que soit la section du filet de l’hélice, on a:

— = — + O Qo

Si la section du filet est un cercle d’un diamètre d, on a:

Si la section du filet est un rectangle, dont b est le côté parallèle à l’axe de l'hélice, et h le côté radial, on a:

« = T^b‘T -Tkl‘

Ressort à hélice conique, exposé ou à la compression ou à T extension. Soit:

P la force en kilogrammes qui agit dans la direction de l’axe du cône de l'hélice et qui produit ou une extension ou une compression ; R le rayon de la base du cône de l’hélice; n le nombre des tours des filets dans toute l’étendue de l’hélice ; G le module d’élasticité du matériel (tableau numéro 57, page 36) ; T le coefficient de résistance contre la torsion (les valeurs de T pour la rupture se trouvent dans le tableau numéro 57, page 36);

u l'augmentation ou la diminution de la hauteur du cône par la force P.

Si la section du filet est un cercle d’un diamètre d, on a:

1fi P 11,11 n — 16 G d4

sT d^

Si la section du filet est un rectangle, dont b et h sont les côtés,

on a:

„ PR’n n TGbh (b* + h»)

CONSTRUCTION DES PIECES DE MACHINES

Ressort à spirale, exposé h la torsion.

Soit:

M le moment de la force qui produit la torsion du ressort (exprimé en kilogrammes et centimètres);

1 la longueur du développement de la spirale ;

& l’angle de torsion que produit le moment M de la force extérieure (exprimé par l'unité du rayon); t le module d’élasticité du matériel ;

<B lo coefficient de résistance contre la flexion.

Si la section du filet est un cercle d’un diamètre d, on a:

ît f d4 64 1

Si la section du filet est un rectangle, dont les côtés sont b (parallèle à l’axe de la spirale) et h (dans la direction du rayon),

• Remarque.

Les résultats à l’égard de la torsion ne sont exacts que dans les cas que le centre de gravité de la ligue moyenne du filet se trouve toujours, pendant l’acte de la torsion, dans l’axe autour duquel se produit la torsion.

Tuyaux et leurs assemblages (pl. XXIV).

Les formules suivantes sont destinées à déterminer l’épaisseur des tuyaux ou tubes ; â est l’épaisseur de la paroi, d le diamètre intérieur du tuyau (en centimètres), et n la pression (exprimée en atmosphères) à laquelle les tubes doivent pouvoir résister avec une sécurité suffisante:

Tôle

Fonte

Cuivre

Plomb

Zinc

Bois

Pierres naturelles . . .

Pierres factices . . . .

centimètres.

CONSTRUCTION DES PIECES DE MACHINES

Les tuyaux de conduite pour l'eau et le gaz sont éprouvés à 10 atmosphères; il faut donc mettre n = 10, afin d'avoir une épaisseur convenable.

Des règles spéaiales, dont il sera question plus loin, détermineront l'épaisseur du métal des chaudières à vapeur.

Les mesures des assemblages, qui comprennent les bords, les vis, les manchons, sont à prendre dans les formules suivantes :

Longueur d’un tube . .

Rebords (fig. 9).

Longueur du rebord. .

Epaisseur du rebord. .

Nombre des vis . . . .

Diamètre d'un boulon .

Manchons (fig. 10).

Longueur intérieure . .

Diamètre intérieur . . .

Epaisseur du métal . .

Les assemblages les plus usités sont représentés sur la planche

Fig. 3 : Assemblage de deux tubes en cuivre battu au moyen d’une vis en laiton.

Fig. 4 : Assemblage de deux tubes en laiton au moyen d’une vis en laiton.

Fig. 5 : Assemblage d’un tube en cuivre et d’un cylindre en métal quelconque.

Fig. 7 et 8 : Assemblage de tubes eu fer forgé pour la conduite du gaz et pour le chauffage à l'eau chaude.

Fig. 9 : Assemblage de tubes en foute pour la conduite de l'eau.

Fig. 10 : Tubes en fonte pour conduire l’eau ou le gaz; assemblage à manchons.

Fig. 11 : Assemblage mobile de deux tuyaux en fonte avec boite à étoupe.

Fig. 12 : Assemblage mobile de deux tuyaux en fonte avec garniture en cuir.

CONSTRUCTION DES PIECES DE MACHINES

Couvercles et boîtes à étoupe pour cylindres à vapeur et cylindres de pompes (pl. XXIV).

Fig. 2 et G : Boîtes à étoupe en laiton pour do petits cylindres. Fig. 1 : Couvcrele avec boîte à étoupe pour de grands cylindres A vapeur et de pompes.

Pour les grands couvercles on peut adopter les règles suivantes : D le diamètre (en centimètres) du cylindre ;

3 l'épaisseur du cylindre

Epaisseur du cylindre . 8 = l'O -f- -gg

Nombre des vis du couvercle 3 -f- -ïp

La figure 1 indique toutes les dimensions qui sont proportionnelles à l’épaisseur 8.

Soupapes.

Les soupapes les plus usitées sont représentées sur la planche

Fig. 7, 8, 9, 10 : Soupapes coniques pour de petites ou grandes pompes.

Fig. 12 : Soupape double pour de grandes pompes.

Fig. 11 : Soupape pour de grandes machines à vapeur.

Soit dans les figures 7, 8, 9, 10:

d le petit diamètre d’une soupape conique; d, le grand diamètre d'une soupape conique ; h la hauteur du corps de la soupape.

Si d est donné, on a pour la détermination de d, et h la relation suivante:

d, = 12 d h = 12 centimètres.

Fig. 5 et 6 : Soupapes à clapet en laiton.

Fig. 13 et 14 : Soupapes à clapet en cuir.

CONSTRUCTION DES PIECES DE MACHINES

Robinet en laiton ou en fonte (pl. XXV).

Fig. 1 et 2 : Coup et élévation d’un robinet de communication de deux tuyaux placés en ligue droite.

Fig. 3 et 4 : Coupe et élévation d'un robinet de communication de deux tuyaux placés à angle droit. (Les dimensions principales sont indiquées dans le dessin.)

Tiroirs et clapets pour la conduite du gaz, de l'air et de beau

(pl. XXVI). ‘

Piston pour machines à vapeur et pompes (pl. XXVII).

Les pistons les plus usités sont représentés sur cette planche, a) Piston pour machines & vapeur.

Fig. 1 : Plan et coupe d’un piston k vapeur avec deux anneaux étanches supéiposés, en laiton ou fonte. Cette construction n’est applicable qu'aux petits pistons de 40 centimètres de diamètre.

Fig. 3 : Plan et coupe d’un piston à vapeur avec deux couches de segments superposés. Cette construction est applicable aux petites comme aux grandes dimensions. Si l’on désigne le diamètre du piston par D, la hauteur des couches de segments est:

4 (l + centimètres.

Fig. 5 : Plan et élévation d'un piston à vapeur avec garniture en chanvre. Hauteur de la garniture:

centimètrcs.

6) Piston pour pompes.

Fig. 2 : Piston plongeur pour de petites pompes en laiton.

Fig. 7 : Piston pour de grandes pompes élévatrices.

Fig. 8 : Piston pour de pompes élévatrices ordinaires.

Fig. 9 : Piston pour de pompes foulantes à simple ou à double effet.

CONSTRUCTION DES PIECES DE MACHINES

Fig. 10 : Piston pour de pompes foulantes; le corps 3e pompe en bois.

Fig. 11 : Piston pour de grandes pompes élévatrices à eau chaude avec garniture en chanvre.

Fig. 12 : Piston pour de petites pompes à eau chaude avec garniture en chanvre. La hauteur de la garniture ou la hauteur du piston est égale à

centimètres.

Cette formule s’applique à toutes les dispositions précédentes.

e) Piston pour machines soufflantes.

Fig. 4 : Garniture en cuir d’un piston de soufflerie.

Fig. 6 : Garniture en chanvre d’un piston de soufflerie.