X TT X

= 4 environ.

(1) Le couple de rotation agissant sur les essieux moteurs varie périodiquement comme dans une machine fixe ; à chaque révolution, il passe par quatre maxima et quatre minima.

Soit T l'efTort moyen de traction, T' et T"les valeurs maxima et minima de cet effort, en admettant, comme approximation, que les bielles sont infinies et la pression dans le cylindre constante, on aura :

La valeur moyenne 1/7 du coefficient d'adhérence est, en général, suffisante pour empêcher le patinage quand TelTort moyen T est < 1/7 «• ; mais il arrive quelquefois que les variations périodiques de l'effort moteur, favorisées par les perturbations dues aux masses en mouvement, entraînent, aux grandes vitesses, un patinage prononcé (Voir : Comptes rendus de V Académie des sciences, 13 août 1874, note de M. Rabœuf).

Pour les locomotives devant traîner de fortes charges à des vitesses modérées, on fait les roues petites, afin de réduire les dimensions des cylindres ; on ne descend guère au-dessous de 1 m. 20 de diamètre, avec de plus petits diamètres, les têtes de bielles se rapprocheraient beaucoup du ballast et pourraient en' toucher les inégalités.

Le diamètre des cylindres est généralement compris entre 0,35 et 0,55, et la course des pistons entre 0,45 et 0,65.

Les dimensions des cylindres sont calculées de manière à fournir une bonne allure économique sur le profil moyen et avec les charges ordinaires, sauf à sacrifier plus ou moins la marche en allure exceptionnelle et de peu de durée.

La vitesse moyenne du piston ne dépasse pas 5 mètres à 5 m. 20; celte limite n'est atteinte que dans les trains de grande vitesse, sur les paliers ou les pentes descendantes.

331^. Dlstrlbntlon. — La distribution devra se faire en raison des circonstances très variables du service ; elle est corrélative des dimensions des cylindres et des roues, du poids adhérent, de TefTort de traction, de la pression et de la vitesse.

Pour les locomotives, plus encore que pour les machines fixes, le bon emploi de la vapeur est une nécessité de premier ordre ; c'est moins peutêtre une question d'économie de combustible que Tobligation d'alléger la chaudière, qui constitue la partie la plus notable du poids total, et d'atténuer les entraînements d'eau, qui prennent parfois des proportions considérables.

Voici quelques indications à cet égard.

Avec les pressions habituelles, les admissions comprises entre 1/3 et 1/4 de la course peuvent être considérées comme les plus favorables.

L'avance à l'échappement et l'avance à la fermeture de l'échappement peuvent, sans inconvénient sérieux, s'étendre à 20 0/0 de la course et même au delà pour les grandes vitesses.

L'avance à l'admission est toujours beaucoup plus petite.

Le laminage de la vapeur par les lumières est bien moins à redouter à l'admission qu'à l'échappement ; une vitesse moyenne de 40 à 50 mètres à l'échappement (calculée d'après les indications du § 118) ne semble pas présenter d'inconvénient sérieux.

La marche ordinaire a lieu à détente assez prolongée, c'est-k-dire pour une position du levier de changement de marche (§ 145) assez éloignée des crans extrêmes ; par suite, la course du tiroir est plus petite que le diamètre d'excentricité, les lumières sont donc plus ou moins étranglées et cet eflFet(fig. 59) est d'autant plus sensible que l'avance angulaire est plus petite ; celle-ci est souvent réglée aux environs de 30*^.

Les conduites d'amenée de vapeur à chaque cylindre reçoivent une section

S20 CHAPITRE XVt

au moins égale à Taire maxima d'ouverture des lumières d'admission ; la section des conduites d'échappement dépasse notablement (de 30 à 60 0/0) Taire totale des lumières d'admission ; la buse d'échappement, complètement ouverte, présente un orifice un peu plus petit que la section de chacune des conduites d'échappement.

Au démarrage, le mécanicien place la vis de changement de marche aux crans extrêmes, afin d'éviter que les quatre lumières d'admission ne soient simultanément fermées, mais il ne donne la vapeur que par bouffées, pour éviter le patinage et la rupture des attelages, et ramène le coulisseau h une position intermédiaire, dès que le train a pris assez d'élan pour franchir les points morts.

338. Dlinenslons principales du ffénérateur. — Les proportions du générateur de vapeur se calculent en prenant pour base le travail maximum à développer.

Voici comment on peut établir ce calcul pour répondre aux conditions ordinaires de la pratique :

On calculera la puissance sur les pistons en multipliant la vitesse, en mètres par seconde, par Teffort total de traction, y compris les résistances du mécanisme ; le résultat sera le nombre de kilogrammètres à développer par seconde ; divisé par 75, il donnera le nombre de chevaux-vapeur. Ce calcul sera fait pour le cas où le travail à développer doit être maximum.

On admettra, par cheval, sur les pistons, une consommation de il à 13 k. de vapeur par heure, pour une locomotive marchant à bonne détente (1), ce qui donnera la dépense totale de vapeur par heure.

Dans les conditions habituelles, on peut porter la production de vapeur à 38 à 40 k. par heure et par mètre carré de surface de chauffe, chiffres qui permettront de calculer cette surface.

38 40 On voit que le mètre carré de surface de chauffe représente 77 àj^ri soit

3 à 3 1/2 chevaux sur les pistons.

Cette proportion ne s'applique que lorsque la locomotive développe toute sa puissance. Elle pourra être dépassée si la ligne à desservir ne présente que sur des longueurs modérées une déclivité exceptionnelle ; on fera alors la surface de chauffe plus petite, en raccourcissant les tubes, de manière à conserver, sur les paliers et les pentes faibles prédominant dans le tracé, les relations les plus favorables entre les divers éléments de la machine ; mais le foyer devra être assez puissant pour fournir le coup de collier an passage des fortes rampes.

Si c'est Tadhérence qui fait défaut, au lieu de charger la machine d'un poids mort inutile, il pourra, dans quelques cas, être au contraire avanta-

(1) Ces chiffres correspondent pour une bonne chaudière ai k. 7 à 2 k. 2 de houille par heure et par force de cheval sur l*essieu moteur.

geux d'allonger les tubes, pour tirer parti de ce qui reste de chaleur dans les fumées.

Dans les machines à grandes roues motrices, c'est-à-dire à grande vitesse, le corps cylindrique de la chaudière est nécessairement compris entre les faces internes des bandages de ces roues, dont la dislance est de i m. 36 environ ; en tenant compte du jeu nécessaire, on voit que ce diamètre ne peut guère dépasser 1 m. 25.

Pour les machines à petites roues, cette limite n^existe pas, ce qui permet de gagner de la largeur.

La longueur des tubes est ordinairement comprise entre 3 m. 50 et

339. Dlmensloiui du foyer. — La largeur de la grille dans les types

•ordinaires de locomotive, est fort étroitement limitée, parce que la boîte à

feu, avec ses doubles parois etle jeu nécessaire, doit se placer entre les roues

d'arrière ; cette largeur est de 1 mètre à i m. 02.

La longueur de la grille ne dépasse guère i mètre à i m. 25 lorsque le foyer est en porte à faux au delà de Tessieu d'arrière.

11 résulte de ces conditions restrictives que la grille est relativement bien plus petite et^ par suite, la combustion bien plus active que dans les chaudières fixes. Dans les types ordinaires, sa surface est de 1/80 à 1/100^ de la surface de chauffe.

Toutefois l'avantage des grands foyers étant bien reconnu, on est arrivé, dans les locomotives récentes, à tourner la difficulté de diverses manières. On place un essieu armé de roues de petit diamètre sous la grille même, en le garantissant, par un écran, contre la chute des escarbilles. Cette disposition, impraticable quand on brûlait du coke sous des épaisseurs de 0 m. 50, dans des foyers d'une grande profondeur, devient possible avec la houille, chargée en couches minces; l'emploi de grilles inclinées facilite en-^ core la solution.

On a même pu, dans certains cas, installer la grille tout entière non seulement au-dessus de l'essieu, mais au-dessus des roues d'arrière, ce qui affranchit de toute limitation en largeur. D'autres constructeurs ont placé le foyer franchement en porte à faux au delà des roues d'arrière et assez loin pour échapper ces roues et n'être gêné ni dans la largeur, ni dans la longueur; cet expédient ne saurait s'appliquer qu'à des machines très lourdes, très longues et marchant à de faibles vitesses.

Par ces artifices, on est parvenu à porter à 2"« et au delà la surface de grille, qui jusqu'alors ne dépassait guère 1 m. 20 à 1 m. 30 et, dans quelques cas, le rapport à la surface de chauffe est ainsi descendu à i/60. La hauteur de la cheminée au-dessus du rail est limitée par le gabarit du chemin de fer, un peu variable d'un réseau à l'autre; elle est ordinairement de 4 mètres à 4 m. 45, y compris le pavillon.

La section intérieure de la cheminée peut se calculera raison de 1 décimètre carré pour 8 i/2 ù. 9 mètres carrés de surface de chauffe.

340. Deserlptlon de» organes. — Nous avons donné, dans les cha pitres précédents, la description des organes constituant la machine et la chaudière des locomotives, avec assez de détail pour qu'il soit superflu d'y revenir.

Nous n'insisterons que sur les parties qui n'ont pas d'analogues dans les machines fixes, c'est-à-dire le train, composé du châssis et des roues, et les dispositifs spéciaux par lesquels le train se relie tant au générateur qu'à la machine et au convoi.

34i. Châssis. — La figure 237 représente, en coupe et en plan, le châssis d'une locomotive à trois essieux accouplés.

Fig. 237.

Il se compose de deux longerons A A ou brancards en fer plat découpé, de 25 à 35 millimètres d'épaisseur ; les deux longerons sont enlretoisés par une série de traverses.

La traverse antérieure B B, en fer ou en bois, reçoit les tampons et le crochet d'attelage. A la suite, en F G, vient un fort coflTre en tôle qui contrevente vigoureusement tout le système et sert de point d'attache aux deux cylindres et à la chaudière.

Les traverses suivantes D, R, E ont pour objet de maintenir Técarlemenl des longerons et servent de point d'appui aux pièces du mécanisme.

La traverse d'arrière G G, fortement armée, porte Tattelage avec le tendre.

Sur le châssis repose la chaudière, fixée à lavant et se dilatant librement par Tarrière ; la botte à feu descend entre les deux brancards.

Les boîtes à graisse des roues coulissent dans des échancrures ménagées au châssis et qui jouent le rôle de plaques de garde.

34d. ROUO0 et suspeiuiloii. — Comme les roues de wagons, les roues des locomotives font corps avec Tessieu et tournent avec lui ; sur Tessieu est pratiquée une fusée A A (fig. 238), tournée et polie, qui glisse dans un demi-coussinet B B en bronze, garni quelquefois d*anti-friction ; celui-ci est maintenu par une boîte à graisse C en fer ou en fonte, laquelle coulisse entre deux guides verticaux D D, en fonte, fixés au châssis par de nombreux boulons. Ce guidage est complété et rendu plus précis au moyen d'un large coin EE que Ton peut élever ou abaisser, parle moyen d'un double écrou a a, de manière à rattraper le jeu ; le coin de rattrapage n'est appliqué que pour les roues motrices et accouplées, dont les axes doivent conserver une situation parfaitement fixe ; pour les roues simplement porteuses, un léger jeu ne présente pas d'inconvénient.

Le poids du châssis et des pièces qui y sont attachées est reporté sur les boîtes à graisse par l'intermédiaire d'une suspension élastique composé des pièces suivantes :

F F Ressort formé de lames d'acier trempé, disposées en étages ; il est saisi en son milieu par une chappe G ;

H Chandelle verticale, venue de forge avec la chappe G ; elle glisse dans un guidage b 6, fixé au châssis ;

K K Paire de broches supportant le châssis par les goujons c e, et sus-* pendues au ressort par les écrous et contre-écrous d rf, qui peuvent être plus ou moins serrés.

Ainsi donc, le châssis est suspendu aux extrémités du ressort par les bro' ches, et, à son tour, le ressort repose, en son milieu sur la boîte à graisse par l'intermédiaire de la chandelle.

Le châssis est fortement affaibli par l'entaille pratiquée pour loger la boîte â graisse ; on lui rend sa solidité en réunissant, dans le bas, les bords de cette entaille par une petite entretoise ee, rapportée, et sur laquelle les écrous a prennent appui.

On emploie quelquefois des ressorts à pincettes ou en hélice ; la forme des broches, chandelles, coussinets, etc., est aussi fort variable.

Leâ roues des locomotives sont aujourd'hui presque toutes en fer forgé et d'une seule pièce ; le moyeu est alésé et la portée de l'essieu est entrée de force â la presse hydraulique, sous une pression de 30 à 80 tonnes, suivant le diamètre ; l'assemblage est toujours consolidé avec des clavettes, s'il s'agit de roues motrices. Le bouton de manivelle s'assemble sur un reufiemcnt du moyeu, venu de forge, ainsi que le contrepoids, avec l'ensemble de la roue. Le bandage se pose à chaud et est maintenu par des rivets fraisés.

343. Attaches delà chaiicllère. — Les deux en tre toises L L placées sous la boîte à fumée, sont fortement reliées entre elles par une tôle horizontale M et par les supports N N de la chaudière ; le tout forme un coffre très résistant et indéformable, boulonné solidement sous la botte à fumée.

Fig. 239.

Les autres supports de la chaudière 0 ne constituent que de simples glissières permettant à la chaudière de se dilater librement vers l'arrière. Au droit du foyer, le châssis A A (fig. 239) passe à travers des pièces rapportées sur la botte à feu extérieure et dans lesquelles il peut glisser.

344. Attaches des cylindres. — Les cylindres s'attachent au bâti par de fortes pattes latérales P P, venues de fonte, et ajustées sur leurs portées (fig. 238) ; les boulons d'assemblage servent en même temps à réunir les diverses parties du coffre d'avant, lequel forme, avec la boîte à fumée et les cylindres, un ensemble très solide.

Les pattes P P portent les amorces des tuyaux d'arrivée de vapeur et d'échappement, lesquels doivent être disposés de manière à ne pas gêner le ramonage des tubes.

345. Attelage d'avant. — La traverse d'avant (fig. 238) porte les pièces d'attelage suivantes, qui sont utilisées dans les manœuvres de gare et aussi dans les cas de double traction ou de marche en arrière :

Q. Tendeur à vis rattaché à un crochet de traction ;

B R. Tampons de choc.

Le tendeur et les tampons sont réunis à la traverse par l'intermédiaire de ressorts courts de caoutchouc ou d'acier (en hélice ou à pincettes).

S S. Chaînes de sûreté.

A la partie antérieure du châssis sont en outre fixés les marchepieds TT et les chasse-pierres U U.

346. Attelage d'arrière. — La traverse d'arrière a la forme d'une poutre creuse en tôle ; l'attelage avec le tender est composé (fig. 240) d'une

forte cheville en fer A, passant dans la manille du tendeur B, qui se manœuvre, soit par un levier ordinaire, soit par un levier à cliquet.

Les tampons du tender viennent appuyer sur deux tampons secs (c'est-à-dire sans ressort^ C C, en bois ou en fer ; ces tampons secs sont souvent très larges pour pouvoir s'accorder avec les tampons des divers tenders, dont Técartement est très variable.

De part et d'autre de Tattelage proprement dit est un crochet pour chaîne de sûreté.

Le tuyau d'aspiration de la pompe alimentaire ou du GifTard se termine par une partie flexible D, en cuir ou en caoutchouc, dont Textrémité porte un raccord, en forme de rotule, qui peut s'assembler avec un bout de tuyau correspondant, partant du fond du réservoir d'eau du tender.

Le tender et la machine sont munis de marchepieds.

Enfin, un petit tablier en tôle à charnière vient couvrir la séparation entre la plateforme de la machine et celle du tender.

Dans les machines tenders, l'arrière de la machine est pourvu d'un attelage élastique, analogue à celui des wagons ; de plus, comme ^^^' ^^^' ces machines marchent fréquemment le foyer

en avant, on dispose à l'arrière des chasse-pierres.

Tous les organes que nous venons dé décrire varient beaucoup de formes et de dispositions, suivant le service que la machine doit faire, et même suivant les idées particulières et- les ressources du constructeur. Nous ne pouvons entrer dans le détail de ces variantes.

34*7. auelques preserIpUons on nmwkge. — Voici quelques indications utiles à connaître, qui se rapportent à certains usages généralement adoptés sur les lignes françaises.

Sur les lignes à deux voies, les trains se meuvent sur la voie de gauche. Le mécanicien se tient à droite de la plateforme, du côté de l'entrevoie, ayant sous la main droite le levier du régulateur et la vis du changement de marche ; le chauffeur est à gauche, ayant à sa portée les organes de manœuvre du frein du tender, du Giffard principal (il y en a généralement deux), du jette-feu, des portes du cendrier, et du réservoir à sable.

Les positions des deux manivelles de l'essieu moteur sont réglées de telle sorte que, dans la marche en avant, la manivelle de droite /)rec<?de de 90^ celle de gauche.

Des quatre tampons qui arment un véhicule, il y en a deux légèrement bombés et deux plats ; les deux tampons plats sont sur une même diagonale ; l'observateur placé sur le véhicule et regardant l'avant ou l'arrière, voit le tampon plat à sa gauche.

Les axes des tampons sont à environ i m. 00 au-dessus du rail, et à une distance de 1 m. 70 à 1 m. 75 l'un de Tautre; ces cotes varient un peu suivant les réseaux. Elles ne s'appliquent pas aux tampons d'avant des tenders.

Les véhicules qui circulent sur une ligne de fer ne doivent présenter aucune saillie assez prononcée pour rencontrer les obstacles voisins de la voie ; h cet effet, ils doivent passer librement sous un gabarit formé par des tringles de fer, dont le contour est inscrit à Fintérieur de tous ces obstacles.

Le gabarit n'est pas le même pour toutes les lignes, il est généralement plus étroit dans tous les sens sur les lignes anciennes que sur celles de construction récente. Ainsi la hauteur varie de 4 m. 00 (Est) à 4 m. 28 (P.-L.-M.) et 4 m. 43 (Orléans), sa largeur est de 3 m. 00 à 3 m. 40. Les exigences du gabarit sonJ quelquefois fort gênantes, surtout h cause de la faible hauteur imposée aux cheminées.

Voici quelques prescriptions qui se retrouvent dans tous les règlements :

Le mécanicien doit ralentir sa marche au passage des stations, changements et croisements de voies.

Les signaux rouges, disques, drapeaux ou fanaux, prescrivent l'arrêt. Les signaux verts prescrivent le ralentissement.

Le mécanicien siffle avant de se mettre en marche et aux approches des stations et des bifurcations. L'appel aux freins consiste en doubles coups de sifflet précipités ; à ce signal, les garde-freins serrent leurs freins ; ils les relâchent à un coup de sifflet prolongé.

348. Positions relatives des organes. — Les divers organes dont se compose une locomotive sont groupés entre eux de diverses manières, que nous allons passer en revue.

Voici d'abord quelques règles qui sont adoptées à peu d'exceptions près :

Le foyer se place à l'arrière de la machine, à portée du chauffeur, qui a lui-même sous la main le combustible approvisionné sur le tender.

A Tavant se trouvent les cylindres, faisant équilibre au poids du foyer ; ils sont horizontaux, ou du moins, leur inclinaison est faible, afîn que la flexion variable des ressorts de suspension n'apporte pas de perturbation notable dans les mouvements des pistons.

Les pistons attaquent l'essieu du milieu, quelquefois l'essieu d'arrière, qui est un peu loin du cylindre, jamais l'essieu d'avant, qui en esi trop près.

Types à essieu moteur indépendant.

ff ,— g.

Fiff. 241 A. — Châssis intérieur. — Cylindres extérieurs.

i ,, \iz

iS

Tt ^ r

Fig. 241 B. — Ch&ssis intérieur. — Cylindres intérieurs.

^'^g' 241 G. — Type Crampton. — Châssis double. — Cylindres extérieurs.

TsrpM à deux essieux aoconpléi.

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te&J

Fig. 241 D. — Ch&ssis intérieur. — Cylindres extérieurs.

Fig. 241 E. — Châssis intérieur. — Cylindres intérieurs.

rt , y