IS : L

I* Étant donnés le parcours du tiroir et les longueurs des leviers du tiroir et de l'excentrique, trouver l’excentricité.

On a la proportion :

ou bien,

4" Etant donnes le levier de l'excentrique, celui du tiroir et l'exccutriclté, trouver le parcours du tiroir.

Nous avons la proportion :

ou bien,

Nous dirons d’abord comment, è cause du renversement des leviers, il est nécessaire de placer l’excentrique sur le cèle du centre de l’arbre & manivelle qui est le plus rapproche du cylindre; tandis que, dans le cas où la connexion avec le tiroir est directe, eet excentrique est disposé sur le côté qui en est le plus éloigné.

Nous venons d’indiquer les moyens à employer pour déterminer les longueurs qu’il faùt donner aux leviers, quand on connaît le parcours du tiroir et l’excentricité. Ce qu’il nous faut chercher maintenant, c’est la position que doit occuper l’excentrique sur l’arbre, par rapport à la manivelle.

Placex le bouton de la manivelle au point mort le plus rapproché du cylindre; autrement. dit, placez les centres de l’arbre et du bouton de la manivelle sur une même ligne avec la ligne centrale de la tige du piston. Sur cette ligne des centres, AG, élevez une perpendiculaire L M, passant par le point F. Du point F comme rentre décrivez deux cercles, dont l’un ait pour diamètre une distance égale à l’excentricité, et l’autre un diamètre égal à l’axe de la manivelle. SI les leviers sont égaux, portez à partir du point F, sur la ligne des centres et sur le cflté du cylindre, UDe longueur égale au recouvrement, et tirez une parallèle a LM, coupant le cerclé de l'excentrique aux points N et O. Enfin, tirez les rayons F N et FO jusqu’è la rencontre de la circonférence de l'axe de la manivelle.

I.es points N et O sont les positions occupées par les centres des poulies de l'excentrique pour la marche en avant et pour celle en arrière; l'une d'elles suffit pour la marche dans un même sens. Dans la pratique, il est bon de faire des marques aux points F et II, parce que les points N et O sont inaccessibles. S'il n'existc point de recouvrement sur le tiroir, la distance à porter sur la ligne centrale, a partir du point F, sera nulle, et par suite la ligne LM indiquera elle-même les emplacements dos excentriques.

SI l’on supposait lu bielle infinie, les positions des excentriques sur l’arbre seraient données par les intersections mêmes de la perpendiculaire AG; mais, comme l'Irrégularité est une conséquence néces-

MACHINES LOCOMOTIVES. - DISTRIBUTION DE LA VAPEUR

taire du peu de longueur de la bielle, la vraie position de la manivelle doit être prise au milieu de la course du piston.

Quand les leviers sont de longuenr différente, il y a également inégalité, ainsi que nous l'avons déjà dit, entre l'excentricité et le parcours du tiroir. Si le levier du tiroir est plus long que celui de l’excentrique, comme cela a lieu dans l'exemple qne nous avons pris, l'excentricité est moindre que le parcours du tiroir, et cela dans le rap|M>rt même des longueurs respectives des deux leviers. II suit de là que le recouvrement, que nous avons porté sur la ligne des centres à partir du point F, et qui forme iine portion du parcours du tiroir, doit recevoir une diminution proportionnelle à celle de la course entière, pour être réduit à su longueur réelle. Le moyen le plus simple d'arriver à ce résultat est de porter une distauee égale au recouvrement, à partir du point A, perpendiculairement à la ligne des centres, comme nous l'avons déjà fait ci-dessus, u propos de la demi-course du tiroir. Cette distance sera égale à celle qui existe entre le point A et le bord de la lumière, d'après la construction même. Alors, par le bord même de la lumière, on mènent une parnllclc à AG, et l'on joindra le point où cette parallèle vient couper l’arc du plus grand levier avec le centre B. On prolongera ce rayon jusqu a sa rencontre avec l'arc H K, et la perpendiculaire menée par ce point d'intersection sur la ligne des centres AE, représentera la longuenr réduite du recouvrement, que l'on n'auru plus qu’à porter sur cette dernière ligne, à partir du point F.

Quant à la méthode à suivre pour trouver la longueur de la tige de l'excentrique, quand on connaît les positions de l'arbre de la manivelle et de l'arbre de commande des tiroirs, ainsi que la longueur du levier de l’excentrique, voici en quoi elle consiste. Du centre de l'arbre de commande, avec un rayon égal à la longueur du levier de l'excentrique, décrivez un arc de cercle. A ce cercle, menez une tangente passant par le centre de l'arbre de la manivelle. Par le centre de l'arbre de commande, menez une perpendiculaire à la tangente que vous venez de tracer; la distance du point d'intersection au centre de l'arbre de la manivelle est In longueur de la tige de l’excentrique, et la perpendiculaire est la ligue du levier de l'excentrique, quand le levier du tiroir est perpendiculaire à la direction de la tige du tiroir. Ainsi se trouvent déterminées les positions mêmes dans lesquelles on doit Axer ces leviers sur l'arbre.

Dans ta Ugure 34', nous avons vu que la ligne d'axe de la tige de l'excentrique se confondait avec celle de la tige du piston ; mais, dans la ligure 346, cette première"Iigne est projetée au-dessous de la seconde, et forme avec elle un angle, dont le sommet est le centre de l’arbre de la manivelle. Dans ce cas, les centres des poulies des excentriques doivent, tout naturellement, redescendre ainsi que cela a lieu pour lu ligne centrale, l’our faire comprendre, en quelques mots, comment ou arrive à ce résultat, nous rappellerons qu’un cercle étant supposé partagé en 3CU parties égales, appelées degrés, si l'on tire, dans ce cercle, deux diamètres à angle droit l'un par rapport à l'autre, ces diamètres diviseront la circonférence en quatre parties égales, qui contiendront chacune no degrés. C’est donc ainsi que se mesurent les angles, quelle que soit, d'ailleurs, la dimension du cercle, lequel est toujours partagé eu quatre parties égales par les deux diamètres à angle droit. Par conséquent, si l'on mesure sur un cercle quelconque, décrit du centre de l'arbre de la maniv elle, le nombre de degrés contenus dans l'angle que font entre elles la ligne d’axe de la tige de l'exoentriqur et celle de la tige du piston, que l’on trace ensuite cet angle sur une table, et qu'enfin, du sommet de cct angle, pris pour centre, on décrive une circonférence d'un diamètre égal a celui de l’arbre de la manivelle, la corde de l'arc, intercepté entre les cAtés do l'angle, sera la distance même qu'il faudra reporter sur l’arbre de la manivelle, et représentera la quantité dout doit descendre la poulie de l'excentrique, pour compenser l'obliquité de la tige de l’excentrique.

Dans la ligure 346, la ligne d'axe de la tigu de l'excentrique, quand cette tige est retenue' dans son enclànchemeut, fait avec la ligne de la tige du piston un angle de cinq degrés; et, dans tous les cas semblables, c'est cette direction qu'on doit adopter quand il s'agit du mouvement du tiroir, tandis que c'est au contraire celle qui représente la tige du piston qu'il faut prendre, lorsqu’il s’agit du mouvement du piston. Dans la Ugure 347, ces lignes coïncident pour plus de simplicité.

DÉTAILS RELATIFS A DIFFÉRENTES MACHINES

Nous renvoyons le lecteur, pour pins amples détails sur rétablissement et la disposition des tiroirs de machines locomotives, aux remarques que nous avons déjà fuites pages 54 I et suiv.

Remarques sur les machines locomotives.

vltmt\

La force de traction necessaire pour traîner les voitures, sur les routes ordinaires en bon état et de

niveau, est égale à environ 5*. du poids, avec une marche lente. Sur les chemins de fer, on évalue généralement cette force à . environ du poids, ou a 3 J kilogrammes par tonne de charge, toujoura à vitesse réduite. Mois, sur les chemins bien établis, cette force de traction est vraisemblablement moins considérable que cette proportion ne l'indique. JT *

On sait que la résistance aux convois, sur les chemins de fer, augmenttyapidement avec la vit u cause de l'obstacle que présente l'atmosphère A la marche. Cette résistance de l'air (veut être évaluée à près de 7 kilogrammes par tonne de charge, dans un convoi ordinaire pour voyageurs marchant A une vitesse de -Ht kilomètres par heure. Le frottement de la machine et lu résistance des rails varient directement comme la \ itesse, In force de la machine demeurant la même, mais la résistance de l'air varie comme le earré de In vitesse, et la force nécessaire pour surmonter cette résistance comme le cube de la vitesse; de sorte qu'en doublant la vitesse d’un convoi, le frottement se trouve doublé, lu résistance tic l’air devient quatre fols plus forte qu’avant, et la force nécessaire pour la vaincre huit fois plus considérable.

Cette remarque sulïlt pour faire comprendre les inconvénients d'une très grande vitrssc, lors même que la force de lu machine pourrait être alors développée économiquement, et- qui n'a pas lieu. Dans les convois peu chargés, plus de 50 pour 100 de la force est dépensée A vaincre la résistance de l'air, avec une vitesse d'env iron 56 kilomètres A l'heure ; la perte de force serait plus grande proportionnellement si les convois étaient très peu ehurgés et présentaient une large surface au vent.

Nous avons vu que, dans les machines à basse pression et A condenseur, la vaporisation de S» décimètres cubes d’eau de la chaudière pouvait être considéré» comme représentant un chcvol-va|>eur. Dans les machines A haute pression et travaillant sans condensation, l'effet utile de la même quantité d'eau est un peu moindre, A cause de la résistance que rencontre le piston dans sa marche, résistance qui est occasionnée par la pression de l'air. Mais, dans les machines locomotives, où la pression est très forte, la résistance due A la pression de l'air est, relativement, A peu près aussi faible que celle qui est due à la vapeur raréfiée qui se trouve dans le condenseur d'une machine à condensation. Nous nous écarterons donc peu de la vérité si, dans les machines locomotives, fonctionnant sans bouillonnement et jets de vapeur et d'eau mélangées, nous admettons que la vaporisation de 28 décimètres cubes d’eau par heure équivaut it une force d'un cheval-vapeur. Une machine vaporisant 200 x 28 décimètres cubes, soit 5 ; mètres cubes d'eau environ par heure, et produisant, par suite, une force d'environ 200 chevauxvapeur, traîne A peu près I to tonnes, en une heure, A une distance de 48 kilomètres. S’il n'existait point de perte d'effet utile, provenant de la résistance de l'air, ou de In tuyère, et s'il ne se développait pas un frottement d'autant plus considérable que la puissance, pour les grandes vitesses, est elle-même plus forte, la force de traction, en l'évaluant A 3 ' kilogrammes par tonne, ne nécessiterait qu'une puissance de 68 ' chevnnx-Topeur seulement. SI l'on multiplie, en effet, le nombre de mètres franchis en une minute, a raison da 48 kilomètres A l’heure, par le produit 1 10 x 35, et qu'on divise le résultat obtenu par le produit 60 x 75, qui représente, pour le même temps, le travail, en kUograinmetrcs, d'an chevalvapeur. on trouve pour résultat le nombre 68 j.

Un ue saurait admettre d'ailleurs que le frottement exercé sur les rails par un convoi, voyageant avec une vitesse de :8 kilomètres A l'heure, puisse porter a moins de 4 j kilogrammes par tonne la force dépensée, pour cet objet, par uue machine de 200 chevaux-vapeur. En effet, le frottement exercé par la

MACHINES LOCOMOTIVES. - REMARQUES

machine augmente avec sa puissance, laquelle détermine une plus grande pression sur les parties en mouvement ; de pins, le frottement des voitures augmente aussi à de grandes vitesses, parce que les barres d'attelage sont attachées au-dessous du centre de l'efTort de la face de la voiture exposée au vent, ce qui tend è comprimer davantage la voiture sur les rails.

En admettant ce chiffre de 4 J kilogrammes pnr tonne pour la force de traction, il en résultera que lu force nécessaire à la propulsion d'un train, abstraction faite de la résistance dg l'air, sera de 90 chevauxvdpeur environ, et que les lio chevaux restant serviront A vaincre la résistance de l'atmosphère et de la tuyère. * r

Si la vitesse était portée dit 18 à 90 kilomètres à l’heure, il faudrait à peu près 200 chevaux-vapeur pour surmonter le frottement du train, et 880 chevaux pour vaincre la résistance de l'air; en tout 1080 chevaux-vapeur qui seraient nécessaires à la pro|mlsinn d'un train de 1 10 tonnes, voyageant à une vltesSe de 90 kilomètres à l'heure.

La vaporisation de la chaudière est la plus grande possible quand la vitesse est a son maximum, parce qu'nlors la tuyère produit tout sou effet. D'ailleurs, la force de la machine varie à peu près en raison directe de la quantité d'eau réduite en vapeur, pourvu que la tuyère ne soit pas contractée outre

mesure.

Avec les vitesses ordinaires auxquelles on marche sur les chemins de fer, la force développée par la chaudière ést sept a huit fois plus considérable qu'elle ne le serait sans la tuyère, bien qu'une pareille comparaison ne soit pas complètement juste, puisque, sans le tirage détermine par la tuyère, le feu serait sans intensité. A une vitesse de 32 kilométrés a l'heure, iioc chaudière de locomotive vaporise de 0,5 a 0,7 litre d’eau par décimètre carré de surface de chauffe, et lu force de vaporisation elle-même varie il 4 : y »

peu près comme la 1/ de la vitesse. Nous avons donné page tos la puissance de vaporisation de différentes espèces de chaudières, et nous y renvoyons le lecteur.

La force d’adhérence des roues sur les rails est à jieu près le cinquième du poids, quand les rails sont dans leur état ordinaire de propreté, ou bien quand ils sont ou tout è fait humides ou tout à fait secs. Quand, au contraire, ils sont a moitié mouillés, ou gras, cette adhérence n’est plus que d'un dixième ou d’un douzième du poids transport!1.

Le poids d'une locomotive ordinaire varie entre 15 et 20 tonnes. Une forte locomotive et son tender, comme on en emploie pour les grandes vitesse*, peuvent peser environ 25 tonnes.

La consommation de force, dépensée par la locomotive elle-même, est très grande a de grandes vilesses, principalement a cause de la résistance que présente la tuyère a la libre sortie de In va|Hiur. M. Stephenson considéré , qu’aux vitesses ordinaires des chemins de fer, une locomotive dépense autant de. force que 15 voitures chargées et portant GO tonnes. Ainsi, dans un convoi composé de 15 wagons, ta moitié de la force est dépensée pnr la machine elle-même. Ces résultats, cependant, sont loin d'être certains, et l’on manque encore d'expériences positives qui fassent connaître In quantité de force produite et dépensée par les locomotives, dans les diverses circonstances qui peuvent se présenter.

Les machines locomotives coûtent de 35 a 10 mille francs. Elles parcourent, en moyenne, uqc distance de 200 kilométrés environ par jour. La dépense d'entretien s’élève a peu près à 16 centimes par kilomètre parcouru. Eu réunissant les dépensés totales courantes, résultant des réparations, des salaires des ouvriers, de l'huile et du suif, on arrive, pour chaque locomotive, a une dépen se de 4o centimes, par kilomètre, sur les chemins de fer exploites avec économie. Ce prix ne comprend pas le fonds d’amortissement nécessaire au renouvellement des machines qui sout hors d'état de service, et que l’on peut évaluer a 10 pour 100, environ, du déboursé primitif. Sur les chemins de fer de deuxième classe, la dépense des locomotives et des ateliers, ainsi que des outils nécessaires aux réparations, peut être évaluée à 14 centimes par kilomètre parcouru. , •

DÉTAILS RELATIFS A DIFFÉRENTES MACHINES

Si l’on représente par D le diamètre et par A l'aire d’un cylindre de machine locomotive, les proportions observées par un grand nombre de constructeurs seront exprimées par les formules suivantes :

Diamètre de la tuyère.

Ouverture des lumières

Diamètre de l'aie de la manivelle. . .

Diamètre du bouton de la manivelle

Diamètre du tuyau à vapeur

Ou bien : Aire du tuyau à vapeur

fi. 7

Au reste, nous allons faire connaître les dimensions a attribuer aux diverses parties des machines locomotives, en énumérant celles qui se rapportent à deux machines, l'une à quatre roues, l'autre à six, et» qui sont d'une construction moderne. Nous choisirons, pour cet objet, deux locomotives construites pur MM. Bury et Gooch, et actuellement en usage sur le chemin de fer du South- W estern.

Dimensions de* parties principales de deux machines locomotives du chemin de fer du South- Westrm, construites par )IM. Bury et (iooch.

' ItdÙK à , utre msn lirhine 1 su res n d* N. Bury.

Diamèt., dans ceux re, de la chaudière, en mèt. 0.95

A. , Longueur de la cbnndièn- id. . 7.44

* ^ Épaisseur des plaques. ... en raillim. 8

Nombre des tubes.

... Longueur des tubes en mètres.

Longueur, hors œuvre, de la hotte a feu, id. .

Largeur, hors œuvre, de la bolte*i feu, id. .

Profondeur en dessous de la chaudière, id. .

Hauteur au-dessus de la chaudière. -■ id. .

Longueur, dans œuvre, de In boite à feu, id. . j \ Largeur, dans œnvre, de la boite A fen, id. .

Épaisseur des plaques en cuivre, en miliim.

. Épaisseur des plaques des tubes. . . id. .

Distance dn fond de la boite au haut des bar- ’ . rcaux en mètres.

m Idem des barreaux au haut de la boite, Id. .

Longueur de la botte A fumée, entre les plaques en mètres.

» Largeur, hors oeuvre, de la boite a fumée, id.

Épaisseur des plaques de la boîte à fumée,

en milUm.

de M. (iooch.

MACHINES LOCOMOTIVES. — REMARQUES

Isrhiat I pitre r*o<a SieiiiK à six roua

Diamètre, dans œuvre, de la cheminée, en mèt. Hauteur de la cheminée au-dessus des rails, Id.

Diamètre, dans œuvre, du dftme à vapeur, ld. Hauteur id. id.

Diamètre de la soupape de sûreté, en milllm. Diamètre, dans œuvre, des tuyaux A vap. Id. Diamètre des tuyaux de distribution. . . id. Diamètre du haut de la tuyère. . . . id.

Diamètre du cylindre en mètre.

Longueur de la course du piston. . . id. .

Longueur des lumières de la vap., en milllm. Largeur des lumières d'entrée. . . Id. .

Largeur des lumières de sortie. . . id. .

Avance des tiroirs Id. .

Recouvrement des tiroirs id. .

Distance entre le centre du piston et la tige du

tiroir id. .

Épaisseur du piston. . . : . . id. .

Diamètre de la tige du piston. . . . id. .

Diamètre de la tige du tiroir. . . . id. .

Diamètre de la pompe ld. .

Diamètre des boules du clapet. . . id. .

Diamètre, dans œuvre, des tuyaux d'alimentation. . . . .' id. .

Diamètre des roues motrices. . . en mètres. Diamètre des roues d’avant. . . . id. .

Diamètre des roues d’arrière. . . . ld. .

Diamètre de l’arbre des manivelles, cil milllm. Diamètre du tourillon de la maniv. . id. . Diamètre du tourillon intérieur. . . id. . Diamètre du tourillon extérieur. . . id. . Diamèt. des moyeux des roues motric., en mèt. Diamèt. des moyeux des roues d’avant, ld. . Diamèt. des moyeux des roues d’arrière, id. . Longueur du tourillon des essieux , en millim.

Diamètre des essieux ld. .

Diamètre des renflements des essieux, ld. . Époiss. des renflements des essieux. . ld. . Largeur du châssis extérieur. . . . ld. . Longueur du châssis extérieur. . en mètres. Hauteur du châssis extérieur. . . en millim. Épaisseur du châssis extérieur. . . ld. . Épaisseur des plaques du châssis. . ld. . Époiss. des plaq. qui reçoivent l’essieu, ld. . Prtmün Sttfio*.

de M. Dur;.

de 11. Gooch.