COULISSES DE STÉPHENSON EPURE

Explication élémentaire du jen dn secteur. — Dans les dispositions actuelles des secteurs, les bielles des excentriques peuvent être croisées ou décroisées.

i^ Les secteurs sont dits à bielles croisées lorsque Tangle de tœ étant tourné du côté de la tige du tiroir les bielles se croisent.

2^ Les secteurs sont dits à bielles décroisées lorsque l'angle de

toc étant tourné du côté de la tige du tiroir, ces bielles ne sont

pas croisées. Gomme nous ie verrons»

v^yC T é e* ^^ emploie Tun ou l'autre de ces deux

■ iP^^ii ,^^ genres de secteur, selon le but que Ton

/ / ^\^ ^ ®^ propose, et le résultat que Ton veut

obtenir.

^' 165. Occupons-nous d'abord du secteur à

bielles décroisées.

Que ce soit Tun ou l'autre que l'on emploie, les renversements de marche se font d'une façon rapide et sans stopper ; comme les orifices se découvrent progressivement par la manœuvre du secteur, les chocs, en passant d'une marche à une autre, ne sont donc pas sensibles; le secteur permet aussi de faire varier la durée de rintroduction et par conséquent de produire une détente plus ou moins prolongée ; à lui seul il remplit donc les fonctions de deux organes. Comme nous le verrons par le tracé de l'épure, on peut considérer le tiroir, conduit par l'intermédiaire d'un secteur de Stéphenson, comme s'il l'était par un seul excentrique dont le rayon pourrait augmenter ou diminuer à volonté, et par censé* quent la course du tiroir augmente ou diminue dans les mêmes proportions; et diminuer ou augmenter la course, c*est augmenter ou diminuer l'angle de calage puisque à demi-course il vaut 180*.

Prenons un tiroir à coquille conduit par un excentrique de rayon ab égal à la hauteur d'un orifice de la glace du cylindre. Il est évident qu'en faisant tourner d'un demi-tour la machine avec un recouvrement positif ak de la barrette du tiroir sur l'orifice B, et un recouvrement nul à l'évacuation H ; dans ce mouvement l'orifice B sera découvert d'une quantité ai, et l'orifice d'évacuation H de toute sa hauteur. Le tiroir aura donc marché des quantités ak + ai=:ab égal au rayon d'excentrique, le point k ou le bord de la barrette à l'introduction et le pointC de l'onfice H

PÊBCtOPTtm DIS IfACHlICa»

d'éiraoïatîMi en ^ omrrani en grand cet orifice ; les orifices B et H ajant les mêmes dimensions, il faut donc qu'avec les mêmes reeomrrements des barrettes sur les orifices, les mêmes degrés d'introduction aient lieu. Avec des bielles infinies restant constamment parallèles à elles-mêmes et à la tige du tiroir, si Ton diminne le rayon de Texcentrique, les périodes d'introduction et d'évacuation commenceront aux mêmes points ; mais la durée de ces périodes sera diminuée dans le même rapport.

Le secteur dont la coulisse a une forme convenable permet au tiroir d'occuper toujours la même position à mi-course, d'occuper toujours la même position par rapport aux arêtes d'introduction et d'évacuation.

Gela dit, proposons-nous d'étudier et de déterminer les changementsqui pourront être apportés à la distribution et à la régula* tien par le (ait de l'emploi du secteur, en tenant compte de la remarque que nous avons faîte au sujet du secteur, en le compa* nuit à on excentrique dont le rayon peut varier de grandeur. Connaissant la course du tiroir et l'angle de calage pour les marches avant et arrière*

Sur une droite XM qui suit la tige du tiroir; c'est-à-dire qui passe par le centre A de l'arbre moteur, décrivons du centre A avec un rayon égal à la mi-course du tiroir la circonférence BA qui nous représentera celle décrite par le rayon du chariot de l'excentrique en tournant autour de l'axe A de l'arbre moteur sur lequel Texcen trique est fixé.

Prenons le piston que nous considérons au point mort haut ; nfienons les rayons Ae pour la marche Al et A^ pour la marche A» tirons la corde «t^ de l'angle de calag^e ^Ae, la direction XM du

chemin parcouru par le tiroir sera perpendiculaire sur le milieu de cette corde; des points B — A et D, avec la longueur d'une bielle comme rayon décrivons des arcs qui couperont la direction XM du tiroir aux points 6, c et d.

Les points b, c et d représenteront donc les points extrêmes et de demi-course du bouton d'entraînement du tiroir comme s'il était conduit par un seul excentrique de rayon Ac.

Prenons maintenant le secteur pour conduire le tiroir ; nous supposerons d'abord la courbure et la longueur du secteur représentées par sa corde ; cette corde est généralement prise égale à deux fois et demi la longueur du rayon d'excentrique ; mettons le secteur à demi-suspension, la direction XMdu chemin parcouru par le tiroir sera comme nous l'avons déjà dit perpendiculaire sur le milieu de la corde de l'angle de calage e'Ae et sur celle qui représente la longueur du secteur. En un point s pris sur la direction XM et en dehors de la limite de la course du tiroir, élevons une perpendiculaire sV, portons sur cette perpendiculaire etde chaque côté du point s milieu des longueurs ss' ets«'' égales à une fois et quart le rayon Ae de l'excentrique, par les points s' et s" menons des parallèles s'a, et s"a' à XM, et des points c et e' avec des longueurs égales à la bielle, décrivons des arcs de cercle qui couperont ces parallèles aux points a et a' qui seront les extrémités de la corde du secteur ou de la ligne médiane de sa courbure.

Faisons faire maintenant un demi-tour à la machine, la corde ou la médiane du secteur étant relié aux rayons \e et Ae' par les bielles d'excentriques ; dans ce mouvement la manivelle AM' viendra sur un prolongement en AM, et les rayons d'excentriques sur leurs prolongements, les points e et e' aux points e^c'^ ; les rayons Ae et Ae' faisant, encore l'angle c'i, A Ci égal à l'angle de calage; et si des points e\ et e,, avec des rayons égaux à la longueur des bielles d'excentriques, nous décrivons des arcs qui couperont les parallèles s'a^ et s"a'i aux points a, et a\, la position a, et a\ sera donc la nouvelle position de la corde ou médiane du secteur, et son point milieu f sera toujours sur la direction XM conduisant le tiroir; les deux positions de cette corde aa' et a^ a\ que nous avons déterminées par le mouvement que nous avons imprimé à la machine représentant les positions extrêmes du tiroir, par conséquent la distance des points milieux ^et /i de cette corde représentera sur XM la limite de la course du tiroir, la bielle de suspension du secteur étant suffisamment longue, il faut admettre que f et f^ resteront constamment sur la direction XM. La distance //i représentera bien la course du tiroir, et en effet, en nous reportant à la position extrême du début aa' de la corde du secteur, les rayons des excentriques étaient en Afi' et Ae'; si nous opérons dans cette position un mouvement élémen* taire emdans le sens de la marche avant, les deux rayons d'excen-

triques occuperont les nouvelles positions Am et Am'; dans ces déplacements élémentaires nous pourrons considérer la direction du chemin parcouru par les pieds des bielles comme parallèle à XM, et en décrivant des arcs des points m et m' avec les bielles pour rayon. Ces arcs couperont les parallèles «'aj et s"a\ aux points p et p\ dans le petit mouvement que nous avons opéré, les pieds des bielles étant en p et p\ on constate que l'exirémité supérieure a de la corde a été repoussée sur la gauche par la bielle de marche N d'une quantité ap, tandis que son extrémité inférieure a été rap{3elée sur la droite d'une quantité a'p' par la bielle de la marche JK; or d'après les chemins parcourus par les pieds des bielles et par la position des deux rayons Am et Am', il est clair que la quantité a'p' dont l'extrémité inférieure du secteur a été rappelée sur la droite pour la marche .î\. est plus grande que ap dont elle a été repoussée sur la gauche pour la marche A/"; il s'ensuit donc que le milieu f de la corde du secteur s'est déplacé sur la droite, et que ce déplacement s'accentuera de plus en plus du même côté avec le mouvement en avant des rayons d'excentricité.

Opérons maintenant le même mouvement élémentaire dans le sens contraire, marche .R, et supposons que le point e est venu en h' et le point c' en w', les rayons en An et An'.

Comme dans la position que nous envisageons, le rayon An vient sur la droite tirant vers la mi-course et le rayon An' se rapprochant de son point mort, si de ces points nous décrivons des arcs de cercle coupant les parallèles s'a et s"a\ à XM avec la longueur de bielles pour rayon, le point a de la partie supérieure a été appelé au point q et le point inférieur a' repoussé au point q'; les déplacements aq et a'q' en sens contraire, par la position des rayons des excentriques, ne sont pas égaux, la quantité aq dont l'extrémité supérieure de la coulisse a été rappelée est plus grande que la quantité aV dont elle a été repoussée ; par conséquent le point milieu f de la coulisse est encore venu sur la droite. Dans les deux mouvements que nous avons opérés le point milieu f de la corde du secteur s'est donc toujours déplacé vers la droite et ce mouvement s'accentuera davantage avec le mouvement des rayons des excentriques. On voit donc clairement que le point / est la limite extrême de gauche de la corde du secteur ou du tiroir; et ce dernier est bien à son point mort comme nous venons de le voir, lorsque les deux rayons Ae et Ae' des excentriques formant l'angle de calage cAe', la direction X.\l du chemin parcouru par le tiroir est perpendiculaire sur le milieu de la corde ee^ de l'angle de calage ; le tiroir dans cette position est arrivé à son point mort bas et le piston arrive en même temps à son point mort haut, et les choses se passent comme si le tiroir était conduit par un seul excentrique faisant un angle de calage

224 HACHnnES A VAPKUB UABINES

de iW^. En répétant les mêmes opérations, on prouverait de même que le milieu ^, de la coulisse est la limite extrême sur la droite de cette coulisse^ et par conséquent le piston et le tiroir seraient encore arrivés en même temps à leurs points morts de noms opposés. Gomme nous l'avons déjà fait observer, il faut que le point milieu f soit toujours situé sur la direction XY, ce qui arrive avec une bielle de suspension suffisamment grande. La distance ff^ parcourue par le milieu de la coulisse est donc bien la course ou le déplacement opéré par le tiroir pendant un demitour de la machine et sa mi-course est en /. Quand le tiroir est conduit par un excentrique ordinaire de rayon Ae ou Ae', sa course est bd diamètre de la circonférence décrite par Ae, et le point milieu c debd est sa mi-course, ce point c est reporté de c en l avec l'emploi du secteur, pour le moment, avec remploi de la corde aa^ ; donc le tiroir est reporté sur la droite de cette quantité ci; par conséquent le tiroir ne serait pas à demi-course s'il était conduit par la corde avec le même angle de calage que conduit par un seul excentrique ; il faut donc donner à la corde une courbure convenable de façon à ramener le tiroir sur la gauche de la quantité cl dont il avait été porté sur la droite; il fout donc reporter les points ^et f^ sur la gauche de la quantité le et nous obtiendrons les points g et pj par lesquels la courbe devra passer ; ayant les points d'origine a et a' et le troisième point Qy on pourra tracer l'arc de cercle qui passera par ces points et qui remplira les conditions que l'on s'est imposées; c'est-à-dire que quel que soit le mode d'entraînement du tiroir, la mi-course doit avoir lieu en un point invariable situé sur XM; les deux positions extrêmes de la courbure seront donc aga' et a^g^a'^ ; il est facile de remarquer que la course bd parcourue par le tiroir conduit par un seul excentrique est plus grande que celle p^, parcourue par le tiroir conduit par le point milieu d'un secteur. La forme de la courbure à donner au secteur est donc dépendante du résultat que Ton se propose d'obtenir. Si l'on veut obtenir un déplacement brusque du tiroir, la courbure devra être très prononcée. Mais ce que Ton doit chercher à obtenir du secteur, s'il ne doit servir qu'aux changements de marche, et ne marcher qu'à pleine suspension, n'est pas le cas général; et dans son emploi il entre d'autres considérations, si l'on veut marcher à des suspensions intermédiaires, il faut pour que les déplacements de la mi-course soient aussi réduits que possible et que les variations dans la durée de l'introduction se fassent dans de bonnes conditions, que la courbure du secteur soit moins prononcée.

Dans certaines dispositions de machines, les bielles d'excentriques sont souvent très courtes et les courbures des secteurs très prononcées ; et les changements dans Isl suspension, lorsqu'ils dépassent une certaine limite, donnent lieu à une distribua

tioD OU régulation défectueuse. La réduction de la course que l'on observe sur les tiroirs conduits par le secteur est dépendante de la longueur de la corde du secteur. En effet, si nous réduisons la longueur de la corde à Taide de la bielle de suspension de façon à ce que le point a vienne en A, dans la pratique c'est le 8ecteur que l*on abaisse ou que l'on élève par rapport au coulis* seau d'entraînement de la tige du tiroir, et le point a^ en A^ ; les bielles d'excentriques conservant leur même longueur ; la course produite par le point milieu de la corde KK' plus petite que gg^ ou que son égale ff^. On peut donc conclure que la course parcourue par le point milieu augmente avec la longueur de la corde de l'arc et pourrait même dépasser cette dernière, si la longueur de la coulisse n'était pas arrêtée à la valeur de deux fois et demi le rayon de Fexcentrique. Avec le secteur, à chaque suspension correspond donc un changement de course et une variation de l'angle de calage. En termes usuels, en abaissant la coulisse on diminue la course et on augmente l'angle de calage qui peut atteindre 180®. La diminution de la course peut être telle que les recouvrements des barrettes sur les orifices existent toujours et ne démasquent pas les orifices. Dans la construction de la machine, on dispose toujours le secteur de manière à ce que le secteur soit en bas pour la marche M.

SECTEUn A BIELLES CROISEES

Concevons les mêmes longueurs de bielle et de rayons d'excentriques, prenons également le même angle de calage, le piston au même point mort, la manivelle motrice en M| ; mais les bielles d'excentriques étant croisées et le secteur devant se trouver en i)as pour ne pas gêner la circulation dans les machines horizontales, la bielle de la marche M occupe la position de la bielle de ia marche /R et celle de la marche A celle de la marche en avant.

Dans les machines verticales le secteur est dans l'intérieur des machines pour la marche M*

Dans remploi de ce secteur, faisons la même construction que pour le précédent ; les points aa! et a^aj correspondent aux mêmes pieds de bielles d'excentriques et aux mêmes positions du piston. De cette construction il résulte clairement sur la figure qu'après avoir fait faire un demi-tour à la machine, la course du milieu f de la corde est toujours /f, égale à celle du milieu gg^ de Tare, mais cette course est bien inférieure à celle hd d'un tiroir conduit par un seul excentrique calé à 180^ ; il y a donc comme danf Iç secteur à bielles décroisées diminution de la course et augment«r

MAOIIXES MARDIKS. 15

HACRDCBS A VAPSCTR MARINES

tion de l'angle de calage, en passant de la pleine suspension à la demie : mais ce que l'on constate surtout, c*est la diminution rapide de la course lorsque l'on se rapproche de la demi-suspension, et il ne pourrait en être différemment, puisque les longueurs des bielles d'excentriques restent les mêmes et que leurs articulations sont interverties à leur pieds sur le secteur. Avec la réduction de cette course et des recouvrements un peu forts, les orifices du cylindre peuvent rester fermés. En plaçant le tiroir à mU course le stoppage de la machine est assuré.

Fig. 167.

Ce mécanisme de renversement de marche et de production de détente tout à la fois est jusqu'à présent, l'assemblage le plus Bûr pour produire une distribution et une détente convenable; il fait donc à lui seul l'office de deux organes. Dans quelques machines Woolf, le cylindre milieu admetteur est encore quelquefois muni d'un appareil spécial de détente malgré la distribution par secteur; mais les cylindres détendeurs n'ont généralement pas d'autres organes de détente que le secteur; le Greusot change le point de suspension de la bielle de rappel. Avec la commodité qu'il donne pour le passage prompt presque brusque d'une marche à une autre, tout en produisant une détente convenable, ien a fait généraliser l'emploi.

L'étude complète du mouvement de la coulisse est assez compliquée : le centre instantané est situé sur la bielle de relevag-e.

L'augmentation de l'angle de calage est rendue manifest-e par la figure 468. Soit en effet la circonférence oA décrite par le rayon R de l'excentrique et oh la direction prolongée de la tige du tiroir, AB la direction de la bielle d'excentrique pour la marche AV, le piston étant au point mort bas ; menons OA et abaissons la perpendiculaire om, l'anglo moA sera l'avance angulaire pour cette

DESCBIPTION DIS MAGHDiBS 2S7

position du secteur. Relevons ou abaissons le secteur d*une quantité BE, tirons AE la nouvelle position de la bielle, abaissons la perpendiculaire on, nous aurons le nouvel angle d'avance Aon plus grand que le premier Xom. Donc l'angle de calage croît en rapprochant le milieu de la coulisse ou le centre du coulisseaude

Fig. 168

la direction de la tige du tiroir. La position que nous avons prise correspond au point mort bas, on peut répéter la même construction pour le piston au point mort haut, mais si la longueur des bielles n'est pas infinie, l'avance angulaire est toujours moindre pour l'autre point mort à cause de l'obliquité de la bielle ; l'avance angulaire change aussi d'une marche à une autre.