CIRCONFÉRENCE

Couillct : train n» I

ia89 k.

18 p. angl.

lOSOO k.

20 p. angl.

8 mètres

22 pieds ang.

Nominale 130 Effective 100

Dowlais (Angleterre).

50 tonnes

21 p. an.

Nomin. 1000

S'-Chamond (France).

Longdoz (Liège).

Haut-Pré (Liège).

9 mètres

10 mètres

Eff. 100

20nj,!)3à51n>,U 23 mètres

(1) et (2) machines à balancier et à basse pression, d'après le système ancien avec engrenages.

(=) Machine horizontale ; pression effective 5 ^ atmosphères ; volant mû directement par la machine ; à droite, un train à tôles fortes attaqué directement par l'arbre du volant et à gauche un petit train activé par des engrenages.

(*) Machine verticale à bâti marteau-pilon. Un train à rails à gauche attaqué directement.

(^) Machine à la pression de 5 ou 4 atmosphères avec détente, à deux cylindres verticaux munis chacun d'un balancier et accouplés, à 90». De chaque côté du moteur un train à gros fers profiles. Fondations de la machine : quatre murs parallèles de 73 pieds de long, 12 de haut et 21 pouces de large. L'arbre du grand engrenage est en fonte ; ses tourillons ont 24 pouces de diamètre; la roue a 23 pieds jusqu'au cercle de prise de dents et 7 pouces au delà pour les dents; sa largeur est de 27 pouces. L'arbre du volant est en fonte : 21 pouces (0ni,32S) de diamètre.

(8) Laminoir de Petin-Gaudet pour blindages de navires et pour grandes tôles de 10 mètres de longueur et plus.

(') Laminoir à grosses tôles conduit directement par la machine motrice.

(8) L'arbre moteur active par transmissions un gros train et deux trains moyens. Il porte deux volants de même diamètre pesant ensemble 30,000 k.

CHAP. III. DES MACHINES

172. Laminoirs sans volants. — Le volant protège la machine, en régularise le mouvement et en accroît la force pour vaincre des obstacles de peu de durée qui peuvent survenir pendant le laminage. Par contre, il absorbe une partie d'autant plus grande du travail que son poids est plus considérable, occasionne des ruptures et d'autres accidents au train, rend le sens du mouvement des cylindres difficile et lent à changer et ne permet pas de diminuer la vitesse de ceux-ci au-delà d'une certaine limite. L'absence du volant permet, au contraire, de donner facilement aux laminoirs un mouvement, tantôt dans un sens et tantôt dans un autre, en renversant la vapeur, et fournit le moyen de ralentir le mouvement jusqu'à 25 tours, là où, avec le volant il faudrait 35 à 40 tours par minute. Enfin, le volant ne dispense pas de la nécessité d'employer une machine très-puissante lorsqu'il s'agit de laminer des pièces trèslongues, telles que les longerons de ponts, par exemple ; dans ce cas, le travail emmagasiné par le volant s'épuiserait, le laminage se ralentirait et pourrait même s'arrêter, si la machine n'avait pas elle-même la force nécessaire pour travailler seule.

Il parait qu'en Angleterre on ne veut plus d'autres machines pour grosses tôles, poutrelles et rails que des laminoirs sans volants : pour petites pièces ces laminoirs ne conviennent pas.

c) DES ENCREKAGES {').

175. Parties dont ils se composent. — Dans les engrenages on distingue, comme dans le volant, Vestomac ou le moyeu, les bras et Vanneau ou la couronne. Dans le grand engrenage, l'anneau est formé de deux pièces et le croisillon d'une pièce. La lenteur avec laquelle cet engrenage exécute son mouvement, permet la division de l'anneau en deux parties pour la facilité de la coulée. Les bras du croisillon portent des griffes alternativement larges et étroites qui servent à fixer l'anneau. Deux des grilîes larges saisissent l'anneau aux endroits où ses deux parties se joignent ; les deux autres bras à griffes larges sont perpendiculaires aux premiers pour la symétrie de la roue. Il est essentiel, pour cet engrenage surtout, que les calages se fassent avec du bois, à cause du manque d'élasticité de la fonte et des chocs auxquels la roue est exposée. Des cales en fer exposeraient les dents et plusieurs autres parties de l'engrenage à des ruptures très-fréquentes.

Les deux engrenages qui mènent respectivement le train ébauclieur n" 1 et la presse, sont formés de deux pièces, l'anneau et le croisillon, que l'on réunit par des cales en bois (| 182).

(1) Dans les détails qui suivent nous considérerons principalement le train ébauclieur n° 1 de Couillet, mais de légers changements les rendaient aussi appliquables au train n» 2.

158 SECTION I. NOTIONS CONCERNANT PLUSIEURS DIVISIONS DE l'uSINE.

Les pignons qui sont adaptés à l'arbre du volant et dont le premier conduit l'engrenage du train ébaucheur, tandis que le second reçoit son mouvement du grand engrenage ; ces pignons, disons-nous, sont coulés d'une seule pièce et allégés par des évidements.

Autrefois le grand engrenage avait l^i dents et son pignon 31, l'engrenage du train ébaucheur n» 2 (alors le train à rails) et son pignon portaient respectivement 57 et 38 dents, les engrenages du train ébaucheur n» 1 et de la presse étaient armés l'un et l'autre de 66 dents et leur pignon commun en avait 33, et toutes les dents étaient égales entre elles. Aujourd'hui le train n" 2 est semblable au train n» 1 et sert comme celui-ci à l'ébauchage, le nombre et les dimensions des dents du grand engrenage, n'ont guère éprouvé de changement, mais les dents de toutes les autres roues se trouvent renforcées, de sorte que le nombre de ces dents a diminué dans le rapport de 66 à 6S.

I7i;. Arbres, paliers (crapaudines), laques de fondation ou d'assise, etc. — Uarbre du grand engrenage, aussi appelé arbre de couche et arbre du tambour tourne dans deux paliers dont l'un est identique avec les paliers de l'arbre du volant, et dont l'autre n'est pas à chapeau; on couvre seulement d'une plaque de tôle recourbée le tourillon qu'il renferme, et au moyen d'un tuyau en fer muni d'un robinet, on peut faire arriver de temps à autre un filet d'eau sur ce dernier. Le même tuyau s'emploie lorsqu'on veut arroser l'enclume et le marteau. La fig. 4, pl. 2, montre la disposition de la bague à cames que porte l'arbre de couche. Entre cette bague et le moyeu de l'engrenage, et tout près de ce dernier, l'arbre de couche est garni d'un collet embrassé par une courroie ou une chaîne sans fin pour donner le mouvement au pendule conique de la machine à vapeur

Les paliers dans lesquels tournent les arbres des engrenages qui commandent les trains à ébaucher, sont plus petits que ceux qui soutiennent les arbres du volant et du grand engrenage, et ils ne sont pas à eau comme ces derniers.

Tous les paliers portent des semelles à patins, au moyen desquels on les cale dans des logements en queue d'aronde, ou entre des ergots sur des plaques de fondation, boulonnées elles-mêmes sur la charpente maîtresse.

173. Définitions. — Pour le tracé des dents d'engrenage, on détermine en premier lieu deux cercles dont les rayons soient entre eux dans le rapport inverse des nombres de tours que doivent faire deux roues engrenantes. Les cercles ainsi déterminés se nomment cercles primitifs ou proportionnels. L'épaisseur des dents se mesure sur la circonférence de ces cercles. La partie des dents qui est en dehors des

CHAP. III. DES MACHINES

cercles primitifs se nomme la face, celle qui est en dedans se nomme le flanc. La somme de l'épaisseur et du creux (également mesuré sur la circonférence primitive), ou la distance de deux dents consécutives, mesurée de milieu en milieu, forme ce que l'on nomme le pas de l'engrenage.

176. Épaisseur des dents. — • Les dents d'engrenage appartiennent aux parties du système qu'il importe le plus de soustraire aux chances de rupture. Mais nous ne pouvons calculer l'épaisseur qu'il convient de donner aux dents des engrenages employés dans les laminoirs, parce que, d'une part, nous ne connaissons pas le plus grand effort que ces dents auront à supporter, et que, d'autre part, les effets du choc échappent à nos calculs. On ne peut résoudre ce problème que par la pratique.

La formule de Tredgold (Aide-Mémoire de mécanique pratique de Marin), b = 0,10S (/P, dans laquelle b désigne l'épaisseur des dents, exprimée en centimètres, et P le quotient obtenu en divisant la force de la machine, exprimée en kilogrammètres, par la vitesse de la circonférence primitive de la roue, a été calculée en faisant abstraction du volant, et ne peut, pour cette raison, convenir dans les forges. Mais elle s'applique assez bien à plusieurs cas particuliers des usines à fer, si on multiplie son second membre par 1 ,5, ce qui donne b = 0,15 |/P, de sorte que le plus grand effort normal à exercer par le volant d'un laminoir, cet effort étant assimilé à une pression, paraît se rapprocher de 2,25 fois la force de la machine motrice. Car 1,5 élevé au carré donne 2,25. Dans ces calculs, comme dans ceux qui suivent, on admet que la puissance de la machine, agissant par un grand engrenage sur un pignon de l'arbre du volant, n'éprouve pas de diminution, ce qui n'est pas exact.

Comme la force de la machine d'un laminoir se trouve tout entière dans le volant, au lieu d'exprimer la valeur de 6 en fonction de la force du moteur, il serait plus rationnel de faire dépendre cette quantité des éléments qui influent sur la puissance du volant. L'expérience prouve aussi que des dents d'engrenage, assez fortes pour un volant donné, deviennent trop faibles et cassent lorsque, toutes les autres parties de l'appareil restant intactes, on donne plus de puissance au volant. La même observation s'applique aux bras des engrenages, aux arbres de rotation, et en général à toutes les parties du système qui servent de véhicule à la force motrice : les formules au moyen desquelles on calcule leurs dimensions devraient être des fonctions explicites des éléments qui déterminent la puissance du volant.

Voici, du reste, une application numérique de la formule 6=0,1 5j/P.

140 SECTION I. NOTIONS CONCERNANT PLUSIEURS DIVISIONS DE l'uSINE.

Les dents d'engrenage, dans le système n" \ de Couillct, avaient 1 ,7S pouce anglais d'épaisseur ; mais on les a renforcées d'une petite quantité.

Le grand engrenage fait IS tours par minute, et il a un rayon primitif d'environ 2", 60, ce qui donne pour la vitesse à la circonférence primitive 27r 2,60 . 1 S : 60 = 4 mètres. Par conséquent P= 60 . 75 : 4 = H2b; d'où l'on tire b = 0,15 j/l 125 = 0",05 = 2 pouces anglais.

Il y a des cas où les dents d'engrenage doivent être plus fortes que ne l'indique la formule empirique ; par exemple, lorsque la fonte dont les engrenages sont formés n'est pas de bonne qualité, lorsqu'un pignon conduit deux roues au lieu d'une, lorsque, par une disposition vicieuse de l'appareil, les engrenages doivent transmettre au volant l'effet des chocs à amortir, etc.

177. Autres dimensions des dents. — Dans les laminoirs, on donne aux dents une largeur égale, de 4,5 à 6 fois leur épaisseur, mesurée sur la circonférence primitive.

La saillie des dents sur l'anneau, leur longueur ou hauteur, se prend égale à 1,2 fois leur épaisseur ou à 1,5 fois cette épaisseur au maximum.

Le creux doit être égal à l'épaisseur de la dent, augmentée d'un dixième environ.

Le pas de l'engrenage sera par conséquent égal à 2,1 fois l'épaisseur des dents.

L'épaisseur des dents à l'extrémité égale au moins la moitié de l'épaisseur sur la circonférence primitive.

178. Nombre des dents. — Le nombre des dents d'une roue se calcule de manière que le pas soit exactement le même que pour la roue qui engrène avec elle. Dans cette détermination on doit avoir égard à la contraction inégale que les roues de dimensions différentes éprouvent lorsqu'elles se solidifient dans les moules. Lorsque deux roues engrènent l'une dans l'autre, il importe que leurs dents soient en nombres incommensurables entre eux ; par ce moyen les contacts des dents changent à chaque tour, elles s'usent avec plus d'uniformité et ont une durée plus longue. On diminue encore l'usure des dents d'engrenage en les graissant avec du goudron (| 159) ou avec un mélange de résine et de suif, appelé muciline, qui y adhère avec force et les protège.

179. Tracé pratique des engrenages plans à épicycloïdes. — La difliculté d'exécution du tracé théorique fait que l'on s'en écarte un peu dans la pratique. Voici comment on opère : le pas de l'engrenage et les rayons des cercles primitifs étant déterminés, on divisera les circonférences de ces cercles en autant- de parties égales qu'elles

CHAP. m. DES MACHINES.

doivent contenir de dents et on marquera sur ces circonférences l'épaisseur de chaque dent ainsi que le pas. Ayant mené un rayon par le centre de la dent à tracer, on aura les flancs par deux parallèles à ce rayon raccordées avec le fond par un congé, et les faces par des arcs de cercle dont le rayon est égal au pas (Morin, Aide-Mémoire de mécanique j)ra- %Me, 4"= éd., p. 280 et 290).

180. Tracé à développantes de cercle pour les gros engrenages des laminoirs. — Pl. 12, fig. 1. Épaisseur des dents E = b, hauteur H = 7, longueur L = 35. Les diamètres des roues sont entre eux dans le rapport de o à 1 . — D cercles primitifs. La hauteur totale H étant supposée égale 9, la hauteur de la face sera k et celle du flanc S. La face des dents de la grande roue est formée d'un arc de cercle et le flanc est droit. Le point a, situé sur l'axe d'une dent et à une distance du fond égale à k, la hauteur totale de la dent étant 9, est pris pour centre des faces des deux dents voisines, et le rayon de ces arcs est égal au pas augmenté de la demi-épaisseur d'une dent. Le flanc des dents de la même roue s'obtient en menant des rayons jR du centre de la roue aux points d'intersection du cercle primitif et des faces.

Le contour des dents du pignon est formé d'un seul arc de cercle dont le centre se trouve au point a', pris sur l'axe d'une dent et à une distance du fond égale à 3, la hauteur totale de la dent étant, comme ci-dessus, égale à 9. Le rayon de ces arcs est de même égal au pas plus la moitié de l'épaisseur d'une dent.

Au moyen de ce tracé, il y a constamment trois dents de l'un engrenage en prise à trois dents de l'autre, ce qui triple la force des dents.

Plus le pignon est petit relativement à la grande roue, plus l'extrémité des dents du pignon doit être amincie pour faciliter la sortie, ce qui exige l'abaissement du centre des faces des dents.

181. Emboîtement des dents. — Quand le travail s'exécute sans chocs, les dents ont la même largeur que l'anneau ou la couronne ; dans le cas contraire, on conserve aux dents les dimensions données par le calcul, mais on augmente la largeur de la couronne qui présente alors deux joues entre lesquelles les dents se trouvent comprises. De cette manière la résistance des dents se trouve augmentée. La hauteur des joues varie. Lorsqu'elles n'emboîtent les dents qu'en partie, les deux roues engrenantes peuvent êtres munies de joues et se trouver disposées d'une manière semblable ; il faudra seulement avoir soin de ne pas faire les joues assez longues pour que celles de l'une des roues puissent toucher celles de l'autre. Lorsque les dents de l'une des roues sont entièrement emboîtées, celles de Tautre doivent nécessairement rester libres.

•142 SECTION I. NOTIONS CONCERNANT PLUSIEUllS DIVISIONS DE l'uSINE.

Dans les laminoirs, où il s'agit de prendre toutes les précautions possibles contre les accidents auxquels les engrenages sont exposés, on donne au grand engrenage des dents entièrement emboîtées, et des dents libres à son pignon, qui est une pièce bien moins importante que le grand engrenage. Les autres engrenages et leurs pignons reçoivent des dents à demi emboîtées.

L'épaisseur des joues est prise tantôt égale à 1/2 de l'épaisseur des dents, tantôt égale à la moitié de l'épaisseur de la couronne. Quant à l'épaisseur de cette dernière, elle n'est jamais moindre que celle de la dent, ni plus grande qu'une fois et demie celle de la dent.

182. Nombre et dimensions des bras d'engrenages. — • Le nombre des bras ou rais que doit avoir une roue d'engrenage n'est pas, jusqu'à présent, déterminé rigoureusement. L'expérience a appris que jusqu'à 1" de diamètre, quatre bras sont suffisants ; de 1"" à 2" de diamètre, 6 bras paraissent nécessaires et sont suffisants ; au delà de S™ de diamètre, on met 8 bras, et bien rarement on dépasse ce nombre. Lorsqu'on coule la roue d'une seule pièce et que le diamètre n'en dépasse pas 2™,S0, cinq bras sont préférables pour la coulée à cause du retrait de la fonte.

Soit que les bras en fonte se coulent d'une seule pièce avec la couronne qui porte les dents (comme on le fait pour les roues d'un diamètre qui ne dépasse pas 2"), soit que les bras se coulent séparément de la couronne, on donne toujours à leur section la forme en croix, dont les deux branches sont souvent égales, car on remarque que les bras des engrenages et des volants cassent autant par fouettement (quand le diamètre est grand) que par un effort direct.

L'effort le plus considérable s'exerçant près du moyeu de la roue, on fait les bras plus larges en cet endroit que près de la couronne, afin de se rapprocher de la forme d'égale résistance. On donne d'ailleurs au moyeu une épaisseur telle qu'elle permette un bon calage sur l'arbre. 10 à 12 centimètres peuvent être regardés comme un maximum de cette épaisseur. Les bras sont plus minces que la jante n'est large, et assez ordinairement leur épaisseur est 1/3 de celle de la couronne. Cette proportion est bonne pour les petits engrenages, c'est-à-dire pour ceux au-dessous de 2™ de diamètre.

Dans les grands engrenages, on se contente de prendre pour épaisseur du bras et de sa nervure 1/4- de la largeur de la couronne. Les nervures latérales doivent avoir au plus l'épaisseur du bras. Souvent on donne au bras pour largeur près de la jante, les 2/5, d'autres fois les i/^ de la largeur près du moyeu. (Cours de construction des machines de Waltcr de Saint-Ange).

CHAP. III. DES MACHINES

En représentant par 6 l'épaisseur d'un bras d'engrenage dans le sens de l'effort et mesurée près du moyeu, par c sa longueur et par P l'effort auquel il doit résister, on a, d'après Morin, 6^ = Pc : 230000. Dans les laminoirs, P ne saurait être déduit de la force de la machine motrice, à cause de la présence du volant. Comme on n'a pourtant, dans l'état actuel de nos connaissances, aucun autre moyen de trouver la valeur exacte de P, on ne parvient à rendre la formule précédente applicable aux laminoirs, qu'en y introduisant un coefficient numérique et déterminant P d'après le maximum hypothétique de force motrice que peut absorber le train qui doit être mû par l'engrenage à construire. Le coefficient 1 ,8 paraît conduire à des résultats assez conformes aux données de la pratique ; de sorte que b'^ = 3,375 (Pc : 230000). Cette dimension b sera réduite aux 4-/5 vers l'anneau, la largeur a, fig. 8, pl. 1, restant la même sur toute la longueur du bras.

Quant à la nervure que l'on répartit également des deux côtés du bras, près de l'anneau qui porte les dents, elle affleurera l'anneau de part et d'autre, et l'on fera a' = 1,5a. Cette nervure aura aussi une largeur plus grande d'un cinquième près du moyeu ou de l'axe que près de l'anneau.

L'équation ci-dessus suppose encore b = 5,ba. L'épaisseur b' de la nervure peut être prise = 0,66a. Observons néanmoins que, dans l'équation qui donne la valeur 6, on n'églige l'effet de la nervure, dont l'objet principal est d'empêcher le bras de fléchir perpendiculairement au plan de la roue.

Pour le grand engrenage de la machine n° i de Couillet, on a P = 1 125 k. et c = â"". Par conséquent, 6"»= 3,375. 1 125. 2 : 230000, et 6 = 0™,33. On a donc a ==0">,06, a' = O-'.l, et 6' = 0»%05 à peu près. On a donné à la section du bras la forme d'un trèfle pour l'embellir et le renforcer.

Dans les engrenages des trains on a pris la largeur a à peu près égale à celle de la couronne, pour faciliter les assemblages, ce qui exige qu'on remplace a par sa nouvelle valeur en fonction de b, dans la formule générale de la résistance des bras d'engrenage (Voir Morin).

183. Diamètre des tourillons pour résister à la flexion. — D'après Robertson Buchanan, M étant le double de la pression supportée par le tourillon exprimée en kilogrammes, et d le diamètre du tourillon exprimé en centimètres, ce diamètre est donné par la formule rf3 == 1,458 M, si le tourillon est en fer fondu. On a pris la longueur du tourillon égale à son diamètre.

184. Application de cette formule aux tourillons de l'arbre du volant de la machine n" 1 de Couillet. — On peut admettre que le tourillon le

144 SECTION I. NOTIONS CONCERNANT PUÎSIEUUS DIVISIONS DE l'uSINE.

plus rapproché du volant n'a jamais à résister à une pression plus grande que 14,000 kil. Dans ce nombre, la pression due au poids du volant est prise = 9,700 kil., celle provenant des deux engrenages montés aux extrémités de l'arbre, = 2,200 kil., celle due au poids de l'arbre, == 1,500, et celle due au pignon du grand engrenage, = 600 kil. ; total 14,000 kil. Il en résulte que M = 28,000 ; d'où 1,438. 28,000 et d! = 34 cent, à peu près. Le constructeur n'a dpnné au tourillon dont il s'agit qu'un diamètre de 1 pied anglais ou 31 cent, à peu près.

183. Diamètre des tourillons pour résister à la torsion. — Si on désigne par A la quantité de travail transmise à la roue dans une minute, exprimée en kilogrammètres, par n le nombre de tours que l'arbre fait dans le même temps, par d le diamètre du tourillon exprimé en centimètres, on a nd^ = 5A. La longueur du tourillon est prise égale à d. Avec ces dimensions l'arbre est capable de résister aux efïorts de torsion qui agissent sur lui. On donnera au tourillon un diamètre égal à la plus grande des valeurs obtenues dans les deux cas.

186.. Application aux tourillons de l'arbre du volant de la machine n° 1 de Couillet. — L'arbre du volant de la machine n» 1 de Couillet transmet par minute une quantité de travail égale à 60x73x60 = 270,000 km.; n = 72; donc d' = 5. 270,000 : 72 = 1 8,750 et d = 0">,27 à peu près.

187. Tourillons de l'arbre du gros train n" \. — Il est évident que les tourillons de cet arbre résisteront à la torsion, si on leur donne un diamètre égal à celui que nous venons de trouver pour les tourillons de l'arbre du volant, dans le cas de tor.«ion ; car cet arbre ne doit généralement transmettre que la moitié du travail que l'arbre du volant peut exécuter, par suite de sa liaison avec la machine à vapeur et le volant. Et s'il arrive quelquefois que l'on ne travaille qu'au train n" 1 , l'arbre de ce train sera encore assez fort, parce que le nombre de tours qu'il fait par minute n'est pas très-différent de celui de l'arbre du volant, que le travail à transmettre a déjà été diminué par les frottements, et qu'enfin le coefficient 3 tient compte du surcroît de travail que la machine a à faire, lorsqu'on vient à engager une barre dans les cannelures des cylindres.

L'arbre résiste d'ailleurs à la flexion, puisque les tourillons le plus chargés ne supportent pas un effort de 5,000 kil., auquel correspond le diamètre d = 0"",24 déduit de la formule = 1,458. 10,000.

188. De la grosseur des arbres en fer fondu. — - d étant le diamètre d'un tourillon calculé d'après la méthode précédente, et / la longueur de l'arbre, si cette longueur ne surpasse pas 12 d, on donnera au corps de l'arbre pour section soit le cercle, soit un polygone circonscrit au

ClIAI'. III. DES MACHINES. 145

cercle ayant pour diamètre d, augmenté de 1/10. Au delà de ces limites de longueur, on calculera directement le corps de l'arbre. Par exemple, s'il s'agissait d'un arbre carré, posé sur deux appuis et chargé en son milieu, on déterminerait l'épaisseur q qu'il faudrait lui donner à l'aide de l'équation VI : 4 = 2,800. : 6 Dans cette équation P = S fois la charge supportée par l'arbre (car il s'agit ici d'arbres de rotation), / la longueur de l'arbre en centimètres. Pour l'arbre du volant de la machine n" 1 , on aurait P = S X 28,000 kil., / = 350 cent. En substituant ces valeurs dans l'équation précédente, on trouve g' = 26,2S0 {/2 = 37,012; d'où g = 33 cent. En déterminant q directement, on aurait eu ç = 33 cent, à peu près, comme ci-dessus. Le constructeur a pris g = 3S cent.

S'il s'agissait d'un arbre cylindrique en fonte, chargé en son milieu, on se servirait de la formule Pi = 2,800!Tr' ; r désignant le rayon de l'arbre, l sa longueur et P le quintuple de la charge supportée.

Si l'arbre cylindrique était chargé en un point situé à des distances m et n des points d'appui, on emploierait la formule Pmre : i = 2,8007rr' : 4.

189. Changements introduits dans les transmissions. — On a reconnu que les arbres en fonte, même avec les diamètres donnés par les formules, étaient trop faibles. Ne voulant pas augmenter ces diamètres, ce qui aurait occasionné trop de pertes par les frottements et par les consommations de graisse, on a substitué le fer à la fonte pour les arbres en conservant les mêmes dimensions qu'avec la fonte, de sorte qu'il n'y a plus dans la transmission que des arbres en fer et l'on n'a conservé la fonte que dans les trains pour les arbres des moufllettes, afin qu'en cas de choc ou de résistance imprévue, ces arbres, restant la partie faible du système, cassent avant toute autre pièce. Si on faisait les arbres de la transmission en acier fondu, on pourrait en diminuer les diamètres, ce qui procurerait une économie.

Dans les engrenages, dont on a, du reste, conservé les principales dimensions, on a augmenté l'épaisseur et diminué le nombre des dents, comme nous l'avons dit.

Enfin, on a porté la vitesse du grand engrenage de la machine n° 1 de 15 à 29 tours par minute, ce qui change un peu quelques uns des calculs S§ 176 et 182.

190. De la pose des roues d'engrenage. — Pour qu'une roue d'engrenage remplisse parfaitement son objet, il ne suflît pas qu'elle soit exécutée avec soin, il faut encore qu'avant de la caler définitivement sur son arbre, le monteur se soit assuré : 1° qu'elle tourne rond, c'est-à-dire, qu'elle est exactement centrée; 2" qu'elle est dégauchie, ou que le plan de son cercle de fonte est perpendiculaire à l'axe de l'arbre, et 3» que son

cercle primitif (ligne de portée) coïncide avec celui de la roue avec laquelle elle doit engrener.

Voici comment le monteur procède pour vérifier que les deux premières conditions sont remplies, en supposant qu'il s'agisse d'un engrenage plan dont l'arbre soit horizontal et à section carrée. La roue étant solidement fixée, à l'aide des fausses cales, sur l'arbre qui repose sur ses deux tourillons, de manière à tourner facilement sans changer de position, on place à l'une des extrémités du diamètre horizontal de la roue, à une hauteur quelconque, une planchette évidée pour le passage de la roue, dressée et clouée solidement sur quelques pièces de bois : en prenant avec une règle la distance de la ligne de portée de la roue à une ligne quelconque tracée en face sur la planchette, faisant tourner la roue, répétant la même opération, d'abord sur les deux faces opposées de la roue et de l'arbre, puis sur le champ, et desserrant ou serrant au besoin les fausses cales d'une petite quantité à chaque fois, et avec patience, on amène bientôt la roue à tourner rond. Il ne faut pas ici se contenter d'une approximation; les roues ne sont jamais trop bien centrées et dressées, sans quoi les frottements sont considérables et les dentures s'usent d'autant plus rapidement que la vitesse sera plus grande. Une grande roue sur un arbre carré ne doit pas avoir un millimètre de faux rond.

Lorsque la roue est bien centrée et dégauchie, et qu'on a vérifié la coïncidence de son cercle primitif avec celui de la roue engrenante, on la cale définitivement à l'aide de coins de bois, entremêlés de coins de fers, qu'on chasse à coups de marteau ou à coups de mouton, si les dimensions de la roue l'exigent.

191. Circonstances qui influent sur les vitesses de rotation et les diamètres des cylindres d'un laminoir. — Ces deux facteurs du travail effectué par un laminoir dépendent en premier lieu de la dureté du fer qu'on lamine et de l'espèce de transmission adoptée : plus le fer est dur, plus on doit ménager les machines et les cylindres en ralentissant les vitesses et en diminuant le diamètre des cylindres. D'un autre côté, les transmissions par engrenages qui favorisent les accidents exigent de faibles vitesses et de petits diamètres. L'augmentation des vitesses et des diamètres que l'on a donnée dans ces derniers temps aux cylindres des laminoirs et qui constitue un progrès du travail, parce qu'elle permet d'élever le chifl"re de la production en un temps donné, cette augmentation, disons-nous, a été rendue possible par la substitution que l'on a faite des machines à traction directe aux anciennes machines travaillant par engrenages.

Abstraction faite de cette influence, la vitesse avec laquelle on doit

CHAP. III. DES MACHINES

effectuer le laminage des fers ou avec laquelle les laminoirs tournent, dépend : 1" de réchantillon du fer : plus le fer est mince et sujet à se refroidir, plus on doit accélérer la vitesse des cylindres pour profiter de la chaude ; 2° de la pureté des fers : les fers rouverains exigent un laminage plus rapide pour passer sans criques que les fers exempts de soufre ; 3° du procédé de puddlage adopté : un fer incomplètement affiné réclame des ménagements, c'est-à-dire, un travail lent au commencement du laminage et ensuite accéléré, parce que, trop froid ou trop chaud, il s'égrène ou acquiert des défauts ; des soins apportés au cinglage des loupes : un cinglage imparfait, tel qu'il s'opère à la presse ou à la rotative, donne des fers dépourvus de densité et chargés de scories : or, plus le fer est dense, plus il a de dureté et mieux il supporte un laminage exécuté lentement, parce qu'il conserve plus longtemps la chaleur acquise et qu'il n'y a pas d'inconvénient à le laminer en minces échantillons, même dans des températures peu élevées ; d'un autre côté, la promptitude avec laquelle les scories s'épaississent nécessite un laminage rapide et terminé à chaud, tant pour expulser le plus de scories possible que pour empêcher le fer de se criquer sous l'influence des scories durcies qui pourront rester.

C'est, en effet, ce que l'on observe dans le pays de Galles (An. des Mines, 1862, l'"' liv., p. 17S) pour les fers de qualité inférieure, puddlés à sec et cinglés au squeezer : ces fers se laminent plus rapidement à l'ébauchage comme au corroyage que les fers plus purs, plus denses et plus durs du Staffordshire, puddlés par bouillonnement et cinglés au marteau, ou tirés du fine métal et plusieurs fois corroyés.

192. Vitesses adoptées en Belgique pour les machines ouvrières des laminoirs ; force motrice absorbée et travail effectué par ces machines. — De toutes les machines d'un laminoir, il n'y a que le marteau pour lequel il soit possible de calculer la force motrice nécessaire. Les trains, les cisailles et le squeezer prennent au moteur des forces qui varient avec les résistances à vaincre. Celles-ci surpassent souvent la puissance du moteur et exigent que le volant cède une portion de sa force vive. Les forces indiquées dans ce paragraphe sont celles que fournit le moteur et non celles qui sont réellement employées pour le travail. On suppose que chaque machine ouvrière travaille au moyen d'un moteur particulier.

Pour un marteau frontal de 4,000 à S,000 kil. donnant 70 à 7S coups par minute, il faut une force de 12 â IS chevaux. Il serait bon qu'on eût un marteau pour 10 à 12 fours à puddler.

Un marteau-pilon du système primitif pesant 3000 k. dessert péniblement 6 fours à puddler. Il serait bon d'avoir un marteau de 2000 k.

H8 SECTION I. NOTIONS COiNCEUNANT PLUSIEURS DIVISIONS DR l/uSINE.

et un de 3000 k. Le marteau Farcot dessert 15 fours à piiddlcr et fournit 100 coups par minute.

Un squoczer devrait faire 80 à 90 oscillations par minute. Alors il effectuerait au moins moitié autant de travail qu'un marteau frontal, et il consommerait, à ce que Ton pense, une force de 4 6 chevaux.

On compte que la force nécessaire pour activer 2 grosses cisailles à queue jumelles d'un train ébaucheur est de 12 chevaux.

Une machine de 12 chevaux est nécessaire et suffisante pour activer une scie double à rails.

Les cylindres ébaucheurs reçoivent une vitesse de 4.0 à 60 tourr par minute. Il serait bon d'avoir un train ébaucheur à deux équipages pour 10 à 18 fours à puddler ; de 18 à 24 fours, il faut 3 équipages. Force motrice pour ce train 60 chevaux.

On peut admettre qu'il faut une force de 100 chevaux pour faire fonctionner un marteau, un squeezer et un train ébaucheur.

193. Equipe n" 1 de Couillet. — Force motrice, 60 chevaux. Le marteau frontal, qui pèse 5400 kil., fournit 60 à 72 coups par minute. Le squeezer oscille environ 64 fois pendant le même temps et les cisailles 15 à 18 fois. Par minute le volant, dont l'anneau pèse 9,000 kil. et qui a 18 pieds anglais de diamètre, fait 72 à 85 tours; le train à rails 48 à 60, et le train ébaucheur n° 1, 40. Les cylindres de ces trains ont respectivement 14 et 16 pouces anglais de diamètre.

Un train à rails composé de deux équipages dont les cylindres ont 0",55 de diamètre et font 50 à 70 révolutions par minute, doit être desservi par une machine de 120 chevaux, si l'on veut que celle-ci puisse vaincre toutes les pressions imprévues qui peuvent se présenter dans la fabrication des divers échantillons de rails. La fabrication à ce train peut s'élever, par 24 heures, de 18,000 kil. à 24,000 de rails, suivant que ceux-ci sont plus ou moins légers.

A Seraing on lamine les rails à 3 cylindres. Diamètre du train O^jSo; nombre de tours 110 par minute ; on passe un rail de 6 m. pesant 220 k. en 1 } minute. Vitesse des autres trains ; train à loupes 45, petit train 250, train marchand 110, gros fers 55, tôles 18, moulin 14, marteau frontal 55 tours par minute.

La vitesse des laminoirs à tôle varie, avec la nature des échantillons, et le diamètre des cylindres depuis 40 tours jusqu'à 70. La puissance motrice nécessaire à un train de deux équipages varie entre 80 et 140 chevaux, suivant que les tôles sont plus ou moins minces. Un pareil train peut fournir, en travail continu, 55,000 à 60,000 kil. de petites tôles par mois ; le même système de travail appliqué aux grandes tôles peut donner 180 tonnes par mois.

CHAP. nu — DES MACHINES.

La vitesse que l'on imprime aux trousses de fenderie varie de 80 à 120 tours par minute selon leur diamètre. On peut estimer de 8 à 12 chevaux la puissance absorbée par la cage de fenderie. — En travail continu de jour et de nuit, une fenderie pourvue d'un espatard, produit par semaine 40 à 60 tonnes de verges de O^jODS à 0'",006. Les fonderies qui travaillent en verges de O^jOOQ à 0™,013 peuvent fabriquer 7S tonnes par 12 heures.

La consommation de force motrice nécessaire au service d'un train de 10 pouces pareil à celui de Couillct, peut être estimée à 10 chevaux, comme celle qui est requise pour un train de 8 pouces.

ARTICLE TROISIÈME