ET CONDUITS DISTRIBUTEURS
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Le chapitre précédent renferme tous .les éléments nécessaires maintenant pour déterminer, pour ainsi dire sans calculs, les dimensions des cylindres moteurs, d*après le système de la machine et la vitesse qu*il convient de lui donner. Les dimensions des oriflces et des conduits 'de distribution sont, dans le même cas, car elles dépendent, ^n principe, des volumes à écouler dans un temps déterminé.
En général, les dimensions du cylindre consistent dans le volume que doit engendrer le piston par coup simple, volume qui se répartit naturellement suivant la course et la superficie. On détermine souvent ce partage en fixant d'avance la vitesse linéaire du piston^ laquelle varie nécessairement avec la limite de puissance de la machine et la vitesse rotative; mais en prenant pour base le volume engendré et la vitesse de rotation^ celle du piston n'est plus qu'une déduction simple et qu'il est inutile de faire entrer dans les termes du calcul, car la pratique enseigne que TefTet utile varie peu pour des degrés de vitesse très-différents et même bien en dehors des conditions exigées par les applications.
Ainsi, que Ton prenne depuis les machines de faible puissance et ù petite vitesse jusqu'à celles très-puissantes et à grande vitesse, les locomotives, par exemple, et l'on trouvera des vitesses de piston variant de O^SO à 2 et 3 mètres par l'^ limites très-larges et qui sont loin d'atteindre celles qui seraient impraticables.
Cependant la vitesse du piston mérite d'être prise en considération lorsqu'on fait détendre la vapeur; elle est également limitée à l'égard de la distribution, qui ne s'effectue pas aussi régulièrement à toutes les vitesses, et au point de vue de la conservation du mécanisme, etc. Hais, nous le répétons, ce sont là des motifs qui n^entrent pas dans la détermination pure et simplç des dimensions du cylindre, et qui seront examinés en leur lieu.
Nous avons à déterminer les dimensions du cylindre pour les systèmes suivants :
1® Machines sans détente ni condensation;
2® Machines à détente sans condensation ;
3® Machines avec détente et'condensation ;
4® Machines à deux cylindres de Woolf;
5^ Machines à simple effet.
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%:i;î» .'in-»^t" :n^ à il"<^''irï k-^ frMii^h.'rif^ k <!nnikiisafion saiis détente, comme
C*t>'n«iïnt, ^i/*»?r.f'' po'ir I-^ rn.vr.'-f^ ^ «It^nT cylîn«Ires, la mélhodeest.la même p»'iar tr'>nv'''r les liim'-ti^ -on* «in ilum-lre el ile Li course dn piston : nous ne fer'Hi^ al«.n qu'un «eu» art':*:;^ fiO«jr t-ijVi Ii^ m;it!hine9qni n'onl qu^un cylindre.
frlAMiTEE ET C0rE4E DC f^î%T05 DES XACSI5E3 A C5 SEUL CTLINDRE
Pr^î^nanl fiour te^ U LuMe du ch-jpilr»? pr^^kéil^nf. Li détermination des dimensions du cylindre d'on^f mai hine à t jp*^ur à double effet, avec ou sans détentei et a^ec ou sans cond^n^nlion, re^i^nl à l.i r^ti'e soixante :
Pour trouver l'* Tolime Ih'orique du cylindre, c'est-à-dire celui engendré par le piston et par coup simple, pm^^z U ; •:" : '' i-? l't '»r/^ q*ii exprime le volume engendré par chexal et par h^yre, $*vrar>i le rro^U d''r-^ 'oi de la »:ap^ur: multipliez ce nombre par la puiiiarice noTrâhole exprirote en ch/r»:>iijx. et par le C0'';y:ient 0,5 attribué, dans la table, au ren/Iern^nt du méraniime: diriiez enniie te prod lit par le double du nombre de tours que la machine doit faire dans une heure et par le co^{ficie'>t de rendement aitribuè au mécanisme fie la machine à construire: le qiotient sera le vohtme cherché.
Cette règle est eiprimée par la formule suivante :
^ = 73^7— >< — • IzO m r
Dans laquelle ou représente par :
n, le nombre donné par la tible;
Ny la puissance nomm.ile en cbcTaux Tapeur;
420 m, le double du nombre de coups doubles du piston par beure^ m dési»
gnant le nombre des tours de Tarbre à mtinivelle par minute; Dy le volume chercbé, engendré par le piston par coup simple et exprimé
en mètres cubes ; r, le coefficient de rendement du mécanisme.
PftR)fiF.R RXFUPLE. — Trouvcr le volume enjrendré par le piston, par coup simple, poof une macbine, sans délente ni condensation, à établir dans les conditions suivantes :
Puissance nominale N = 15 chevam.
Nombre de tours par minute jm » 50 tours.
Pression absolue de la vapeur 5 atmosphères.
Rendement du mécanisme r = 0,5
Solution • Li table indique que, suivant ces donuées, n a ponr valeur 13'^'-064, ce qui produit pour le volume chercbé :
„ <5 X 13 064 X 0,S ^ oi...(^28g g^gg^j ^ ^ liO X 50 X 0,5
c'est-à-dire que le piston doit engendrer 32660 centimètres cubes par coup simple.
PROPORTIONS DES CYLfNDRKS. 487
Poar en déduire ensuite la courge el le diamètre, il faut se donner soit la vitesse linéarre du piston, soit le rapport entre les deux dimensions : ce dernier procédé est le plus simple et le plus pratique. Supposons le rapport 2 : 1 qui se rapproche assez de ce qui se fait habituellement, et nous ferons Topération suivante :
ira;* 2w
Introduisant la valeur de D, trouvée èi-dcssus, et tirant celle de x, il vient :
Le diamètre cherché égale ainsi 27,5 centimètres, et la course, qui est le double, 55 centimètres.
Des raisons toutes fortuites peuvent seules conduire à choisir un autre rapport, et à faire la machine plus longue ou plus courte; il serait bien facile, du reste, d'opérer le changement, possédant déjà ce point de départ. Généralement on diminuera plutôt la course, en augmentant le diamètre que de faire le conti^ire, car on réduit, dans un même rapport, la longueur et le poids des bâtis, de la bielle et de la tige du piston, ainsi que Vespace total occupé par la machine.
Dans tes conditions ci-dessus le piston aurait pour vitesse linéaire moyenne
y^r = 1" 100 par 1''.
oO
Deuxième exeaple. — Trouver les dimensions du cylindre d'une machine à double effet, à détente et condensation, dans les conditions suivantes :
Puissance nominale N = 100 chev.
Nombre de tours par minute. m = 20
Pression de la vapeur .^. » 4 alm«
Admission à pleine vapeur. = i/10
Rendement du mécanisme r =0,8
Solution.- La table donne pour le volume de n, dans de telles conditions, 42"-<'-789; te volume D cherché égale d'après cekt :
Admettons encore que le diamètre doive ôtrc la moitié de la course, et uous trouvous, comme dans l'exemple précédent :
Diamètre du piston = \/ j-^ = 0-892. Course du piston - 0,892 x 2 w 1«784,
L'emploi do la table h la détermination du cylindre serait exactement te même dans tous les cas proposés, par conséquent il n'est pas nécessaire d*en multiplier davantage les exemples.
Une simple remarque peut être utile à Tégard des machines à simple effet; c*est que, pour ce cas particulier, très-rare d'ailleurs, le volume trouvé par la méthode précédente devrait être doublé, puisque le piston ne développe du travail que pendant la moitié du chemin qu'il parcourt, d'où le volume tolal qu'il engendre est double de celui qui correspond au travail moteur.
Tables drs dimensions des cylindres. — Des tables qui donneraient les dimensions des cylindres dans des limites de puissance très-étendues et pour toutes les combinaisons de pression, détentes et vitesses, acquerraient elles-mêmes une étendue que nous ne pouvons songer à leur donner ici. Cependant, tout en restant dans les limites dont nous pouvons disposer à cet égard, nous sommes parvenu à en établir deux, pour les machines simples, qui permettent de résoudre très-promptement ce problème dans le plus grand nombre des cas qui se présentent en pratique.
Ces deux tables renferment une série de cylindres, pour chacun desquels nous avons calculé le travail susceptible d'être développé en prenant des pressions de 4 à 6 atmosphères, et de la pleine pression à la détente 10 fois, avec et sans condensation. Ce travail, pour pouvoir l'exprimer en chevaux, correspond à une vitesse de 10 tours par minute; il est calculé avec un coefficient de rendement qui varie, des plus petits cylindres aux plus grands, de 0,50 h 0,75 de l'effet utile direct sur le piston.
I^ série de cylindres comprend des diamètres qui varient de 0"*10 à 2 mètres, et dont les courses correspondantes sont fixées au moyen d'un rapport qui lui-même varie successivement des 100/75 aux 100/60 du diamètre ; ainsi le plus petit diamètre, de 100 millimètres, correspond à une course de :
rrjrTL = 133,3 (soit 134 en nombre rond), 0,75 .
et le plus grand, de 2 mètres, à une course de :
= 3» 333 (soit 3« 35).
Le diamètre et la course sont inscrits dans les deux premières colonnes, et la troisième indique le volume correspondîmi.
Nous avons indi {ué précédemment les motifs qui conduisent à proportionner le diamètre et la course du piston, sans qu'il y ait pourtant là rien d'absolu. Mais si Ton examine la structure d'un très-.petil cylindre comparée h celle d'un très-grand, on verra qu'en raison de l'épaisseur du piston, du jeu aux extrémités et de la pénétration des couvercles, la course du pistou sera relativement plus faible pour les plus petits cylindres, pour ne pas en allonger démesurément la longueur générale.
PUISSANCES BN GHBVAITX
DÉVbLOPPÉKS PAK DSS cylindres a YAPBDft DB DIPFÉBBimS DIWDISIOIIS Bt pour 10 coups doublet de pùtoo par minute.
1" TABLB. — MACHINBS SANS CONDENSATION
5 ATM0S1>HÈRBS
