Telechargé par Moutaa korawya

SUPPORT COURS TECHNOLOGIE FERROVIAIRE

publicité
OFFICE NATONAL DES
CHEMINS DE FER
***
DIRECTION ACTIVITES FRET
***
ETABLISSEMENT PRODUCTION TRAINS FRET
CASA
***
ACT/FORM
EDITION
MAI 2004
thèmes
description des différents organes de véhicules
organes de roulement
choc et traction
suspension
RECTIFICATIFS
Date
Page
N°de rectificatif
Observations
Le matériel Remorqué
Le matériel remorqué actuellement en service à l’ONCF peut se classer en plusieurs catégories suivant
leur fonction :
*Les voitures
*Les remorques d’autorails
*Les fourgons
*Les wagons
Le parc du matériel remorquée est constitué par l’ensemble de tous les véhicules énumérés ci-dessus .
Le matériel pour trains de voyageurs(voitures et fourgons) est souvent appelés matériel GV(Grande
Vitesse).
Le matériel pour trains de marchandises (wagons et certains fourgons) est souvent appelé matériel
PV(Petite Vitesse)
*La construction du matériel remorqué a évolué considérablement en vue d’obtenir :
*Une sécurité plus grande (voitures métalliques) ;
*Un prix de revient moindre (construction soudée) :
*une réduction de poids ;
*surtout un accroissement du confort pour le voyageur(tenue en ligne améliorée par l’emploi de
nouveaux bogies , banquettes , et coussins confortables , chauffage ,installations sanitaires ,
climatisation, sonorisation …)
les voitures sont les véhicules destinés au transport des personnes. Elles sont groupées pour constituer
les trains de voyageurs
Dans les grands trains (20 ou21 véhicules )on utilise des voitures de grande longueur (25m, donc à
bogies) munies à l-eurs extrémités de portes d’accès débouchant sur une plate forme ou terrasse ; des
portes et des passerelles d’intercirculation permettent de passer d’une voiture à l’autre pendant la
marche du train.
La caisse (appelée aussi superstructure )est divisée en plusieurs compartiments ouvrant soit sur un
couloir latéral , soit un couloir central : le couloir réunit toujours les deux plate-formes ou terrasse
d’un véhicule.
Les faces de la caisse présentant des ouvertures recevant des baies ou chassis-glace.
ORGANES MECANIQUE DU MATERIEL
REMORQUE
ORGANES DE ROULEMENT
GENERALITES
DESCRIPTION
AXE OU ESSIEU NU
ROUES
BANDAGES
Généralités
Les essieux montés : sont les organes essentiels des dispositifs de roulement des véhicules sur rail .Ils
supportent les véhicules , permettent leur déplacement , leur guidage et transmettent les efforts de
traction ou de freinage grâce à l’adhérence de leurs roues sur les rails
On distingue sur tous les essieux montés :
1) un axe cylindrique muni de « fusées » qui supportent le poids du véhicule ;
2) deux roues solidaires de l’axe ;
3) deux bandages solidaires des roues
l’assemblage de ces différents parties forme un ensemble rigide
Remarquons dès maintenant que l’axe tourne avec les roues ; différence importante entre le matériel
de chemins de fer et le matériel automobile pour lequel les roues tournent autour des essieux fixes .
Cette disposition des essieux montés de chemin de fer s’explique par la nécessité de maintenir
l’écartement des roues rigoureusement constant .
Examinons successivement les parties constitutives d’un essieu monté.
fig. .1
1) AXE OU ESSIEU NU ( appelé aussi essieu –axe) ( voir figure 1 et 2)
C’est une pièce massive en acier mi-dur ( acier D ou E). Elle est obtenue par forgeage .Sa résistance
mécanique à la flexion et au cisaillement doit ère très élevée car les efforts supportés sont importants.
Portée d’obturateur ou collet
Fig. 2
Champignon
Fusée
Portée de calage
corps d’essieu
portée de déflecteur ’huile
On y distingue :
a) le corps de l’essieu : (partie centrale généralement cylindrique)
b) les portées de calage : Situées de part et d’autre du corps d’essieu, ce sont des partie d’un
diamètre supérieur à celui du corps d’essieu. Soigneusement usinées , elles sont destinées à
recevoir les roues par emmanchement à la presse.
c) Les fusées : Parties cylindriques limitées par des arrondis (ou congés de raccordement) et très
soigneusement usinées. Elles sont destinées à recevoir la charge du véhicule par l’intermédiaire
des boites d’essieux que nous verrons par la suite . Leur surface doit être lisse et parfaitement
cylindrique. Sur les fusées il y a liaison entre un organe tournant : l’essieu , et un organe fixe : le
véhicule ( par les boites d’essieux)
d) Les portées d’obturateurs : Situées entre les portées de calage et les fusées, elles ont pour rôle de
supporter les obturateurs qui assurent l’étanchéité des boites (huile ou graisse)
e) Les portées de déflecteurs d’huile : Situées entre fusées et portées d’obturateurs, ce sont deux
petites portées cylindriques destinées à supporter un organe que nous verrons également par la
suite ( tous les essieux n’en sont pas munis).
f) Les champignons (ou patères) : Situés aux extrémités de l’essieu. Leur diamètre est supérieur à
celui des fusées.
g) Les centres d’essieux : Ce sont des alésages tronconiques situés aux extrémités de l’essieu (fig.3)
Soigneusement usinés , ils permettent le montage de l’essieu entre les pointes d’un tour en vue de
son usinage ou de sa réfection.
Chanfrein
Fig.3
Centre d’essieu
Fusée
Un tel essieu constitue un seul bloc. Il est l’objet de nombreuses vérifications qui ont pour but de
s’assurer de l’absence de tout défaut , superficiel ou interne , susceptible d’être une amorce de rupture ou
même d’échauffement (régularité de surface des fusées).
2) ROUES ( fig. 4)
On distingue sur un corps de roue :
a) le moyeu : Partie centrale massive percée d’un orifice destiné à l’assemblage roue-essieu.
b) la jante : Partie périphérique dont la surface extérieure est cylindrique .Le moyeu et la jante sont
reliées soit par des rayons ou rais , soit le plus souvent , par une partie pleine appelée toile ( la toile est
parfois munie de nervures de renfort ).La toile est percée de deux trous , appelés trous de toc ( en vue de
tournage)
jante
toile
moyeu
l’assemblage du corps de roue
sur la portée de calage de l’essieu
est effectué à la presse
Afin d’obtenir un serrage important
fig. 4
entre les deux parties de l’assemblage
le diamètre de la portée de calage est
usiné à une cote supérieure au diamètre intérieur du moyeu.
Le serrage varie de 0,1mm à 0,4 mm suivant l’importance du diamètre de l’essieu.
La pression de calage est de l’ordre de 80t
3) BANDAGES
Ce sont des couronnes en acier à grande résistance (acier G ) fixées sur les jantes des roues .Ils sont
obtenus par forgeage et laminage de lingots d’acier de très bonne qualité (homogènes, soigneusement
dépourvus d’éléments pouvant les rendre fragiles)
Les bandages sont destinés à assurer le roulement sur rail . Afin de permettre le guidage des roues entre
les rails aussi bien en voie droite que courbe , ils sont usinés extérieurement suivant un profil dit « profil
unifié ».
On distingue sur ce profil
 -une partie renflée : le boudin , destiné à maintenir l’essieu monté entre les rails et le guider
(courbes , aiguilles).
 -une partie légèrement conique : la table de roulement ; c’est la surface d’appui sur le rail .
 -En alignement droit , le contact de la roue sur le rail s’effectue suivant le cercle de roulement
Le boudin et la table de roulement sont raccordés par un congé .La partie opposée au boudin ne participe
pas au roulement , sa conicité est plus forte .Un chanfrein termine le profil.
La conicité des tables de roulement a deux effets :
1) En alignement droit , si l’essieu tend à s’écarter de l’axe de la voie , elle le ramène en bonne position (
à cause de la charge qui s’appuie sur l’essieu).
2) En courbe , la roue placée sur le rail extérieur doit parcourir un plus grand chemin que la roue placée
sur l’autre rail
Comme les deux roues tournent à la même vitesse , si leurs tables de roulement étaient cylindrique il y
aurait glissement . Grâce à la conicité des tables de roulement , le glissement est évité : l’essieu se déporte
légèrement vers l’extérieur de la courbe et les cercles de roulement des deux roues prennent des diamètres
différents. Le cercle de roulement de la roue intérieure à la courbe se réduit , celui de l’autre roue
augmente. Bien que tournant à la même vitesse , la roue extérieure parcourt alors un plus grand chemin
que l’autre roue et il n’y a pas de glissement.
Les bandages doivent être solidement fixés sur les jantes des roues ; à cet effet , le diamètre intérieur du
bandage est usiné à une cote plus faible que le diamètre de la jante qui doit le recevoir . La différence des
diamètres ou serrage est de l’ordre de 1,5 mm, proportionnelle à la grandeur des roues.
L’assemblage est effectué à chaud : le bandage est porté à la température de 350°C ; il se dilate . On y
introduit la roue . Au refroidissement , il y a serrage énergique entre les deux parties assemblées. Cette
opération est l’embattage
Dans le sens transversal , le bandage est immobilisé d’un coté par un talon et de l’autre par une agrafe
placée dans une rainure
L’agrafe est un cercle d’acier ouvert qui est logé dans la rainure après embattage . Elle s’appuie contre la
jante
Roues monobloc.
Sur les roues dites « monobloc », le moyeu , la toile et la couronne extérieure usinée au profil de
roulement constituent une seule pièce en acier dur (acier moulé ou forgé).
Ces roues sont employées en vue d’éviter les ébranlements ou lâchage qui se produisent parfois sur des
roues bandagées ( voitures à voyageurs équipées , du frein haute puissance) ou en vue de l’allègement
(surtout pour les autorails) . Leur utilisation permet d’escompter une diminution des défauts par suite
d’une tension moindre du métal que dans le cas d’un bandage.
Les essieux montés sont identifiés par les indications suivantes , portées en bout des fusées :
1) Marque du fournisseur.
2) Numéro de coulée.
3) Date de fabrication.
4) Marque de catégorie de la matière.
5) Numéro de modèle ( pour roue monobloc).
6) Marque de propriété.
7) Numéro de type de l’essieu monté.
8) Numéro d’ordre de l’essieu monté.
9) date de construction ou de mise en service.
Ainsi par exemple , l’essieu vu en bouts , représenté par la figure 13.
- a été fabriqué ou fourni en septembre 1956 ;
- appartenant à l’oncf ;
Coté gauche
Marque de propriété
N° de type de l’essieu monté
F3
908 2.57 317
2527 XY 9.56
Coté droit
Date d’assemblage
N° d’ordre de l’essieu
F3
908 2.57 317
2527 XY 9.56
N° de coulée
Marque du fournisseur
Date de fabrication
Généralités
Descriptions
Boite à coussinet en une pièce.
a)
b)
c)
d)
Corps de boite.
Coussinet.
Dispositif de graissage.
Obturateur.
Généralités
Les boites d’essieux assurent la liaison entre les essieux .
Elles permettent :
De faire supporter aux essieux en mouvement le poids du véhicule ;
D’assurer la transmission des efforts de freinage à la masse du véhicule en mouvement (l’effort de
freinage étant appliqué à la périphérie des bandages)
La liaison s’effectue sur les fusées des essieux.
Boites à rouleaux
Généralités
Les boites d’essieux assurent la liaison entre les essieux et le véhicule.
Elles permettent :
- de faire supporter aux essieux en mouvement le poids du véhicule ;
- d’assurer la transmission des efforts de freinage à la masse du véhicule en mouvement
(l’effort de freinage étant appliqué à la périphérique des bandage).
Dans les boites à rouleaux , le coussinet est supprimé, Le glissement est remplacé par le roulement des
rouleaux.
Le roulement , représenté par l’image ci- haut est de type à double rangées de rouleaux sphériques
Montage des roulements
Sur la fusée d’essieu dépourvue de champignon , deux roulements à rouleaux sont calés au moyen de
manchons coniques enfoncés à force par un gros écrou à créneaux
L’écrou se visse sur un prolongement fileté de la fusée .
Les manchons sont fondus : ils s’appliquent fortement sur la fusée et sur les bagues intérieures des
roulements qui sont ainsi rendus solidaires de la fusée .Deux vis et une barrette fixées en bout de la fusée
empêchent l’écrou de se desserrer .
Les bagues extérieures des roulements sont serrées dans le corps de boite en deux parties assemblées par
boulons
La boite est fermée à la partie avant par un couvercle fixé par vis avec interposition d’un joint.
Le graissage est effectué par de la graisse consistance ; le corps de boite en est rempli.
Autres montages de roulements
1) Il existe des boites en une pièce avec0
2) .
3) . un seul roulement à rouleaux à rouleaux sphériques à deux rangées ( SKF)
4) Il existe des roulements à rouleaux coniques à simple rangée (Roulements Timken).Le corps de
boite est en une pièce pas de manchons de calage.
Les boites à rouleaux ont pour principal avantage de diminuer considérablement la résistance à
l’avancement en raison de la substitution du frottement de roulement au frottement de glissement
De plus , l’usure des fusées est supprimée , les roulements s’usent très peu et le graissage nécessite
beaucoup moins d’entretien que les autres boites pour lesquelles il est nécessaire de rétablir fréquemment
le niveau de l’huile de graissage.
BOITE A ROULEMENT
Wagon plat à bogie équipé de boites à roulements (gauche) et wagon tombereau à bogie
( droite)transportant de bois cellulose
Lot de wagons 3 essieux en alu*
Lot de wagons 3 essieux en alu , série Tdg 563000 -564000 équipés de boites à
roulements sa particularité qu’il a 3 essieux 2 extrêmes et 1 central ; réservé au transport des céréales
chargement s’effectue par trappe supérieure et déchargement par gravité par trappes inférieures.
wagon couvert à deux essieux type léger série Gklm 1116000 servant comme frein de queue
* élément de traction grand format
*élément de choc petit format
éléments de choc (spencer moulton)
tampon de choc comprenant :
 plongeur
 boisseau
 clavette
 éléments de choc
 disque de tampon
*ressorts de suspension à boudins
* boite d’essieu à roulement
* roue monobloc
* cadre de bogie y25cs
* essieu 9101 avec boite à roulement
* ressort de suspension à lames
* plaques de garde
* sous garde
ROLE DES ORGANES DE CHOC ET DE TRACTION
Les organes de traction permettent l’accouplement avec les autres véhicules et leur transmettent l’effort
de traction de la locomotive.
Tous les matériels moteurs et remorqués sont munis sur leurs traverses de tête d’organes de traction .
Les organes de choc assurent en permanence un contact souple entre les véhicules et amortissent les
chocs qui se produisent à l’accostage et en marche sous l’effet d’à –coups de traction et de freinage.
Les organes de choc permettent à l’ensemble du train une certaine flexibilité pour les passages en courbe
et amortissent les oscillations des véhicules pendant la marche.
Tous les véhicules moteurs et remorqués sont munis, sur leurs traverses de tête ,d’organes de choc.
Les organes de traction d’un véhicule sont disposés à chaque extrémité du véhicule ,sur les traverses de
tête , dans l’axe longitudinal du châssis.
Les organes de traction comprennent :
a) un crochet de traction
b) un tendeur d’attelage
c) un crochet de tendeur au repos (accessoire de sécurité)
e) un organe élastique ou ressort de traction
f)
Crochet de traction unifié de 100t
Bec
Ressaut
Tête
Oeil de tête
Extrémité filetée
Tige
C’est une pièce en acier forgé et traité (résistance 100t) .On remarque la forme particulière donnée au
crochet afin de lui assurer une grande résistance à la rupture .
Le crochet se compose de 2 parties : la tête et la tige
La tête de crochet est une partie massive munie d’un bec et percée d’un œil .
La tête reçoit à demeure le tendeur du véhicule auquel appartient le crochet
La tête pour recevoir la maille du tendeur du véhicule voisin lors de l’attelage
La tige , de section carrée du coté du crochet , est ronde vers l’autre extrémité
L’extrémité opposée au crochet est soit fileté , soit munie d’un œil , soit munie d’une embase.
disque de tampon
plongeur
boisseau
clavette
éléments de choc
Tendeur d’attelage unifié de 85t
* flasques
* manille
* vis à filets ronds * tourillon
* poignée
Le tendeur d’attelage est en acier D forgé et traité .La petite maille est en acier au nickel .
Le tendeur d’attelage se compose de :
1) flasques (ou bielles ) articulées sur un écrou à tourillon et assemblées par un axe ou tourillon
d’articulation :
2) d’une manille en forme d’étrier articulée sur un écrou à tourillon ;
3) d’une vis à pas contraires , à filets ronds commandant les deux écrous à tourillon ;
4) un levier à contrepoids , ou manivelle , permettant la manœuvre de la vis , (pour desserrage ou le
serrage de l’attelage)
Crochet de tendeur au repos
La manille du tendeur non utilisée pour l’attelage de deux véhicules est relevée et accrochée à un crochet
de tendeur au repos , fixé sous la traverse de tête.
ROLE DE LA SUSPENSION
La suspension assure la liaison élastique entre le châssis et les organes de roulement
La suspension a pour but :
1)de répartir convenablement la charge du véhicule sur les fusées d’essieux,
2)d’amortir les effets de choc, pour le véhicule et les voyageurs ou marchandises transportées ,dus aux
inégalités de la voie ( joint de rail)
3)de diminuer les chocs des roues sur la voie afin d’en éviter la détérioration trop rapide.
Une suspension mal étudiée , mal entretenue ,mal réglée est une cause certaine de chauffage de boite et
même de déraillement.
DESCRIPTION
Les organes de suspension comprennent
a)les ressorts à lames bridé
b)les organes reliant le ressort au châssis
c)les plaques de garde.
Ressort de suspension
plaque de garde
Entretoise de plaque de garde
Le ressort à lames
Le ressort à lames est formé d’une série de lames d’acier , superposées , parallèles , cintrées de longueurs
décroissantes
La première lame la plus longue s ‘appelle lame maîtresse .Ses extrémités sont à bouts roulés pour la
liaison avec le châssis pat l’intermédiaire d’une broche.
Lame maîtresse
bride
rouleau
téton
les plaques de garde
les plaques de garde ainsi appelées à cause de leur rôle de sécurité servent :
à guider les boites d’essieux
lames intermédiaires
à limiter les déplacements des boites par rapport au véhicule ;
-dans les courbes
-dans les à-coups : freinage d’urgence ,démarrage rapide ,accostage
les plaques de garde sont fabriquées :
-en une ou deux pièces ;
-en tôle de 20mm d’épaisseur ou de 14mm , en acier spécial ;
-en tôle emboutie , nervurée et raidie sur son pourtour par des bords tombés
les plaques de garde sont fixées au châssis du véhicule(par soudure ou rivets) et reliées entre elles par une
entretoise de plaque de garde ; elles coulissent avec un très grand jeu dans les glissoirs des boites
d’essieux
ROLE DU CHASSIS
Le châssis doit résister seul aux nombreux efforts auxquels est soumis un véhicule ; il doit supporter
1) le poids de la caisse ;
2) les efforts de traction et de choc (souvent dissymétriques) ;
3) les efforts dus au freinage et aux inégalités de la voie ,
4) les organes accessoires
distorsion
choc
charge
traction
Réactions verticales
Description du Châssis de wagon tombereau type unifié UIC
Le châssis est un assemblage de divers éléments formant un cadre métallique robuste reposant par
l’intermédiaire de la suspension et des boites d’essieux sur les fusées d’essieux.
Le châssis du wagon tombereau UIC est constitué par :
a)deux brancards en U
b)deux traverses extrêmes ou traverses de tête , composées d’un U et d’une tôle de 10mm d’épaisseur
c)six traverses intermédiaires en U
d)quatre longrines principales
e)quatre longrines extrêmes
f)des longrines accessoires en I formant supports de plancher(longrines milieu)
g) des goussets en tôles de 8mm renforçant les extrémités au droit du tamponnement
les éléments du châssis sont assemblés par soudure électrique
on distingue trois types essentiels de châssis
*châssis de wagon UIC ;
*châssis de wagon unifié ;
*châssis de wagon standard
la fabrication du châssis est soumise à des règles strictes touchant l’usinage , le montage , l’assemblage ,
destinées à éviter tout gauche et toutes tensions néfastes.
Rôle de la caisse
La caisse est l’élément utilitaire par excellence du véhicule et sa disposition est conditionnée étroitement
par l’usage auquel le véhicule est destiné.
La caisse destinée à contenir la marchandise transportée est agencée en vue de :
*préserver la marchandise contre les chocs , les intempéries ,les détournements
*permettre le chargement et le déchargement facile et rapide
*offrir le maximum de longueur ,surface ou volume utiles suivant la nature des produits à transporter :
*permettre l’arrimage ,le calage des pièces encombrantes, lourdes, fragiles.
Description d’une caisse de wagon tombereau UIC
LISSE*
MONTANTS DE BOUT*
*CONSOLE * MONTANT DE FACE
* MONTANT DE PORTE
La caisse ,partant d’une simple plate –forme (wagons plats) évolue vers la capacité fermée et étanche
(wagons couverts) et devient spécialisée à un transport bien déterminé(wagons spéciaux et wagons
particuliers)
CONTENAIRE OU CADRE
Le « container » est une caisse , généralement métallique ,servant au transport de marchandises
Les cadres ont été créés pour permettre une collaboration des transports routiers et ferroviaires en assurant
le service porte à porte ;il permettent le transport de certaines marchandises par rail ,route et eau . De
dimensions variables ; ils sont en principe de construction métallique , en tôle emboutie ou gaufrée
Ils sont pourvus d’organes permettant leur manœuvre à la grue ou au moyen d’engins mécanisés
Le bogie est en quelque sorte un petit chariot qui possède à lui seul les organes nécessaires à :
- son roulement
- son guidage entre les rails ;
- sa suspension et celle de la charge : la caisse
on désigne donc sous le nom de bogie un ensemble essentiellement constitué par deux essieux sur
lesquels un châssis repose , par l’intermédiaire des boites d’essieux et des ressorts de suspension .
l’appui devant permettre à chaque bogie de s’orienter dans les courbes se fait par l’intermédiaire de
pivots ou autres dispositifs permettant la rotation des bogies sous la caisse.
pivot
châssis de bogie
châssis de caisse supporté par les bogies
les bogies présentent d’autres avantages qui justifient l’extension de leur emploi sur beaucoup de
véhicules
les bogies ont reçu de nombreux perfectionnements destinés à leur permettre les circulations à grandes
vitesse et ils ont actuellement une très bonne tenue en marche.
Le bogie présente donc les avantages suivants :
a) inscription correcte des essieux dans les courbes de petits rayons par suite du faible empattement
qui permet d’obtenir les convergences des essieux ;
b) réduction des chocs transmis à la caisse ;
c) meilleure stabilité de la caisse ,du fait qu’elle n’est pas soumise directement aux perturbations
dues au roulement
d) allongement maximum de la caisse , longueur n’étant plus conditionnée par l’inscription des
essieux,
e) augmentation de la capacité de transport ,résultant de l’allongement maximum de la caisse
les bogies de voitures
Il existe de nombreux variétés de bogies et ce serait sortir du cadre de notre étude que d’en faire un
examen détaillé
Bogie « chlirein » qui découle d’un ancien type de bogie fondamental ,ce bogie a une tenue satisfaisante
aux vitesses de 100 / 120 km/h ,mais devient moins favorable aux vitesses supérieures en raison des jeux
fonctionnels qu’il comporte
Le bogie chlirein est composé par :
1)les organes de roulement
2)la suspension primaire
3)le châssis de bogie
4)la suspension secondaire
5)la liaison avec caisse
châssis de bogie
Suspension primaire
liaison caisse –bogie
suspension secondaire
balanciers équilibreurs
1)Les organe s de roulement sont constitués par deux essieux montés avec les boites d’essieux,
*Roulement à rouleaux SKF
*Roulement TIMKEN
*Boites d’essieux en deux parties
2)suspension primaire
la suspension primaire est composée de :
*2 groupes de 2 balanciers équilibreurs
*4 groupes de 2 ressorts en hélice
les balanciers équilibreurs rendent solidaires deux à deux les boites d’essieux et répartissent la charge sur
celles -ci.
Chaque groupe de balanciers équilibreurs comprend :
a)deux flasques
b)deux entretoises
a)les flasques sont jumelés ,en tôle d’acier ,à encastrement libre dans un sommier reposant sur les boites
d’essieux, avec ou sans interposition de cale.
b)les entretoises de balanciers, boulonnées formant le siège , ou cuvette inférieure des ressorts en hélice
de la suspension primaire.
Téléchargement
Explore flashcards