Poursuivant son but de diffusion de locomotive simple de réalisation, VAPEUR 45 se propose aujourd’hui de publier la locomotive CHARLINE. Cette locomotive est du type 020 de dessin libre dérivée de la locomotive "JANE" de chez ROUNDHOUSE.
1. AVANT DE COMMENCER
CHARLINE est à écartement 45 mm, chauffage à alcool, un seul sens de marche et sans radiocommande dans la configuration décrite dans cette notice. En effet, cette machine est évolutive, la notice 38N permet, avec quelques modifications, d’obtenir une machine radiocommandée avec marche avant et marche arrière.
Nous allons définir avec vous le matériel dont il faut disposer chez soi ou chez un ami, pour mener à bien la réalisation de cette locomotive. De même qu’un minimum de connaissance en construction mécanique (traçage, tournage, fraisage) est nécessaire.
Le matériel indispensable :
- Un petit tour, d’une hauteur de pointe de 50 mm au-dessus du banc suffit, soit actuellement l’UNIMAT 4 ou autre. La tête de fraisage peut être également appréciable pour le perçage par vernier.
- Une perceuse d’établi.
- Une petite meule afin d’affûter les outils.
- Matériels de traçage, nous définirons dans le « matériels de traçage », les outils suivants : Pointe à tracer, compas, réglet.
- Des limes.
- Matériels de brasage : là aussi, nous définirons par « Matériels de brasage » les éléments suivants : Un chalumeau à gaz butane type Oxyflam de 100 g et un autre brûleur de 30 g, de la brasure argent avec son décapant et de la soudure étain avec également son décapant.
Ainsi qu’un ensemble d’outils que nous détaillerons et que nous attacherons à chaque planche, de manière à rendre indépendante la réalisation de chaque étape que nous allons décrire dans ces pages.
- La boulonnerie est en inox principalement M2 et M3.
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2. DESCRIPTION DE LA MACHINE
La locomotive est à l’écartement 45 mm, au 1/22eme. Elle a pour dimensions 298 mm de longueur, 113 mm de largeur et 152 mm de hauteur pour une masse de 1.8 kg à vide.
Le modèle comporte deux essieux, le diamètre des roues est de 39 mm.
Le moteur est du type oscillant double cylindres à double effet, placé à l’extérieur des longerons. Les cylindres ont un alésage de 9 mm et une course de 16 mm, ce qui nous donne une cylindrée de 4 cm3.
L’entraînement s’effectue directement sur l’essieu avant. Il n’y a pas de marche arrière, voulant rester sur un modèle simple.
Le graisseur est du type à condensation.
La chaudière est du type "bouillotte" à chauffage extérieur. La contenance est de 160 cm3 (120 cm3 utiles) Elle est pourvue d’un régulateur, d’une soupape, d’un manomètre et d’une valve d’introduction d’eau.
Le brûleur est du type à alcool à trois mèches d’une contenance de 30 cm3.
3. REALISATION
3.1. DETAILS DES ESSIEUX (CHAR 01)
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Prenez les roues repère 01 au tour dans le mandrin 3 mors afin d'usiner la face intérieure, dressez la face, percez ensuite à ? 3,8 mm et passez l’alésoir diamètre 4 mm. Marquez la face pour repérage. Retournez la roue et usinez la face coté extérieur afin d’obtenir la cote de 6,5 mm. Réalisez ces opérations sur l'ensemble des roues.
Il n’est pas rare que l’axe ne soit pas exactement centré. De ce fait, pour être sûr que vos roues soient concentriques, faîtes une pièce (mandrin) dans un jet d'acier diamètre 20 en usinant un axe diamètre 4 et fileté à M4, ceci afin de reprendre correctement vos roues en vous appuyant sur l'alésage diamètre 4. A partir de ce point, pour toutes les roues, le tournage devra être fait sans démonter le mandrin du 3 mors. Vous pouvez maintenant usiner le chemin de roulement diamètre 39. Celui-ci étant obtenu à l'outil, on arrondira le sommet du boudin à la lime douce. Faites ces opérations en série afin de bien prendre vos marques au niveau des verniers de votre tour.
Les axes repère 02 seront pris dans du stub diamètre 5 et seront tournés sur les extrémités à diamètre 4 + 0.04 mm pour emmanchement serré des roues.
Les coussinets repère 03 et 04 ainsi que les paliers repère 05 ne présentent aucune difficulté d'usinage.
Nous devons maintenant monter les deux essieux. Chaque essieu est composé de 2 roues calées à 90° sur un axe en ayant soin d’intercaler les paliers repère 05.
Pour obtenir le décalage de 90°, une méthode consiste à emmancher les roues de l’essieu avant dans un étau avec une orientation pifométrique des manetons. Sur l’essieu arrière une roue est montée serrée, l’autre « juste glissante ». Monter l ‘ensemble sur le châssis avec les bielles d’accouplement, en intercalant une goutte de LOCTITE sur la roue « glissante ».
L’essieu avant comportera les coussinets repère 03 et l’essieu arrière aura les coussinets repère 04.
3.2. DETAILS DU CHASSIS (CHAR 02)
Pour le châssis, nous conseillons tout en acier bien que le laiton puisse être utilisé également sans problème.
Les longerons, repère 01, sont réalisés en acier doux épaisseur 2 mm. Deux plats de 30 x 246 mm. La principale difficulté réside dans l’alignement des deux alésages passage des bagues d’essieux diamètre 6 mm. Une méthode consiste à préparer les deux longerons, à fixer l’ensemble des pièces par des vis M2 par exemple, et à percer les passages des bagues au diamètre 5.8 mm, et à finir à l’alésoir de diamètre 6 mm. Attention à l’écartement des essieux car il y a les bielles d’accouplement. Pour le reste, il n'y a pas de problème majeur. Le dégagement de 15 x 10 mm nous permettra, au moment de l’allumage, d’introduire l'allumette.
L'écartement du châssis et la fixation du tablier s'effectuent à l'aide de quatre carrés en laiton de 6 mm de coté. Un rond diamètre 8 maintiendra l’écartement au centre du châssis.
3.3. ENSEMBLE MOTEUR (CHAR 03)
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Le moteur est du type oscillant double cylindres double effets. Il est placé à l’extérieur des longerons ; le cylindre a pour alésage 9 mm et une course de 16 mm. C’est le chapitre le plus important de tout le montage, il faut donc procéder avec beaucoup de précautions. Avant d’entreprendre le montage, vous aurez bien entendu réalisé l’ensemble des pièces des planches 2/3 et 3/3. Nettoyez les pièces à l’aide d’un solvant et assurez-vous qu’il n’y a plus de copeau dans les canalisations, à l’aide par exemple de l’air comprimé.
Confectionnez d’abord les glaces repère 01 en laiton. Attention à l’usinage des lamages diamètre 3 profondeur 2 mm. Réalisez ensuite l’alimentation vapeur repère 02, Cet ensemble sera brasé à l’argent de manière à ne pas avoir de problème de maintien de l’ensemble lors du montage avec le repère 01. Fixez les glaces sur le châssis en intercalant l’alimentation vapeur. Il ne vous reste plus qu’a souder à l’étain le repère 02 sur les repères 01.
Un cylindre est composé de 2 pièces soudées : le corps du cylindre et un sabot. Le corps est réalisé dans un jet de laiton pré-tourné. Il est ensuite alésé à l'alésoir à main type Paris. Un méplat sera réalisé de manière à obtenir la cote de 11 mm entre l’axe du cylindre et la face du sabot après soudage. Une fois ces pièces usinées, soudez à l'étain. N’oubliez pas de contre percer le cylindre au diamètre 1,5. L'axe d’articulation est réalisé à partir d'une tige en inox diamètre 3, il est vissé sur le corps et collé au Frein filet.
Effectuez ensuite les plaques de téflon repère 05, entre le cylindre et la glace repère 01. Pour cela, découpez un rectangle de téflon de 20 x 40. Percez au centre un trou de 3 mm. Positionnez ce rectangle sur la glace du moteur et, à l’aide d’une pointe, percez le téflon au droit des perçages. Ensuite, à l’aide d’un cutter, arasez le pourtour du téflon. La plaque de téflon est maintenue par deux plaques guides repère 04. Fixez ces plaques à l’aide de 4 vis M1,6. Attention à bien positionner les plaques guides de manière à ce qu’elles ne frottent pas sur la glace repère 01, voir schéma à gauche, jeu de 0,3 mm à entre le plat et le cylindre.
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Le piston repère 10 est en bronze, l'axe repère 12 du piston est en inox. Assemblez le piston pré-usiné à 0,5mm de la cote finale sur l’axe, par filetage et taraudage. Terminez le diamètre en prenant l’axe par pince au tour afin d’obtenir l’usinage concentrique à l’axe. L’axe de bielle est fixé par filetage M3 sur le palier de bielle repère 11, ne les bloquez pas définitivement car au moment du montage un réglage à ce niveau sera possible. Le reste des pièces ne pose pas de problème.
Positionnez le cylindre sur la glace en intercalant le joint téflon, placez le ressort, une rondelle et l’écrou, vérifiez en tournant à la main que le piston ne bloque pas en position haute ou basse sinon, resserrez ou desserrez le palier de bielle sur l’axe du piston.
4. DETAILS DE LA CHAUDIERE (CHAR-04)
La chaudière est constituée principalement d’un tube de cuivre diamètre 38/40 de longueur 150 mm et de deux fonds en laiton épaisseur 2 mm. Le tube doit avoir les bouts dressés. Positionner les fonds sur le tube et braser les trois éléments à l’argent. Il ne vous reste plus qu’à braser les tubes bouilleurs diamètre 2/3 ainsi que les quatre viroles en laiton que vous aurez préalablement décolletées dans du rond diamètre 10.
Test de la chaudière
Après brasage du corps de la chaudière, une épreuve hydraulique est à mettre en œuvre. Pour cela, vous pouvez vous rapprocher de la notice technique n° 9F et 10F
4.1. BOITE A FUMEE (CHAR-05)
La boite à fumée ne présente pas de difficulté particulière, l’ensemble du corps de boite repère 01 sera brasé entièrement à l’argent.
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42. CIRCUIT VAPEUR (CHAR-06)
LA SOUPAPE
Cet élément de sécurité doit être pris très au sérieux et doit attirer toute votre attention. La soupape équipant la CHARLETTE est tarée à 2 bar. La tige repère 2 dépasse et vous permet avant chaque mise en chauffe de vous assurer du bon fonctionnement en l’actionnant manuellement. Le corps repère 15 est à prendre dans de l’hexagone laiton de 8. La bille repère 2 est en inox diamètre4, l’écrou de réglage repère 17 est à confectionner à partir d’une tige filetée M6 pas fin. Deux encoches 1 x 2 sont à réaliser à l’aide d’une scie. Ces encoches permettront l’évacuation de la vapeur. Pour la pièce repère 16, au centre du diamètre 4, pratiquez une empreinte du bout de forêt diamètre 2 profondeur 1. Le ressort en inox a pour dimension diamètre intérieur 3, diamètre du fil 0,4 lg 7 mm.
LE REGULATEUR
Le régulateur permet de réguler la vitesse du modèle. Il est principalement constitué d’un corps de robinet dont le pointeau ferme plus ou moins l’arrivée de vapeur. La réalisation ne présente pas de difficulté particulière, le tube diamètre 2/3 permet de prendre la vapeur sur la partie supérieure de la chaudière. Au montage, n’oubliez pas de disposer un presse étoupe en téflon autour de la vis repère 12, ce presse étoupe est serré par l’écrou repère 11.
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GRAISSEUR
Le graisseur est constitué d'un tube en cuivre diamètre 10/12 d’un rond diamètre 6 permettant la liaison de la tuyauterie vapeur avec le graisseur. N’oubliez pas le perçage diamètre 0.8 de communication avant de braser ces deux éléments. Le fond et la buse de remplissage en partie supérieure seront en laiton soudé à l'étain. La buse est fermée par l'intermédiaire d’un bouchon repère 05 muni d'un joint en téflon repère 04.
CHAPELLE D’INTRODUCTION
Lors du remplissage de la chaudière, la chapelle d'introduction fait office de clapet anti-retour grâce à la bille diamètre 4. La chapelle est constituée d’un manchon usiné dans de l'hexagone laiton de 10/plats et d’un bouchon de fermeture repère 22.
RACCORDS
Nous aurons besoin d'un certain nombre de raccords et olives afin de connecter les éléments entre eux: Un écrou M5x0.5, repère 06 et une olive repère 07, pour tube diamètre2 extérieur pour le raccordement de la soupape. Entre la prise de vapeur et l’échappement, un ensemble d’écrous M6x0.75 repère 08 et d’olives pour tube diamètre 3 extérieur repère 09. Pour l’alimentation en eau, écrous M6x0.75 repère 08 et olives pour tube diamètre 3 extérieur repère 09 également.
4.3. TAMPON (CHAR-07)
Pas de difficulté particulière pour la réalisation des tampons, les pièces constituant les tampons sont principalement en acier, sauf pour les chaînes, en laiton.
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4.4. CABINE (CHAR-08)
Le tablier repère 01 est en tôle de laiton épaisseur 1 mm. Effectuez les divers perçages et découpes avant l’opération de pliage. Les bâches à eau repères 02 et 03 sont en laiton épaisseur 0.5 mm, assemblage par brasure à l’étain. Les bâches sont fixées sur le tablier à l’aide d’une cornière 7x7 et vis M3 et sur la boite à fumée à l’aide également de vis M3. Le paravent en tôle laiton épaisseur 1 mm relie les deux bâches à l’aide de cornière 7x7 et de vis M3. la jupe arrière ne présente pas de difficulté.
4.5. BRULEUR (CHAR-09)
Le brûleur se compose d’un réservoir en cuivre diamètre 30/32 fermé aux extrémités par une tôle épaisseur 1 mm. Les supports de mèche sont réalisés dans du tube de cuivre diamètre 10/11 et reliés entre eux par l’intermédiaire d’un tube en laiton diamètre 5/6. Les fonds sont réalisés dans des chutes de tôle en laiton épaisseur 1mm. Brasez cet ensemble à l’argent et percez ensuite à diamètre 4 le tube d’alimentation des mèches. Soudez les pièces du réservoir à l’étain. Attention au moment de placer le tube diamètre 2/3 de trop plein du réservoir, vérifiez que les 3 supports de mèche sont bien à environ 2 mm au-dessus du trop plein sous peine de voir s’écouler de l’alcool enflammé sur la voie. Prévoyez un tube silicone diamètre 5/6 mm d'une longueur de 80 mm environ qui est à placer sur le tube diamètre 5/6 et qui dépassera de la cabine. Ce tube permettra le remplissage du réservoir.
Placez, dans les tubes brûleurs, des mèches de telle sorte que 4mm de mèche dépassent du tube. Mettez un peu d’alcool dans le réservoir et allumez les mèches. Vous cherchez maintenant à obtenir une flamme de 25mm de hauteur avec juste une touche jaune. Augmentez ou réduisez la mèche jusqu'à ce que vous obteniez une flamme principalement bleue. Trop de jaune indique une combustion incomplète. La mise en place des mèches agit comme un régulateur de combustion. Trop lâche vous obtiendrez une flamme assez haute qui consomme beaucoup d’alcool. Trop tassée et la flamme s’éteindra très facilement.
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5. PEINTURE
Votre locomotive tourne maintenant correctement. Vous n’avez plus de problèmes de fuites. Les réglages ou autres détails mécaniques sont également résolus. Vous allez passer à la partie décoration de votre machine.
Pour obtenir une peinture soignée, il faut procéder pièce par pièce au pistolet, après démontage complet, dégraissage au trichloréthylène, et application d’une primaire de base type phosphatant. Manipulation des pièces avec des gants. Après peinture de finition, en accord avec la peinture primaire, remontage de l’ensemble.
6. PREPARATION AVANT LA CHAUFFE
6.1. MATERIELS NECESSAIRES
Une seringue à huile pour la vidange et le remplissage du lubrificateur. Capacité de la seringue : 5 à 10 CC. Vous aurez préalablement collé sur l'embout un tube laiton diamètre 2 / 1 d'une longueur de 60 mm.
Un miroir du type dentiste afin de vérifier la flamme du brûleur
Chiffons pour nettoyage de la machine
Une paire de gants
De l'huile vapeur
De l'alcool à brûler
De l'eau déminéralisée.
6.2. LUBRIFICATION
Votre machine comporte un moteur qui doit impérativement être lubrifié pendant sa marche. Pour cela, enlevez le capuchon du lubrificateur et remplissez ce dernier d'une huile épaisse pour cylindre à vapeur. Refermez le capuchon. Ensuite, retournez la machine et huiler toutes les parties mobiles, coussinets, manetons.
6.3. EAU
Remplissez la chaudière avec de l'eau déminéralisée type "fer à repasser" que l'on trouve dans toutes les grandes surfaces. Evitez l'eau de pluie car elle est généralement acide. Remplissez la chaudière jusqu'à ce que l’eau jaillisse de la soupape.
6.4. COMBUSTIBLE
Par le tuyau de silicone de 4/6 mm de diamètre, introduisez, à l'aide d'une seringue ou à l'aide d'une bouteille en plastique souple avec gicleur, environ 20 ml d'alcool, arrêtez lorsque l'alcool s'écoule par le tube de trop plein. Nettoyez l'excédent. ATTENTION, bien sûr de ne pas effectuer cette opération à proximité d'une flamme ! Attendez quelques minutes et introduisez une allumette dans l'encoche du châssis prévue à cet effet. Vérifiez, à l’aide du miroir, que les 4 mèches soient bien allumées.
7. MISE EN CHAUFFE
Votre machine est donc prête, vous venez d'allumer les 4 mèches. Au bout de 5 minutes, vérifiez le manomètre, la pression doit être à environ 2 bar. Le levier de commande du régulateur étant en position fermeture, dirigez celui-ci vers la gauche et poussez la locomotive à la main. Attention aux projections !
Un rodage est nécessaire avant d'obtenir le rendement optimal.
Si la machine déraille, et que vous avez des difficultés pour la remettre en place, souffler la flamme. Attendez un peu que la machine refroidisse ou munissez-vous de gants. Vérifiez qu'il n'y a pas d'écoulement d'alcool pendant ce problème.
La tenue en pression peut être maintenue indéfiniment. Il suffit de remplir régulièrement la chaudière à l'aide de la pompe à eau. Il n'y a pas de niveau d'alcool, ni de niveau d’eau, mais avec un peu d'expérience, il vous est facile de définir les périodes de remplissage.
8. ENTRETIEN
A la fin de la séance, videz la machine de l'eau contenue dans la chaudière, en retirant la soupape. Retirez le réservoir d'alcool, videz éventuellement celui-ci ou finissez de brûler l'alcool contenu dans les mèches. Essuyez la machine et graissez les éléments en acier afin d'éviter l'oxydation. Videz le graisseur de son eau condensée en vous servant d'une seringue à huile. Vérifiez les mèches, n’hésitez pas à les changer, de manière à retrouver une machine prête à l’emploi lors de votre prochaine sortie.
Vérifiez les joints et resserrez éventuellement les vis et écrous. Avec ce minimum de soins, votre machine vous assurera des plaisirs pendant des années.
Comment obtenir les plans :
Il est possible d'obtenir les plans, soit 24 planches format A3, en s'adressant à VAPEUR 45 :
Plan d'ensemble de la locomotive pour exemple : ici